傳統(tǒng)的房柱式短壁開采方法以留煤柱支撐上覆頂板，存在著資源浪費量大的嚴重問題，因此研究不留煤柱的頂板全垮落法短壁連采技術對提高煤炭資源回收率、實現(xiàn)特殊條件下的邊角煤安全高效開采具有重要的意義，此技術研究與應用在國內(nèi)尚屬首次。采用頂板全垮落法的短壁連采技術，需要對覆巖頂板的運動規(guī)律進行系統(tǒng)研究，分析頂板巖層結構以及對工作面礦壓顯現(xiàn)有明顯影響的巖層運動規(guī)律，包括其極限運動步距以及極限懸頂面積。因此本文采用理論分析、實驗室相似材料物理模擬、計算機數(shù)值模擬結合現(xiàn)場實測的方法對全垮落法短壁連采覆巖組合動態(tài)運動規(guī)律及關鍵技術進行了系統(tǒng)研究。
更多科學出版社服務，請掃碼獲取。
目錄
第1章 研究概述 1
1.1 研究背景 1
1.1.1 神東礦區(qū)短壁連采頂板控制發(fā)展階段 1
1.1.2 全垮落法短壁連采需解決的主要問題 2
1.2 研究內(nèi)容 3
1.3 研究方法與技術路線 3
第2章 榆家梁42209頂板全垮落法短壁連采頂板控制 5
2.1 監(jiān)測目的和內(nèi)容 5
2.1.1 監(jiān)測目的 5
2.1.2 監(jiān)測內(nèi)容 5
2.1.3 監(jiān)測人員與時間 7
2.2 試驗區(qū)域概況和監(jiān)測方案 8
2.2.1 現(xiàn)場試驗條件 8
2.2.2 監(jiān)測方案 10
2.2.3 監(jiān)測工作統(tǒng)計 11
2.3 頂板運動及其控制實踐 12
2.3.1 頂板運動規(guī)律 12
2.3.2 極限回采面積 31
2.3.3 回采方案優(yōu)化 34
2.3.4 頂板控制技術 35
2.3.5 回采率分析 38
2.4 本章小結 38
第3章 短壁連采頂板運動與極限面積理論計算 40
3.1 神東礦區(qū)短壁連采采場覆巖分類 40
3.1.1 單一復合關鍵層結構——厚沖積層薄基巖 48
3.1.2 多層關鍵層結構——薄沖積層厚基巖 49
3.1.3 含有復合關鍵層的多層關鍵層結構——厚沖積層厚基巖 49
3.2 短壁連采采場的關鍵層判別 50
3.2.1 短壁連采采場的關鍵層位置判別 51
3.2.2 短壁采場單一組合關鍵層結構形成條件、判別以及載荷和極限面積 53
3.2.3 含有復合關鍵層的多層關鍵層判別 55
3.3 單一復合關鍵層(兩關鍵層)結構頂板運動及控制 56
3.3.1 榆家梁礦42209短壁連采工作面概況 56
3.3.2 榆家梁礦42209短壁連采工作面上覆關鍵層結構 57
3.3.3 強放以后的頂板運動規(guī)律 60
3.3.4 單一復合關鍵層結構短壁連采頂板控制措施 61
3.4 薄表土層多關鍵層結構頂板運動及控制 61
3.4.1 上灣礦51203CL短壁連采概況 62
3.4.2 上灣礦51203CL短壁連采工作面上覆關鍵層結構 65
3.4.3 上灣強放后的頂板極限懸頂面積計算 66
3.4.4 薄表土層多層關鍵層結構短壁連采頂板控制措施 66
3.5 厚表土層多關鍵層結構頂板運動及控制 67
3.5.1 大柳塔煤礦12406-3切眼外側旺采區(qū)概況 67
3.5.2 大柳塔煤礦12406-3切眼外側旺采上覆關鍵層結構 68
3.5.3 厚表土層多層關鍵層結構短壁連采頂板控制措施 70
3.6 三角形、梯形短壁連采塊段頂板極限懸頂面積計算 70
3.6.1 三角形頂板極限懸頂面積 72
3.6.2 梯形頂板極限懸頂面積計算 72
3.6.3 計算實例——榆家梁42213短壁連采塊段 73
3.7 本章小結 81
第4章 短壁連采覆巖運動與應力分布數(shù)值模擬 82
4.1 數(shù)值仿真原理 82
4.1.1 FLAC3D程序計算方法 82
4.1.2 FLAC3D基本功能和特征 83
4.1.3 軟件的優(yōu)點 83
4.1.4 五種計算模式 84
4.1.5 多種結構形式 84
4.1.6 強大的前后處理功能 85
4.2 采場數(shù)值建模 85
4.2.1 彈性階段 86
4.2.2 塑性階段 86
4.3 模擬方案 87
4.3.1 模擬方案 87
4.3.2 主要研究內(nèi)容 89
4.4 模擬結果分析 89
4.4.1 方案Ⅰ——切塊后退式 89
4.4.2 方案Ⅱ——切塊前進式 102
4.4.3 方案Ⅲ——支巷后退式 107
4.5 本章小結 117
第5章 短壁連采覆巖組合運移規(guī)律相似材料模擬研究 119
5.1 相似材料模擬實驗目的 119
5.2 相似材料模擬實驗原理 120
5.2.1 幾何相似 120
5.2.2 容重及強度相似 120
5.2.3 初始動力狀態(tài)相似 120
5.2.4 邊界條件相似 121
5.2.5 時間相似常數(shù) 121
5.3 實驗模型設計 121
5.3.1 相似參數(shù)的確定 121
5.3.2 相似材料配比 122
5.3.3 模型監(jiān)測設計 123
5.3.4 模型制作 124
5.4 短壁連采覆巖組合運動規(guī)律與支承壓力分布 125
5.4.1 工作面開挖初期階段 126
5.4.2 直接頂初次冒落階段 128
5.4.3 覆巖關鍵層組合初次斷裂階段 129
5.4.4 頂板周期來壓階段 131
5.4.5 綜合結果分析 131
5.5 本章小結 132
第6章 通風與安全 133
6.1 通風風路暢通性 133
6.1.1 42209工作面通風概況 133
6.1.2 通風通道 133
6.2 現(xiàn)場實測研究 134
6.2.1 通風監(jiān)測布置方案 134
6.2.2 監(jiān)測結果分析 135
6.2.3 采空區(qū)自燃發(fā)火危險性分析 136
6.2.4 采空區(qū)溫度變化 139
6.3 采空區(qū)瓦斯運移規(guī)律數(shù)值模擬 140
6.3.1 模擬軟件ANSYS CFD/CFX 140
6.3.2 模擬結果分析 141
6.4 采硐通風安全分析 144
6.4.1 采硐內(nèi)氣體成分實測 144
6.4.2 硐口硐底風流流動 144
6.4.3 煤機司機位置 146
6.4.4 神東多年安全實踐 147
6.5 本章小結 148
第7章 全垮落法短壁連采安全評價 149
7.1 頂板控制的安全性評價 149
7.1.1 評價因素及評分標準 149
7.1.2 42209工作面的各評價因素分值 152
7.1.3 頂板全垮落法短壁連采工作面頂板安全評價 153
7.1.4 頂板全垮落法短壁連采頂板條件分析 154
7.2 通風安全評價 154
7.2.1 評價原理 154
7.2.2 主要影響因素分析及評價函數(shù)建立 155
7.2.3 通風安全評價及適用條件 159
7.3 本章小結 159
第8章 主要研究結論 161
8.1 頂板控制方面 161
8.2 通風安全方面 162
主要參考文獻 163
書單推薦
