目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 淺埋煤層開(kāi)采壓架災(zāi)害問(wèn)題 1
1.2 淺埋煤層礦山壓力研究綜述 3
1.2.1 在采動(dòng)覆巖破壞規(guī)律研究方面 3
1.2.2 在淺埋煤層開(kāi)采礦山壓力及其控制研究方面 5
1.3 本書(shū)的主要內(nèi)容 6
1.3.1 淺埋煤層覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)類(lèi)型及其失穩(wěn)特征 7
1.3.2 淺埋煤層開(kāi)采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及其影響因素 8
1.3.3 淺埋煤層開(kāi)采壓架災(zāi)害類(lèi)型與機(jī)理 9
1.3.4 淺埋煤層開(kāi)采壓架災(zāi)害的防治對(duì)策 11
1.3.5 神東礦區(qū)淺埋煤層開(kāi)采的壓架災(zāi)害防治實(shí)踐 11
參考文獻(xiàn) 12
第2章 淺埋煤層開(kāi)采覆巖結(jié)構(gòu)特征及運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究 15
2.1 典型開(kāi)采條件與覆巖特征 15
2.1.1 概況 15
2.1.2 煤層地質(zhì)條件 15
2.1.3 煤巖層力學(xué)特性 18
2.2 覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)分類(lèi) 20
2.2.1 厚硬單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu) 20
2.2.2 復(fù)合單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu) 21
2.2.3 上煤層已采單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu) 22
2.2.4 多層關(guān)鍵層結(jié)構(gòu) 23
2.3 覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)的判別方法 24
2.3.1 覆巖關(guān)鍵層位置的判別方法 24
2.3.2 神東礦區(qū)淺埋煤層覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)判別實(shí)例 25
2.4 淺埋煤層關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)控制覆巖運(yùn)動(dòng)的原位鉆孔測(cè)試驗(yàn)證 26
2.4.1 補(bǔ)連塔煤礦 26
2.4.2 大柳塔煤礦 31
2.5 覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)破斷失穩(wěn)特征與壓架類(lèi)型 34
2.5.1 復(fù)合單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)破斷失穩(wěn)特征 34
2.5.2 上煤層已采單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)破斷失穩(wěn)特征 35
2.5.3 多層關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)破斷失穩(wěn)特征 37
2.6 本章小結(jié) 37
參考文獻(xiàn) 38
第3章 淺埋煤層開(kāi)采礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律 39
3.1 神東礦區(qū)實(shí)測(cè)概述 39
3.1.1 實(shí)測(cè)方法 39
3.1.2 典型工作面開(kāi)采條件統(tǒng)計(jì) 40
3.2 神東礦區(qū)1–2煤層開(kāi)采礦壓實(shí)測(cè) 40
3.2.1 大柳塔井12208綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 40
3.2.2 活雞兔井12305綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 41
3.2.3 活雞兔井12306綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 44
3.2.4 補(bǔ)連塔煤礦12401綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 45
3.2.5 上灣煤礦12105綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 48
3.2.6 石圪臺(tái)煤礦12102綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 51
3.2.7 哈拉溝煤礦12上101綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 53
3.3 神東礦區(qū)2–2煤層開(kāi)采礦壓實(shí)測(cè) 55
3.3.1 大柳塔井22203綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 55
3.3.2 大柳塔煤礦22301綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 56
3.3.3 補(bǔ)連塔煤礦22301綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 57
3.3.4 補(bǔ)連塔煤礦22303綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 59
3.3.5 哈拉溝煤礦22403綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 62
3.4 神東礦區(qū)3–1煤層開(kāi)采礦壓實(shí)測(cè) 63
3.4.1 錦界煤礦31402綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 63
3.4.2 烏蘭木倫煤礦31402綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 64
3.5 神東礦區(qū)4–2煤層開(kāi)采礦壓實(shí)測(cè) 66
3.5.1 布爾臺(tái)煤礦42103綜放面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 66
3.5.2 萬(wàn)利一礦42202綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 67
3.6 神東礦區(qū)5–2煤層開(kāi)采礦壓實(shí)測(cè) 68
3.6.1 大柳塔煤礦52304綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 68
3.6.2 大柳塔煤礦52303綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 71
3.7 影響因素分析 72
3.7.1 采高 72
3.7.2 工作面寬度 72
3.7.3 埋深 72
3.7.4 推進(jìn)速度 74
3.7.5 重復(fù)采動(dòng) 77
3.8 壓架災(zāi)害類(lèi)型 77
3.9 本章小結(jié) 77
參考文獻(xiàn) 78
第4章 風(fēng)積沙厚度對(duì)淺埋煤層開(kāi)采礦壓顯現(xiàn)的影響機(jī)理與壓架防治 79
4.1 影響機(jī)理 79
4.1.1 風(fēng)積沙厚度對(duì)覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)破斷及穩(wěn)定性的影響 79
4.1.2 風(fēng)積沙厚度對(duì)頂板結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的影響 80
4.1.3 風(fēng)積沙厚度對(duì)工作面礦壓顯現(xiàn)的影響機(jī)理 81
4.2 工程驗(yàn)證 82
4.2.1 實(shí)測(cè)驗(yàn)證 82
4.2.2 數(shù)值模擬驗(yàn)證 91
4.3 壓架防治對(duì)策與實(shí)踐 92
4.3.1 防治對(duì)策 92
4.3.2 防治實(shí)踐 92
4.4 本章小結(jié) 96
參考文獻(xiàn) 96
第5章 淺埋煤層特大采高綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與壓架防治 97
5.1 覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)礦壓顯現(xiàn)的影響 97
5.1.1 特大采高綜采面覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)形態(tài) 97
5.1.2 特大采高綜采面覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 101
5.1.3 特大采高綜采面覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)對(duì)礦壓顯現(xiàn)的影響 108
5.2 壓架冒頂機(jī)理 111
5.2.1 壓架冒頂工程案例 111
5.2.2 壓架冒頂機(jī)理 112
5.3 壓架冒頂災(zāi)害的影響因素 115
5.3.1 覆巖關(guān)鍵層“懸臂梁”破斷長(zhǎng)度對(duì)壓架冒頂?shù)挠绊懸?guī)律 116
5.3.2 覆巖上位關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)對(duì)壓架冒頂?shù)挠绊懸?guī)律 118
5.4 支架工作阻力確定 119
5.4.1 特大采高綜采面支架工作阻力確定方法 119
5.4.2 補(bǔ)連塔煤礦7.0 m支架工作阻力確定實(shí)例 121
5.5 壓架冒頂災(zāi)害防治對(duì)策與實(shí)踐 122
5.5.1 防治對(duì)策 122
5.5.2 防治實(shí)踐 124
5.6 本章小結(jié) 124
參考文獻(xiàn) 125
第6章 溝谷地形對(duì)淺埋煤層開(kāi)采礦壓顯現(xiàn)的影響機(jī)理與壓架防治 126
6.1 概述 126
6.2 壓架災(zāi)害的工程案例 126
6.2.1 活雞兔井12304綜采面 126
6.2.2 活雞兔井12305綜采面過(guò)溝谷地形的壓架案例 129
6.3 壓架機(jī)理 130
6.3.1 覆巖主關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析 130
6.3.2 關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的力學(xué)分析 131
6.3.3 壓架機(jī)理的物理模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 138
6.3.4 壓架機(jī)理的數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 142
6.4 壓架災(zāi)害的發(fā)生條件 145
6.4.1 地表溝谷地形特征對(duì)工作面壓架災(zāi)害的影響規(guī)律 145
6.4.2 覆巖主關(guān)鍵層所處層位對(duì)壓架災(zāi)害的影響規(guī)律 155
6.4.3 重復(fù)采動(dòng)下煤層間距對(duì)壓架災(zāi)害的影響規(guī)律 158
6.4.4 采高對(duì)壓架災(zāi)害的影響規(guī)律 164
6.5 壓架災(zāi)害防治對(duì)策 169
6.5.1 壓架危險(xiǎn)區(qū)域預(yù)測(cè) 169
6.5.2 工作面來(lái)壓位置動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào) 169
6.5.3 支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)防范措施 170
6.6 壓架災(zāi)害的防治實(shí)踐 172
6.6.1 活雞兔井12306綜采面 172
6.6.2 大柳塔井52304綜采面 174
6.7 本章小結(jié) 178
參考文獻(xiàn) 179
第7章 淺埋近距離煤層出上覆兩側(cè)采空煤柱壓架機(jī)理及防治 180
7.1 壓架災(zāi)害工程案例 182
7.1.1 大柳塔井22103綜采面 182
7.1.2 活雞兔井1–2煤層三盤(pán)區(qū)工作面出上覆跳采煤柱的壓架案例 184
7.1.3 活雞兔井12313綜采面出上覆跳采煤柱的壓架案例 185
7.2 壓架機(jī)理 189
7.2.1 煤柱上方關(guān)鍵塊體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析 189
7.2.2 壓架機(jī)理的模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 192
7.3 壓架災(zāi)害的影響因素 193
7.3.1 壓架災(zāi)害的影響因素分析 193
7.3.2 煤柱邊界超前失穩(wěn)對(duì)壓架災(zāi)害的影響規(guī)律 195
7.3.3 煤層間巖層組合及層間距對(duì)壓架災(zāi)害的影響規(guī)律 210
7.3.4 出上覆兩側(cè)采空煤柱壓架災(zāi)害的采厚效應(yīng) 220
7.4 壓架災(zāi)害防治對(duì)策 228
7.4.1 總體思路 228
7.4.2 壓架災(zāi)害的采前預(yù)防措施 229
7.4.3 壓架災(zāi)害的采時(shí)防范對(duì)策 237
7.5 壓架災(zāi)害的防治實(shí)踐 240
7.5.1 補(bǔ)連塔煤礦22303綜采面 240
7.5.2 活雞兔井12305綜采面、12306綜采面出上覆兩側(cè)采空煤柱壓架災(zāi)害防治實(shí)踐 242
7.6 本章小結(jié) 246
參考文獻(xiàn) 247
第8章 淺埋近距離煤層出上覆一側(cè)采空煤柱壓架機(jī)理及防治 248
8.1 壓架災(zāi)害工程案例 248
8.1.1 石圪臺(tái)煤礦 248
8.1.2 活雞兔井 255
8.1.3 凱達(dá)煤礦 256
8.1.4 孟巴煤礦 257
8.2 壓架機(jī)理 259
8.2.1 關(guān)鍵塊體結(jié)構(gòu)破斷運(yùn)動(dòng)致災(zāi)機(jī)理 260
8.2.2 壓架機(jī)理的模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 263
8.2.3 出煤柱開(kāi)采壓架災(zāi)害的對(duì)比分析 265
8.3 壓架災(zāi)害的影響因素 267
8.3.1 切眼位置對(duì)壓架災(zāi)害的影響規(guī)律 267
8.3.2 工作面合理切眼位置的確定 277
8.3.3 煤層間巖層組合及層間距對(duì)壓架災(zāi)害的影響規(guī)律 282
8.4 壓架災(zāi)害防治實(shí)踐 291
8.4.1 石圪臺(tái)煤礦12106綜采面壓架防治實(shí)踐 291
8.4.2 凱達(dá)煤礦2602中綜采面壓架防治實(shí)踐 293
8.5 本章小結(jié) 294
參考文獻(xiàn) 295
第9章 淺埋近距離旺采煤柱下開(kāi)采壓架機(jī)理及防治 296
9.1 壓架災(zāi)害工程案例 297
9.1.1 石圪臺(tái)煤礦31201工作面開(kāi)采條件 297
9.1.2 31201工作面壓架事故 297
9.2 開(kāi)采壓架機(jī)理 299
9.2.1 旺采煤柱致災(zāi)機(jī)理 299
9.2.2 壓架機(jī)理的模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 300
9.3 穩(wěn)定性影響因素 301
9.3.1 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)參數(shù)的理論計(jì)算 302
9.3.2 上煤層旺采參數(shù) 308
9.3.3 下煤層開(kāi)采對(duì)上覆旺采煤柱穩(wěn)定性的影響規(guī)律 310
9.3.4 工程實(shí)例驗(yàn)證分析 334
9.4 壓架防治對(duì)策與實(shí)踐 338
9.4.1 安全回采對(duì)策 338
9.4.2 安全回采實(shí)踐 338
9.5 本章小結(jié) 339
參考文獻(xiàn) 340