目錄

序

前言

第1章 緒論 1

1.1 工作面頂板災(zāi)害現(xiàn)狀 1

1.1.1 工作面頂板災(zāi)害易引起次生災(zāi)害發(fā)生 2

1.1.2 提高支架額定支護(hù)強(qiáng)度(工作阻力)并不能杜絕頂板災(zāi)害 3

1.1.3 非堅(jiān)硬頂板工作面大面積切頂壓架事故易被忽視 4

1.1.4 淺埋煤層頂板大面積切頂壓架治理難度大 4

1.1.5 工作面頂板災(zāi)害是主要災(zāi)害之一 5

1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)發(fā)展概況和趨勢(shì) 6

1.2.1 工作面頂板災(zāi)害機(jī)理研究 6

1.2.2 工作面礦壓及災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù) 9

1.2.3 頂板災(zāi)害控制技術(shù) 10

1.3 已有研究存在的問題 11

1.4 本書創(chuàng)新點(diǎn)及主要內(nèi)容 12

參考文獻(xiàn) 14

第2章 工作面頂板災(zāi)害類型、案例及特點(diǎn) 15

2.1 工作面大面積片幫冒頂災(zāi)害 15

2.1.1 定義及現(xiàn)象 15

2.1.2 典型案例 16

2.1.3 致災(zāi)機(jī)理及原因 17

2.2 工作面頂板大面積突然垮落災(zāi)害 20

2.2.1 定義及現(xiàn)象 20

2.2.2 典型案例 21

2.3 工作面大面積切頂壓架災(zāi)害 30

2.3.1 定義及現(xiàn)象 30

2.3.2 典型案例 30

2.4 三類頂板災(zāi)害關(guān)系及相互轉(zhuǎn)化 46

參考文獻(xiàn) 47

第3章 工作面礦壓顯現(xiàn)定量化分析方法 48

3.1 工作面礦壓數(shù)據(jù)類型及監(jiān)測(cè)方法 48

3.2 支架工作阻力等相關(guān)概念 51

3.3 支架工作阻力*線 54

3.4 工作面支架工況多參量分析方法 56

3.4.1 支架初撐力 56

3.4.2 安全閥開啟 60

3.4.3 支架受力不均衡 66

3.4.4 支架立柱不保壓 69

3.4.5 支架工作阻力頻率分布 71

3.4.6 支架工作阻力高報(bào)比例 71

3.4.7 支架工況綜合評(píng)價(jià)方法 72

3.5 工作面礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)度分析及評(píng)價(jià)方法 77

3.5.1 工作面周期來壓 77

3.5.2 工作面礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)度指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法 85

參考文獻(xiàn) 93

第4章 我國(guó)不同地質(zhì)條件工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及特征 95

4.1 淺埋煤層工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及特征 95

4.1.1 淺埋煤層賦存特征 95

4.1.2 上灣煤礦 97

4.1.3 石圪臺(tái)礦 100

4.1.4 楊伙盤煤礦 107

4.1.5 淺埋工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及特征 116

4.2 堅(jiān)硬頂板工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及特征 118

4.2.1 堅(jiān)硬頂板煤層賦存特征 118

4.2.2 酸刺溝煤礦 120

4.2.3 千樹塔煤礦 124

4.2.4 堅(jiān)硬頂板工作面礦壓及頂板災(zāi)害典型特征 127

4.3 非堅(jiān)硬頂板工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及特征 129

4.3.1 非堅(jiān)硬頂板煤層賦存特征 129

4.3.2 崔木煤礦 130

4.3.3 長(zhǎng)平煤礦 133

4.3.4 非堅(jiān)硬頂板工作面礦壓及頂板災(zāi)害典型特征 138

參考文獻(xiàn) 140

第5章 支架工作阻力均化循環(huán)及增阻特性 141

5.1 支架工作阻力研究方法綜述 141

5.2 支架工作阻力均化循環(huán)提出 142

5.2.1 采用支架工作阻力*線分析礦壓存在的問題 142

5.2.2 均化循環(huán)F-T*線和均化循環(huán)ΔF-T*線提出 143

5.3 均化循環(huán)ΔF-T分析方法 144

5.3.1 循環(huán)ΔF-T*線類型及特點(diǎn) 144

5.3.2 均化循環(huán)ΔF-T計(jì)算方法 146

5.3.3 循環(huán)ΔF-T*線擬合及合理性驗(yàn)證 146

5.4 不同工作面支架均化循環(huán)ΔF-T和增阻特征 148

5.4.1 淺埋煤層 148

5.4.2 堅(jiān)硬頂板 152

5.4.3 非堅(jiān)硬頂板 155

5.4.4 三類頂板增阻特性對(duì)比 158

5.5 支架循環(huán)工作阻力力學(xué)模型分析 159

5.6 初撐力對(duì)支架增阻的影響 162

5.6.1 廣義開爾文模型 163

5.6.2 Maxwell模型 164

參考文獻(xiàn) 164

第6章 基于分區(qū)支承理論頂板巖層斷裂及失穩(wěn)機(jī)理研究 166

6.1 工作面頂板巖層結(jié)構(gòu)及活動(dòng)研究現(xiàn)狀和存在問題 166

6.2 工作面頂板分區(qū)支承理論及力學(xué)模型 168

6.2.1 工作面頂板分區(qū)支承理論提出 168

6.2.2 工作面頂板分區(qū)支承類型 168

6.2.3 分區(qū)支承頂板內(nèi)力和變形力學(xué)模型及求解 171

6.2.4 不同分區(qū)支承剛度系數(shù)及支架剛度 176

6.3 多區(qū)支承頂板的內(nèi)力分布及破斷特征 181

6.3.1 工作面頂板斷裂位置判定條件 182

6.3.2 頂板內(nèi)力分布和破斷特征及影響因素 184

6.3.3 煤壁斷裂基本頂?shù)姆�(wěn)定性 191

6.4 不同支承條件工作面頂板來壓特征 199

6.4.1 基本頂活動(dòng)及對(duì)支架增阻影響 199

6.4.2 淺埋煤層三區(qū)支承頂板來壓特征 207

6.4.3 堅(jiān)硬頂板四區(qū)支承來壓特征 209

6.4.4 非堅(jiān)硬頂板二區(qū)支承來壓特征 212

參考文獻(xiàn) 215

第7章 工作面頂板災(zāi)害近遠(yuǎn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù) 217

7.1 國(guó)內(nèi)礦壓監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀 217

7.1.1 頂板災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)展 217

7.1.2 微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展 219

7.1.3 國(guó)內(nèi)礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的問題 220

7.2 工作面近場(chǎng)頂板災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng) 221

7.2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu) 222

7.2.2 核心傳感器及各子系統(tǒng)開發(fā) 222

7.2.3 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集協(xié)議開發(fā) 228

7.2.4 頂板礦壓監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)核心算法 228

7.2.5 監(jiān)測(cè)預(yù)警軟件平臺(tái) 231

7.2.6 應(yīng)用案例 237

7.3 工作面遠(yuǎn)場(chǎng)覆巖斷裂失穩(wěn)微震監(jiān)測(cè)技術(shù) 241

7.3.1 遠(yuǎn)場(chǎng)覆巖斷裂失穩(wěn)微震監(jiān)測(cè)原理 242

7.3.2 井上下微震聯(lián)合監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 249

7.3.3 井上下微震系統(tǒng)波速模型研究 252

7.3.4 井上下微震聯(lián)合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)效果 255

7.3.5 KJ1160礦用微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理與應(yīng)用 260

7.3.6 微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在頂板災(zāi)害防治中的應(yīng)用 276

參考文獻(xiàn) 288

第8章 工作面頂板災(zāi)害防治技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 289

8.1 工作面頂板災(zāi)害整體防治思路 289

8.2 基于頂板下沉量控制的淺埋煤層工作面頂板災(zāi)害防治技術(shù) 290

8.2.1 災(zāi)害案例 290

8.2.2 防治技術(shù) 291

8.2.3 防治效果 295

8.3 基于提高支護(hù)剛度的非堅(jiān)硬頂板工作面切頂壓架防治技術(shù) 295

8.3.1 災(zāi)害案例 295

8.3.2 防治技術(shù) 300

8.3.3 防治效果 305

8.4 中低位堅(jiān)硬頂板深孔爆破弱化技術(shù) 308

8.4.1 工作面條件 308

8.4.2 潛在災(zāi)害 308

8.4.3 深孔爆破頂板弱化技術(shù) 309

8.5 工作面中低位堅(jiān)硬頂板“鉆-切-壓”弱化技術(shù) 315

8.5.1 技術(shù)原理及工藝 316

8.5.2 應(yīng)用效果 321

8.6 高位硬厚頂板地面區(qū)域壓裂弱化技術(shù) 324

8.6.1 地面區(qū)域壓裂弱化技術(shù) 325

8.6.2 工作面強(qiáng)礦壓地面區(qū)域壓裂卸壓防治技術(shù)及應(yīng)用 327

8.6.3 沖擊地壓地面區(qū)域壓裂卸壓防治技術(shù)及應(yīng)用 345

8.7 房柱式采空區(qū)下長(zhǎng)壁工作面頂板災(zāi)害防治技術(shù) 350

8.7.1 災(zāi)害案例 350

8.7.2 防治技術(shù) 351

8.7.3 防治效果 355

參考文獻(xiàn) 356