海域下煤层安全开采上限关键技术研究

海域下煤层安全开采上限关键技术研究 

作者： 王刚 等著  

出版时间：2015年版 

内容简介 

　　《海域下煤层确定安全开采上限关键技术研究》以龙口矿区北皂煤矿为研究背景，通过地质考察及实测，确定了矿井充水水源及充水通道，并借助相似模拟试验、大型数值模拟软件以及现场实测确定了海域下采煤安全开采上限，提出了海下采煤安全开采技术措施，建立了大型水体下开采安全性评价模型，为地质条件相类似的矿山在安全生产方面提供参考。全书共分7章，主要内容包括绪论、海下采煤水体来源及导水通道特征、海下采煤安全开采上限理论分析、海下采煤安全开采上限相似模拟试验研究、海域下开采煤层合理开采上限数值模拟分析、海域开采工作面覆岩导高实测技术、确定安全开采上限及开采技术措施。《海域下煤层确定安全开采上限关键技术研究》也可作为煤炭企业相关专业人员的培训教材和参考书。 

目录 

1 绪论 

1.1 海下采煤工程实践 

1.2 海下采煤研究进展 

1.2.1 国外海下开采研究现状 

1.2.2 国內水体下开采研究现状 

1.2.3 导水裂隙带研究现状 

1.3 本书研究内容 

1.3.1 裂断拱形成及上部岩层沉降规律研究（即裂断拱稳定性研究） 

1.3.2 不同裂断拱高度条件下隔水岩层演化规律研究 

1.3.3 海域开采工程地质条件研究 

1.3.4 确定合理开采上限 

2 海下采煤水体来源及导水通道特征 

2.1 井田边界及断层构造特征 

2.1.1 井田边界 

2.1.2 断层构造及其水文地质特征 

2.2 海下采煤充水水源及隔水层 

2.2.1 地表水 

2.2.2 地下水 

2.2.3 主要隔水层 

2.2.4 岩层渗透性质 

2.3 导水通道类型及特征 

2.3.1 构造裂隙类导水通道 

2.3.2 采动导水裂隙带通道 

2.3.3 封闭不良钻孔造成的通道 

2.3.4 海域煤层露头带安全煤（岩）柱击穿形成的导水通道 

2.4 海下采煤危险程度分析 

2.4.1 海水与煤层水力关系 

2.4.2 海下采煤危害程度 

2.4.3 矿井防治水工作难易程度的评价 

3 海下采煤安全开采上限理论分析 

3.1 海下开采基本理论 

3.1.1 海下开采代表性理论 

3.1.2 “三带划分”理论 

3.2 海下煤层安全开采上限分析方法 

3.3 海下开采隔离层厚度预估方法及分析 

3.3.1 力学模型与力学参数 

3.3.2 材料力学法 

3.3.3 普氏拱法 

3.3.4 结构力学梁理论计算法 

3.4 海下开采覆岩运动结构力学模型及参数计算 

3.4.1 预测推断模型 

3.4.2 垮落岩层范围（直接顶厚度Mz的推断） 

3.4.3 裂断岩梁运动发展过程 

3.4.4 破坏拱高度的推断 

3.4.5 导水裂隙带高度计算 

4 海下采煤安全开采上限相似模拟试验研究 

4.1 引言 

4.2 相似模拟材料试验原理 

4.2.1 相似第一定律一相似正定理 

4.2.2 相似第二定律一π定理 

4.2.3 相似第三定律一存在定律 

4.3 实验模型制作与测点布置 

4.3.1 相似材料模拟实验设计的目的及要求 

4.3.2 相似材料模拟实验模型 

4.4 海下开采覆岩运动规律 

5 海域下煤层合理开采上限数值模拟分析 

5.1 岩层力学性质和渗透性实验研究 

5.1.1 试验原理 

5.1.2 试验条件 

5.1.3 试验结果分析 

5.2 覆岩破坏规律离散元模拟 

5.2.1 离散元分析软件UDEC简述 

5.2.2 UDEC节理模型 

5.2.3 煤层上覆岩层裂隙扩展贯通UDEC软件二次开发 

5.2.4 海下煤层开采过程UDEC模拟分析 

5.3 覆岩破坏规律有限差分法数值模拟 

5.3.1 概述 

5.3.2 FLAC一3D流固耦合基本原理 

5.3.3 计算模型建立及计算参数 

5.3.4 数值计算结果及分析 

6 海域开采工作面覆岩导高实测技术 

6.1 井下仰斜钻孔导高观测原理与方法 

6.1.1 井下仰斜钻孔导高观测方法概述 

6.1.2 井下仰斜钻孔导高观测仪结构 

6.1.3 井下仰斜钻孔导高观测方法 

6.1.4 观测仪器的改进 

6.2 H2101工作面正常条件下覆岩导高观测 

6.2.1 导水裂隙带高度观测方案 

6.2.2 H2101工作面导高观测成果 

6.2.3 H2101工作面导高观测成果综合分析 

6.3 H2106工作面断层条件下采场覆岩导高观测 

6.3.1 H2106工作面覆岩导水裂隙带高度观测方案 

6.3.2 H2106工作面采前对比孔观测成果 

6.3.3 H2106工作面采后导高观测成果 

6.3.4 H2106工作面导高观测成果综合分析 

7 确定安全开采上限及开采技术措施 

7.1 防水煤岩柱留设 

7.1.1 保护层厚度的选取 

7.1.2 导水裂隙带高度的确定 

7.1.3 回采上限的确定 

7.2 安全开采技术措施 

7.2.1 留设防水煤柱的有关技术规定及方法 

7.2.2 开采技术措施 

7.2.3 防水安全措施 

7.2.4 开采过程中观测与监测 

7.3 大型水体下开采安全性评价 

7.3.1 安全性评价体系 

7.3.2 安全性评价模型的建立 

参考文献