目錄
前言
1 緒論 1
1.1 深部開采擾動致災特點 2
1.1.1 深部開采工程擾動特點 2
1.1.2 深部開采頂?shù)装鍘r體卸荷致災行為 5
1.2 深部開采底板破裂行為及控制研究進展 12
1.2.1 深部巖體力學特性 13
1.2.2 深部開采底板應力場演化 15
1.2.3 深部開采底板破裂機理 16
1.2.4 深部開采底板破裂及突水防控 19
1.3 深部開采底板卸荷面臨的科學與技術問題及解決方法 21
1.3.1 深部開采底板卸荷面臨的科學與技術問題 21
1.3.2 解決問題思路及方法 22
1.3.3 研究意義 23
參考文獻 24
2 深部開采底板卸荷破裂微震特征 31
2.1 華北型煤田典型深部開采工程地質 31
2.1.1 趙固一礦深部開采工程地質 31
2.1.2 邢東礦深部開采工程地質 36
2.2 趙固一礦底板卸荷破裂微震特征 42
2.2.1 微震監(jiān)測原理及監(jiān)測方案 42
2.2.2 微震監(jiān)測事件分布特征 43
2.2.3 基于微震事件的頂?shù)装迤屏烟卣?47
2.3 邢東礦底板卸荷破裂微震特征 49
2.3.1 微震監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方案 49
2.3.2 采空區(qū)底板卸荷破裂微震事件分布特征 49
2.4 本章小結 52
參考文獻 52
3 深部開采頂?shù)装迓?lián)動失穩(wěn)模型與力學機制 54
3.1 深部開采底板破裂力源 54
3.2 頂?shù)装宄醮问Х�(wěn)結構模型及聯(lián)動機制 56
3.2.1 頂?shù)装宄醮问Х�(wěn)結構模型 56
3.2.2 頂?shù)装宄醮问Х�(wěn)聯(lián)動機制 56
3.3 頂?shù)装逯芷谑Х�(wěn)結構模型及聯(lián)動機制 61
3.3.1 頂?shù)装逯芷谑Х�(wěn)結構模型 61
3.3.2 頂?shù)装逯芷谑Х�(wěn)聯(lián)動機制 63
3.4 基本頂失穩(wěn)下底板卸荷變形規(guī)律 67
3.4.1 底板沖擊載荷 67
3.4.2 底板卸荷變形 70
3.5 本章小結 77
參考文獻 78
4 深部開采底板巖體變形破裂模擬分析 79
4.1 塊體離散元模型 79
4.2 頂?shù)装宄醮问Х�(wěn)聯(lián)動模擬 80
4.2.1 不同采深下底板應力聯(lián)動變化 81
4.2.2 不同采深下底板位移聯(lián)動變化 85
4.3 頂?shù)装逯芷谑Х�(wěn)聯(lián)動模擬 90
4.3.1 不同采深下底板應力聯(lián)動變化 90
4.3.2 不同采深下底板位移聯(lián)動變化 93
4.4 不同擾動強度下頂?shù)装迨Х�(wěn)聯(lián)動模擬 98
4.4.1 不同擾動強度下底板應力聯(lián)動變化 98
4.4.2 不同擾動強度下底板位移聯(lián)動變化 99
4.5 本章小結 102
參考文獻 103
5 深部開采底板巖體分區(qū)破裂演化 104
5.1 深部開采底板巖體分區(qū)破裂模型 104
5.2 深部巖體加卸荷破裂力學特性 106
5.2.1 常規(guī)加卸荷破裂力學特性 107
5.2.2 圍壓卸荷破裂力學特性 109
5.3 深部開采底板巖體分區(qū)破裂演化 123
5.3.1 端部及觸矸效應區(qū)底板巖體破裂演化 123
5.3.2 卸荷區(qū)底板巖體破裂演化 124
5.3.3 底板巖體水力滲透破裂演化 127
5.4 底板巖體破裂地質雷達探測 133
5.4.1 探測方案及數(shù)據(jù)處理 133
5.4.2 探測結果 134
5.5 本章小結 136
參考文獻 138
6 深部開采底板巖體動態(tài)破裂相似模型實驗 139
6.1 實驗原理 139
6.2 實驗設計 140
6.2.1 模型鋪設及測點布置 140
6.2.2 測量儀器及數(shù)據(jù)收集 142
6.2.3 加荷設計及模型開采 142
6.3 深部開采底板巖體動態(tài)破裂規(guī)律 144
6.3.1 底板巖體動態(tài)破裂演化過程 144
6.3.2 底板巖體應力變化規(guī)律 147
6.3.3 底板巖體位移變化規(guī)律 152
6.4 深部開采底板巖體動態(tài)破裂分形幾何特征 156
6.4.1 底板巖體動態(tài)破裂分形特征 156
6.4.2 底板裂隙傾角發(fā)育特征 159
6.4.3 底板裂隙長度與數(shù)量發(fā)育特征 161
6.5 本章小結 162
參考文獻 163
7 深部開采底板巖體卸荷破裂力學機理 164
7.1 深部開采卸荷與底板變形破裂關系 164
7.1.1 開采卸荷與底板破裂深度關系 165
7.1.2 開采卸荷與底板流變損傷關系 165
7.2 深部開采底板巖體卸荷的強擾動特征 166
7.2.1 深部開采底板應力卸荷量特征 166
7.2.2 深部采場底板巖體卸荷時效特征 170
7.2.3 深部采場底板巖體位移特征 171
7.3 深部開采底板巖體卸荷破裂力學機理 172
7.3.1 深部開采底板卸荷巖體質量評價 172
7.3.2 深部開采底板巖體卸荷破裂災變機理 173
7.3.3 深部開采底板巖體滲透破裂演化機制 174
7.4 深部開采底板巖體卸荷破裂分區(qū)及擾動危險性 178
7.4.1 深部開采底板巖體卸荷破裂分區(qū) 178
7.4.2 不同工程尺度下底板巖體卸荷破裂危險性 180
7.5 本章小結 185
參考文獻 187
8 深部開采底板卸荷破裂分區(qū)評價與監(jiān)測預警技術 188
8.1 超前底板破裂結構辨識解析分區(qū)技術 189
8.1.1 三維/二維地震勘探 189
8.1.2 掘進超前探測 191
8.1.3 采前綜合物探 193
8.2 采場底板卸荷破裂風險分區(qū)評價技術 203
8.2.1 底板卸荷破裂深度評價 203
8.2.2 底板破裂結構探查評價 207
8.3 深部開采底板卸荷突水分區(qū)監(jiān)測預警技術211
8.3.1 水文動態(tài)變化監(jiān)測預警 212
8.3.2 微震監(jiān)測實時預警 216
8.3.3 礦壓在線監(jiān)測預警 220
8.3.4 底板破裂深度監(jiān)測 221
8.4 本章小結 221
參考文獻 222
9 深部開采底板應力卸荷分區(qū)分級防控關鍵技術 224
9.1 深部開采底板應力卸荷分區(qū)分級調控技術 225
9.1.1 弱卸荷區(qū)分級開采優(yōu)化調控技術 225
9.1.2 強卸荷區(qū)分級切頂卸壓調控技術 228
9.1.3 極強卸荷區(qū)分級充填開采調控技術 232
9.1.4 高承壓水壓力區(qū)分級動態(tài)引流調控技術 257
9.2 深部開采底板井？地聯(lián)合分區(qū)分級注漿加固技術 258
9.2.1 薄隔水層底板井下穿層/定向鉆孔注漿加固技術 258
9.2.2 厚隔水層底板地面水平分支孔注漿加固技術 267
9.3 本章小結 271
參考文獻 272
10 創(chuàng)新點與展望 274
10.1 創(chuàng)新點 274
10.2 展望 275