本書系統(tǒng)介紹我國厚煤層地下開采的主要技術(shù)及最新進(jìn)展，包括煤礦主要開拓方式、放頂煤開采工藝與放煤規(guī)律、頂煤回收率實(shí)測與提高頂煤回收率技術(shù)、大采高開采工藝與煤壁穩(wěn)定控制、大斷面巷道支護(hù)技術(shù)、分層開采巷道布置方式與開采工藝、智能化開采技術(shù)與進(jìn)展、厚煤層開采采場圍巖控制理論與技術(shù)、放頂煤開采與大采高開采典型案例等。
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1978.9～1982.8，鞍山鋼鐵學(xué)院采礦工程專業(yè)本科生，獲學(xué)士學(xué)位
1984.8～1987.6，北京鋼鐵學(xué)院采礦工程專業(yè)碩士生，獲碩士學(xué)位
1990.9～1993.8，中國礦業(yè)大學(xué)北京研究生部采礦工程博士生，獲博士學(xué)位1993.9～1995.9，北京科技大學(xué)采礦工程專業(yè)博士后、副研究員
1995.10至今，中國礦業(yè)大學(xué)（北京）采礦工程專業(yè)教授、博士生導(dǎo)師1.2016國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)：急傾斜厚煤層走向長壁綜放開采關(guān)鍵理論與技術(shù)；2.2014國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)：特厚煤層大采高綜放開采關(guān)鍵技術(shù)及裝備；煤礦災(zāi)害預(yù)防與處置應(yīng)急管理部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，煤炭行業(yè)放頂煤開采工程研究中心主任，中國-土耳其厚煤層開采研究中心主任，國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)第八屆礦業(yè)工程/石油與天然氣工程學(xué)科評(píng)議組成員、秘書長，教育部高等學(xué)校礦業(yè)類教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)副主任委員，全國科技名詞審定委員會(huì)委員。
目錄
前言
1 我國厚煤層開采現(xiàn)狀 1
1.1 我國煤炭開采概覽 1
1.1.1 煤炭資源特征 1
1.1.2 煤炭開采概述 2
1.1.3 主要煤炭生產(chǎn)企業(yè) 5
1.2 礦井開拓方式 6
1.2.1 立井開拓 6
1.2.2 斜井開拓 6
1.2.3 平硐開拓 7
1.2.4 綜合開拓 7
1.3 厚煤層開采的三種技術(shù) 8
1.3.1 放頂煤開采 9
1.3.2 大采高開采 10
1.3.3 分層開采 10
參考文獻(xiàn) 11
2 放頂煤開采 12
2.1 放頂煤開采工藝 12
2.1.1 放頂煤工作面布置方式 12
2.1.2 放頂煤工作面設(shè)備及工藝參數(shù) 17
2.2 頂煤破碎機(jī)理 22
2.2.1 頂煤破壞過程 22
2.2.2 頂煤中的應(yīng)力場 24
2.2.3 煤體力學(xué)性質(zhì) 27
2.2.4 頂煤破壞過程理論分析 36
2.2.5 頂煤塊度分布 41
2.3 頂煤放出規(guī)律與頂煤回收率現(xiàn)場觀測 49
2.3.1 散體介質(zhì)流理論 50
2.3.2 BBR放煤理論(“四要素”放煤理論) 51
2.3.3 頂煤放出體形態(tài) 51
2.3.4 煤矸分界面方程及形態(tài) 59
2.3.5 頂煤回收率現(xiàn)場實(shí)測 60
2.3.6 頂煤回收率與含矸率 65
2.4 高回收率的放煤工藝 67
2.4.1 近水平特厚煤層提高回收率放煤工藝 67
2.4.2 緩傾斜厚煤層動(dòng)態(tài)接力式放煤工藝 71
2.4.3 起伏厚煤層動(dòng)態(tài)步距放煤工藝 72
2.4.4 急傾斜厚煤層放煤工藝 74
2.4.5 端頭放煤裝備及工藝 75
2.4.6 其他技術(shù) 76
2.5 放頂煤開采技術(shù)發(fā)展 77
2.5.1 放頂煤開采技術(shù)的早期發(fā)展 78
2.5.2 探索和推廣應(yīng)用階段 80
2.5.3 技術(shù)創(chuàng)新和輸出階段 88
2.5.4 放頂煤開采的科技進(jìn)展和發(fā)展方向 91
參考文獻(xiàn) 96
3 大采高開采 99
3.1 大采高開采技術(shù) 99
3.1.1 大采高開采技術(shù)特點(diǎn) 99
3.1.2 大采高工作面布置方式 101
3.1.3 巷道布置方式 103
3.1.4 大采高開采工藝 105
3.2 大采高工作面液壓支架及支護(hù) 109
3.2.1 大采高工作面液壓支架發(fā)展歷程 109
3.2.2 大采高工作面支護(hù)設(shè)計(jì)及管理 112
3.3 煤壁穩(wěn)定控制 115
3.3.1 煤壁破壞機(jī)理 116
3.3.2 煤壁穩(wěn)定控制技術(shù) 120
3.4 大斷面巷道支護(hù)技術(shù) 131
3.4.1 巷道錨桿支護(hù)原理 131
3.4.2 巷道支護(hù)技術(shù) 133
3.4.3 大斷面巷道支護(hù)案例 140
參考文獻(xiàn) 144
4 分層開采 145
4.1 分層開采的巷道布置 145
4.1.1 分層開采參數(shù)與巷道布置 145
4.1.2 分層開采巷道布置 147
4.2 分層開采工藝與裝備 149
4.2.1 分層開采工藝 149
4.2.2 分層開采裝備與支架選型 151
4.3 分層開采頂板控制 154
4.4 分層開采巷道支護(hù) 155
4.4.1 分層開采巷道支護(hù)技術(shù) 155
4.4.2 分層開采巷道支護(hù)案例 155
參考文獻(xiàn) 159
5 智能化開采 160
5.1 煤礦智能化開采發(fā)展歷程 160
5.1.1 智能化開采基本概念 160
5.1.2 智能化開采發(fā)展歷程 160
5.2 智能化開采設(shè)備及控制技術(shù) 162
5.2.1 采煤機(jī)記憶截割及煤巖界面識(shí)別技術(shù) 162
5.2.2 液壓支架電液控制系統(tǒng) 167
5.2.3 運(yùn)輸設(shè)備自動(dòng)化控制 170
5.2.4 三機(jī)聯(lián)動(dòng)自動(dòng)化技術(shù) 173
5.3 巷道掘進(jìn)自動(dòng)定位與糾偏 174
5.3.1 巷道掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展 174
5.3.2 巷道自動(dòng)化掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀 179
5.4 智能化開采信息化技術(shù) 185
5.4.1 礦山信息化系統(tǒng) 185
5.4.2 礦山通信與網(wǎng)絡(luò) 186
5.5 厚煤層智能化開采 188
5.5.1 放頂煤開采智能化放煤技術(shù) 188
5.5.2 大采高智能開采關(guān)鍵技術(shù) 197
5.5.3 厚煤層智能化開采案例 199
參考文獻(xiàn) 203
6 厚煤層采場圍巖控制 204
6.1 頂板壓力計(jì)算常用理論 204
6.1.1 “砌體梁”理論 204
6.1.2 “傳遞巖梁”理論 212
6.1.3 歐美等常用計(jì)算方法 218
6.2 動(dòng)載荷計(jì)算方法 223
6.2.1 頂板動(dòng)載理論解析 223
6.2.2 高強(qiáng)度開采工作面頂板動(dòng)載效應(yīng)分析 228
6.3 放頂煤開采的頂板壓力計(jì)算 237
6.3.1 基于頂煤損傷的放頂煤開采支架工作阻力計(jì)算 238
6.3.2 特厚煤層放頂煤工作面頂板結(jié)構(gòu)與支架阻力計(jì)算 239
6.3.3 急傾斜水平分段放頂煤工作面支架阻力計(jì)算 242
6.3.4 松散頂煤對(duì)頂板動(dòng)載荷緩沖效應(yīng) 251
6.4 大采高開采的頂板壓力計(jì)算 255
6.4.1 工作面支架與圍巖相互作用關(guān)系 256
6.4.2 支架與圍巖體系剛度模型 258
6.4.3 不同頂板結(jié)構(gòu)下支架工作阻力確定 262
6.5 深埋薄基巖厚煤層開采頂板壓力與巖層控制 265
6.5.1 工程背景 265
6.5.2 深埋薄基巖頂板破斷特征試驗(yàn) 267
6.5.3 頂板動(dòng)載效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)制 272
6.5.4 頂板動(dòng)載荷確定方法 274
6.5.5 工作面動(dòng)載效應(yīng)分析 276
6.5.6 覆巖冒落拱與拱腳高聳巖梁復(fù)合承載結(jié)構(gòu) 279
6.5.7 頂板復(fù)合承載結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用 283
6.6 超長工作面應(yīng)力分布與巖層控制 286
6.6.1 工程背景 286
6.6.2 工作面礦山壓力顯現(xiàn)特征 287
6.6.3 超長工作面基本頂破斷特征 292
6.6.4 采動(dòng)應(yīng)力分布對(duì)支架工作阻力的影響 295
6.6.5 采動(dòng)應(yīng)力旋轉(zhuǎn)特征及應(yīng)用 301
6.6.6 超長工作面頂板微震活動(dòng)特征 309
6.7 采場智能圍巖控制技術(shù) 315
6.7.1 采場智能圍巖控制技術(shù)基本原理 315
6.7.2 采場智能圍巖控制技術(shù)要求 315
6.7.3 采場智能圍巖控制理論與技術(shù)保障 320
參考文獻(xiàn) 321
7 放頂煤開采典型案例 323
7.1 條件適宜厚煤層放頂煤開采技術(shù) 323
7.1.1 潞安礦區(qū)放頂煤開采技術(shù) 323
7.1.2 兗州礦區(qū)放頂煤開采技術(shù) 325
7.2 兩硬厚煤層放頂煤開采技術(shù) 330
7.2.1 大同礦區(qū)地質(zhì)概況 330
7.2.2 大同礦區(qū)放頂煤開采技術(shù)沿革 331
7.2.3 大同礦區(qū)頂煤弱化技術(shù) 332
7.2.4 千萬噸級(jí)智能化放頂煤開采技術(shù) 336
7.3 高瓦斯軟煤放頂煤開采技術(shù) 337
7.3.1 淮北礦區(qū)高瓦斯軟煤放頂煤開采 337
7.3.2 朱仙莊煤礦軟煤放頂煤開采技術(shù) 338
7.3.3 蘆嶺煤礦高瓦斯煤層放頂煤開采技術(shù) 340
7.4 大傾角厚煤層走向長壁放頂煤開采技術(shù) 342
7.4.1 大傾角厚煤層走向長壁放頂煤開采特點(diǎn) 342
7.4.2 大傾角厚煤層走向長壁放頂煤開采 343
7.4.3 急傾斜厚煤層走向長壁放頂煤開采 350
7.5 急傾斜厚煤層水平分段放頂煤開采技術(shù) 353
7.5.1 巷道布置及支護(hù) 353
7.5.2 工作面設(shè)備配置 355
7.5.3 工作面采放工藝 356
參考文獻(xiàn) 357
8 大采高開采典型案例 359
8.1 10m超大采高開采技術(shù) 359
8.1.1 工作面條件 359
8.1.2 工作面配套設(shè)備及技術(shù)參數(shù) 360
8.1.3 工作面循環(huán)作業(yè)方式 364
8.2 淺埋厚煤層大采高開采技術(shù) 364
8.2.1 6.3m大采高開采技術(shù) 365
8.2.2 7.0m大采高開采技術(shù) 365
8.2.3 8.0m大采高開采技術(shù) 366
8.2.4 8.8m大采高開采技術(shù) 367
8.3 高瓦斯厚煤層大采高開采技術(shù) 372
8.3.1 寺河礦高瓦斯煤層大采高開采 372
8.3.2 焦坪礦區(qū)高瓦斯煤層大采高開采 374
8.3.3 東曲礦高瓦斯煤層大采高開采 375
8.4 大傾角厚煤層大采高開采技術(shù) 377
8.4.1 工作面設(shè)備選型 377
8.4.2 大采高工作面安全保障技術(shù) 379
8.4.3 工作面開采情況 380
參考文獻(xiàn) 381
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