浅埋煤层长壁开采岩层控制
出版时间： 2018年版
内容简介
《浅埋煤层长壁开采岩层控制》以神府东胜煤田为背景，系统阐述了浅埋煤层矿压规律，提出了浅埋煤层的科学定义，建立了浅埋煤层顶板结构模型，给出了支架工作阻力的计算方法，形成了浅埋煤层顶板控制基本理论，并提出了“等效直接顶”的概念，建立了大采高采场顶板结构理论。《浅埋煤层长壁开采岩层控制》还揭示了覆岩“上行裂隙”和“下行裂隙”发育规律，建立了隔水层稳定性判据，提出了保水开采的分类和方法，建立了浅埋煤层保水开采岩层控制基本理论。此外，《浅埋煤层长壁开采岩层控制》提出了浅埋近距离煤层群分类，建立了煤层群顶板结构理论，提出了浅埋煤层群开采煤柱应力和地表裂缝耦合控制方法。
目录
序
前言
第1章 浅埋煤层岩层控制基本理论 1
1.1 研究背景 1
1.2 浅埋煤层岩层控制理论进展 2
1.3 浅埋煤层覆岩垮落结构特征与浅埋煤层定义 4
1.3.1 浅埋煤层覆岩垮落规律与顶板结构特征 4
1.3.2 覆岩运动特征与浅埋煤层定义 10
1.4 老顶岩块端角摩擦系数和挤压系数 11
1.5 浅埋煤层采场顶板结构基本理论 14
1.5.1 浅埋煤层采场老顶初次来压的结构理论 14
1.5.2 浅埋煤层采场老顶周期来压的结构理论 16
1.5.3 顶板载荷传递与支架工作阻力的确定 19
1.6 本章小结 20
第2章 浅埋煤层厚松散层动态载荷传递规律 22
2.1 动态载荷智能数据实时采集系统开发 22
2.2 浅埋煤层厚松散层破坏特征 26
2.2.1 载荷传递模拟实验设计 26
2.2.2 沙土层破坏特征 27
2.3 采动厚沙土层动态载荷传递规律 29
2.3.1 采动顶板关键层动态载荷总体分布规律 30
2.3.2 采场顶板关键块结构的动态载荷分布规律 31
2.4 厚松散层载荷传递因子确定 33
2.4.1 载荷传递因子的提出 33
2.4.2 载荷传递的岩性因子 33
2.4.3 卸荷拱的高度 34
2.4.4 载荷传递的时间因子 36
2.4.5 B关键块上的载荷确定 37
2.5 本章小结 37
第3章 浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律 39
3.1 浅埋煤层普通采高工作面矿压显现规律 39
3.1.1 采高2.2m的普采工作面矿压显现规律 39
3.1.2 浅埋煤层3.5m采高综采工作面矿压显现规律 42
3.2 采高4～5m工作面矿压显现规律 46
3.2.1 浅埋煤层4m采高工作面矿压显现规律 47
3.2.2 浅埋煤层4.3m采高快速推进工作面矿压显现规律 50
3.2.3 采高4.5m综采工作面矿压显现规律 51
3.3 采高5～6m工作面矿压显现规律 52
3.3.1 采高5.5m工作面矿压显现规律 52
3.3.2 采高6m工作面矿压显现规律 56
3.4 采高6～7m工作面矿压显现规律 59
3.4.1 采高6.3m工作面矿压显现规律 59
3.4.2 采高6.9m工作面矿压显现规律 61
3.4.3 采高7m工作面矿压显现规律 62
3.5 大采高综采工作面矿压规律分析 65
3.5.1 浅埋煤层大采高工作面矿压显现一般规律 66
3.5.2 典型浅埋煤层与近浅埋煤层大采高工作面矿压对比 68
3.6 本章小结 69
第4章 大采高工作面等效直接顶与覆岩结构形态模拟 70
4.1 浅埋煤层大采高工作面覆岩破坏规律 70
4.1.1 物理模拟实验设计 70
4.1.2 浅埋煤层5m大采高工作面覆岩破坏规律 72
4.2 大采高工作面等效直接顶的定义与分类 78
4.2.1 等效直接顶的定义 78
4.2.2 等效直接顶的分类 78
4.3 等效直接顶的应力分布 81
4.4 等效直接顶与支架初撑力 82
4.5 浅埋煤层大采高工作面老顶结构数值模拟 85
4.5.1 数值计算模型 85
4.5.2 典型浅埋煤层顶板结构特征 88
4.5.3 近浅埋煤层模拟结果分析 90
4.6 本章小结 93
第5章 大采高工作面顶板结构及支护阻力的确定 95
5.1 典型浅埋煤层大采高工作面顶板结构及支护阻力分析 95
5.1.1 大采高工作面顶板“高位台阶岩梁”结构模型 95
5.1.2 “高位台阶岩梁”结构力学分析 96
5.1.3 大采高工作面支架额定工作阻力的确定 98
5.1.4 大采高工作面支架工作阻力的实例分析 100
5.1.5 大采高工作面支架工作阻力影响因素分析 101
5.2 近浅埋煤层大采高工作面双关键层结构分析 103
5.2.1 近浅埋大采高工作面支架载荷特征 103
5.2.2 近浅埋大采高工作面顶板结构形态 105
5.2.3 近浅埋顶板“双关键层”结构稳定性分析 108
5.2.4 支架合理支护阻力的确定 111
5.3 本章小结 112
第6章 大采高工作面煤壁片帮控制 114
6.1 煤壁片帮基本特征 114
6.2 煤壁应力场及片帮过程分析 117
6.3 煤壁稳定性的柱条模型分析 118
6.4 支护阻力对煤壁稳定性的影响 120
6.5 片帮的控制原则 123
6.6 本章小结 125
第7章 浅埋近距离煤层群顶板结构与岩层控制 126
7.1 浅埋近距离煤层群分类及其结构特征 126
7.1.1 浅埋近距离煤层群分类 126
7.1.2 浅埋极近距离煤层覆岩垮落规律与结构特征 128
7.1.3 浅埋近距离煤层覆岩垮落规律与结构特征 134
7.2 浅埋极近距离煤层顶板结构分析 143
7.2.1 顶板活化结构模型 144
7.2.2 工作面支护阻力的确定 144
7.2.3 实例分析 146
7.3 浅埋单关键层近距离煤层顶板结构分析 146
7.3.1 单关键层顶板结构模型 147
7.3.2 工作面支护阻力的确定 147
7.3.3 实例分析 148
7.4 浅埋双关键层近距离煤层顶板结构分析 148
7.4.1 双关键层顶板结构模型 148
7.4.2 工作面支护阻力的确定 149
7.4.3 实例分析 150
7.5 本章小结 151
第8章 浅埋煤层保水开采岩层控制 152
8.1 概述 152
8.2 固液耦合相似模拟技术 153
8.2.1 高精度固液气三相介质实验装置 153
8.2.2 隔水层物理性质及应力应变全程曲线测定 155
8.2.3 隔水层的水理性和应力应变全程相似条件的建立 158
8.2.4 隔水层相似材料及其配比的研制 160
8.2.5 隔水黏土层相似材料配比性能 161
8.3 采动覆岩裂隙发育规律与隔水性 165
8.3.1 隔水岩组采动导水裂隙规律与隔水性 166
8.3.2 上行裂隙带发育高度 167
8.3.3 下行裂隙带发育深度 168
8.4 隔水性判据与保水开采分类 171
8.4.1 隔水岩组的隔水性判据 172
8.4.2 保水开采分类 172
8.4.3 浅埋煤层保水开采岩层控制理论 173
8.5 浅埋煤层条带充填保水开采岩层控制 174
8.5.1 充填开采方法与技术 174
8.5.2 充填材料及其力学特性 178
8.5.3 条带充填隔水岩组稳定性分析 181
8.5.4 上行裂隙发育高度的确定 184
8.5.5 下行裂隙发育深度及位置 187
8.5.6 条带充填开采隔水岩组稳定性判据 189
8.6 本章小结 192
第9章 浅埋煤层群开采集中应力与地裂缝控制 194
9.1 浅埋煤层群的煤柱群结构效应物理模拟 194
9.1.1 不同煤柱错距的覆岩垮落与煤柱应力 194
9.1.2 不同煤柱错距的覆岩裂隙演化规律 197
9.2 避开煤柱集中应力的区段煤柱错距计算模型 201
9.2.1 不同错距煤柱垂直应力分布规律 201
9.2.2 避开煤柱集中应力的区段煤柱错距 203
9.3 减轻地表损害的区段煤柱错距计算模型 204
9.4 兼顾应力和裂隙耦合控制的煤柱错距确定 206
9.5 本章小结 207
参考文献 208
彩图