本書以神府東勝煤田為背景，系統(tǒng)闡述了淺埋煤層礦壓規(guī)律，提出了淺埋煤層的科學(xué)定義，建立了淺埋煤層頂板結(jié)構(gòu)模型，給出了支架工作阻力的計(jì)算方法，形成了淺埋煤層頂板控制基本理論，并提出了“等效直接頂”的概念，建立了大采高采場頂板結(jié)構(gòu)理論。本書還揭示了覆巖“上行裂隙”和“下行裂隙”發(fā)育規(guī)律，建立了隔水層穩(wěn)定性判據(jù)，提出了保水開采的分類和方法，建立了淺埋煤層保水開采巖層控制基本理論。此外，本書提出了淺埋近距離煤層群分類，建立了煤層群頂板結(jié)構(gòu)理論，提出了淺埋煤層群開采煤柱應(yīng)力和地表裂縫耦合控制方法。
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目錄
序
前言
第1章 淺埋煤層巖層控制基本理論 1
1.1 研究背景 1
1.2 淺埋煤層巖層控制理論進(jìn)展 2
1.3 淺埋煤層覆巖垮落結(jié)構(gòu)特征與淺埋煤層定義 4
1.3.1 淺埋煤層覆巖垮落規(guī)律與頂板結(jié)構(gòu)特征 4
1.3.2 覆巖運(yùn)動(dòng)特征與淺埋煤層定義 10
1.4 老頂巖塊端角摩擦系數(shù)和擠壓系數(shù) 11
1.5 淺埋煤層采場頂板結(jié)構(gòu)基本理論 14
1.5.1 淺埋煤層采場老頂初次來壓的結(jié)構(gòu)理論 14
1.5.2 淺埋煤層采場老頂周期來壓的結(jié)構(gòu)理論 16
1.5.3 頂板載荷傳遞與支架工作阻力的確定 19
1.6 本章小結(jié) 20
第2章 淺埋煤層厚松散層動(dòng)態(tài)載荷傳遞規(guī)律 22
2.1 動(dòng)態(tài)載荷智能數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)開發(fā) 22
2.2 淺埋煤層厚松散層破壞特征 26
2.2.1 載荷傳遞模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 26
2.2.2 沙土層破壞特征 27
2.3 采動(dòng)厚沙土層動(dòng)態(tài)載荷傳遞規(guī)律 29
2.3.1 采動(dòng)頂板關(guān)鍵層動(dòng)態(tài)載荷總體分布規(guī)律 30
2.3.2 采場頂板關(guān)鍵塊結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)載荷分布規(guī)律 31
2.4 厚松散層載荷傳遞因子確定 33
2.4.1 載荷傳遞因子的提出 33
2.4.2 載荷傳遞的巖性因子 33
2.4.3 卸荷拱的高度 34
2.4.4 載荷傳遞的時(shí)間因子 36
2.4.5 B關(guān)鍵塊上的載荷確定 37
2.5 本章小結(jié) 37
第3章 淺埋煤層大采高工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 39
3.1 淺埋煤層普通采高工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 39
3.1.1 采高2.2m的普采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 39
3.1.2 淺埋煤層3.5m采高綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 42
3.2 采高4～5m工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 46
3.2.1 淺埋煤層4m采高工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 47
3.2.2 淺埋煤層4.3m采高快速推進(jìn)工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 50
3.2.3 采高4.5m綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 51
3.3 采高5～6m工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 52
3.3.1 采高5.5m工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 52
3.3.2 采高6m工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 56
3.4 采高6～7m工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 59
3.4.1 采高6.3m工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 59
3.4.2 采高6.9m工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 61
3.4.3 采高7m工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 62
3.5 大采高綜采工作面礦壓規(guī)律分析 65
3.5.1 淺埋煤層大采高工作面礦壓顯現(xiàn)一般規(guī)律 66
3.5.2 典型淺埋煤層與近淺埋煤層大采高工作面礦壓對(duì)比 68
3.6 本章小結(jié) 69
第4章 大采高工作面等效直接頂與覆巖結(jié)構(gòu)形態(tài)模擬 70
4.1 淺埋煤層大采高工作面覆巖破壞規(guī)律 70
4.1.1 物理模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 70
4.1.2 淺埋煤層5m大采高工作面覆巖破壞規(guī)律 72
4.2 大采高工作面等效直接頂?shù)亩x與分類 78
4.2.1 等效直接頂?shù)亩x 78
4.2.2 等效直接頂?shù)姆诸?78
4.3 等效直接頂?shù)膽?yīng)力分布 81
4.4 等效直接頂與支架初撐力 82
4.5 淺埋煤層大采高工作面老頂結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬 85
4.5.1 數(shù)值計(jì)算模型 85
4.5.2 典型淺埋煤層頂板結(jié)構(gòu)特征 88
4.5.3 近淺埋煤層模擬結(jié)果分析 90
4.6 本章小結(jié) 93
第5章 大采高工作面頂板結(jié)構(gòu)及支護(hù)阻力的確定 95
5.1 典型淺埋煤層大采高工作面頂板結(jié)構(gòu)及支護(hù)阻力分析 95
5.1.1 大采高工作面頂板“高位臺(tái)階巖梁”結(jié)構(gòu)模型 95
5.1.2 “高位臺(tái)階巖梁”結(jié)構(gòu)力學(xué)分析 96
5.1.3 大采高工作面支架額定工作阻力的確定 98
5.1.4 大采高工作面支架工作阻力的實(shí)例分析 100
5.1.5 大采高工作面支架工作阻力影響因素分析 101
5.2 近淺埋煤層大采高工作面雙關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)分析 103
5.2.1 近淺埋大采高工作面支架載荷特征 103
5.2.2 近淺埋大采高工作面頂板結(jié)構(gòu)形態(tài) 105
5.2.3 近淺埋頂板“雙關(guān)鍵層”結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析 108
5.2.4 支架合理支護(hù)阻力的確定 111
5.3 本章小結(jié) 112
第6章 大采高工作面煤壁片幫控制 114
6.1 煤壁片幫基本特征 114
6.2 煤壁應(yīng)力場及片幫過程分析 117
6.3 煤壁穩(wěn)定性的柱條模型分析 118
6.4 支護(hù)阻力對(duì)煤壁穩(wěn)定性的影響 120
6.5 片幫的控制原則 123
6.6 本章小結(jié) 125
第7章 淺埋近距離煤層群頂板結(jié)構(gòu)與巖層控制 126
7.1 淺埋近距離煤層群分類及其結(jié)構(gòu)特征 126
7.1.1 淺埋近距離煤層群分類 126
7.1.2 淺埋極近距離煤層覆巖垮落規(guī)律與結(jié)構(gòu)特征 128
7.1.3 淺埋近距離煤層覆巖垮落規(guī)律與結(jié)構(gòu)特征 134
7.2 淺埋極近距離煤層頂板結(jié)構(gòu)分析 143
7.2.1 頂板活化結(jié)構(gòu)模型 144
7.2.2 工作面支護(hù)阻力的確定 144
7.2.3 實(shí)例分析 146
7.3 淺埋單關(guān)鍵層近距離煤層頂板結(jié)構(gòu)分析 146
7.3.1 單關(guān)鍵層頂板結(jié)構(gòu)模型 147
7.3.2 工作面支護(hù)阻力的確定 147
7.3.3 實(shí)例分析 148
7.4 淺埋雙關(guān)鍵層近距離煤層頂板結(jié)構(gòu)分析 148
7.4.1 雙關(guān)鍵層頂板結(jié)構(gòu)模型 148
7.4.2 工作面支護(hù)阻力的確定 149
7.4.3 實(shí)例分析 150
7.5 本章小結(jié) 151
第8章 淺埋煤層保水開采巖層控制 152
8.1 概述 152
8.2 固液耦合相似模擬技術(shù) 153
8.2.1 高精度固液氣三相介質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置 153
8.2.2 隔水層物理性質(zhì)及應(yīng)力應(yīng)變?nèi)糖�測定 155
8.2.3 隔水層的水理性和應(yīng)力應(yīng)變?nèi)滔嗨茥l件的建立 158
8.2.4 隔水層相似材料及其配比的研制 160
8.2.5 隔水黏土層相似材料配比性能 161
8.3 采動(dòng)覆巖裂隙發(fā)育規(guī)律與隔水性 165
8.3.1 隔水巖組采動(dòng)導(dǎo)水裂隙規(guī)律與隔水性 166
8.3.2 上行裂隙帶發(fā)育高度 167
8.3.3 下行裂隙帶發(fā)育深度 168
8.4 隔水性判據(jù)與保水開采分類 171
8.4.1 隔水巖組的隔水性判據(jù) 172
8.4.2 保水開采分類 172
8.4.3 淺埋煤層保水開采巖層控制理論 173
8.5 淺埋煤層條帶充填保水開采巖層控制 174
8.5.1 充填開采方法與技術(shù) 174
8.5.2 充填材料及其力學(xué)特性 178
8.5.3 條帶充填隔水巖組穩(wěn)定性分析 181
8.5.4 上行裂隙發(fā)育高度的確定 184
8.5.5 下行裂隙發(fā)育深度及位置 187
8.5.6 條帶充填開采隔水巖組穩(wěn)定性判據(jù) 189
8.6 本章小結(jié) 192
第9章 淺埋煤層群開采集中應(yīng)力與地裂縫控制 194
9.1 淺埋煤層群的煤柱群結(jié)構(gòu)效應(yīng)物理模擬 194
9.1.1 不同煤柱錯(cuò)距的覆巖垮落與煤柱應(yīng)力 194
9.1.2 不同煤柱錯(cuò)距的覆巖裂隙演化規(guī)律 197
9.2 避開煤柱集中應(yīng)力的區(qū)段煤柱錯(cuò)距計(jì)算模型 201
9.2.1 不同錯(cuò)距煤柱垂直應(yīng)力分布規(guī)律 201
9.2.2 避開煤柱集中應(yīng)力的區(qū)段煤柱錯(cuò)距 203
9.3 減輕地表損害的區(qū)段煤柱錯(cuò)距計(jì)算模型 204
9.4 兼顧應(yīng)力和裂隙耦合控制的煤柱錯(cuò)距確定 206
9.5 本章小結(jié) 207
參考文獻(xiàn) 208
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