了得網工業技術_礦井特殊開采方法

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煤礦開采

內容簡介

《礦井特殊開采方法》繫統介紹作者多年來在礦井特殊開采理論與實踐方面的成果；深入分析煤礦岩體結構與力學特征；通過自主研發的多種礦山岩體工程災變監測技術，對礦山開采覆岩體形變演化進行有效的現場實測；介紹礦山覆岩形變演化解析與試驗方法，為采動覆岩形變演化規律和水體上（下）壓煤開采研究奠定基礎；分析不同開采條件下礦區地表移動變形特征，介紹適用於不同開采條件的充填法開采地表移動控制技術；分析評價采空區上方修建大型建築物的地基穩定性，並提出相應的地層注漿加固治理措施；以室內流固耦合試驗為基礎，對水體上（下）壓煤開采突水災變行為進行試驗研究，並針對深部開采面臨的高承壓水上開采的技術難題，對礦井水害防治進行分析。

目錄
第1章煤礦岩體結構與力學特征 1
1.1 岩石的力學性質 1
1.2 岩石物理力動學參數測試 2
1.3 煤岩體移動變形蠕變演化 7
1.4 覆岩體層狀復合結構特征 10
1.5 深部開采岩體工程地質力學特征 14
參考文獻 18
第2章礦山岩體工程災變監測技術 20
2.1 采動岩體大量程位移監測 20
2.1.1 采動岩體大量程位移監測繫統工作原理 20
2.1.2 采動岩體大量程位移監測繫統結構組成 20
2.2 岩體豎向變形量精密測量 22
2.2.1 岩體豎向變形量精密測量裝置工作原理 22
2.2.2 岩體豎向變形量精密測量裝置結構組成 23
2.3 采動覆岩導水裂隙分布探測雜 24
2.4 覆岩體內部移動變形連續監測 26
參考文獻 35
第3章礦山覆岩形變演化解析與試驗方法 37
3.1 礦山覆岩采動結構形變演化解析 37
3.1.1 基本假設及定解條件 37
3.1.2 問題的求解 38
3.2 礦山覆岩變形三維半解析數值計算方法 40
3.3 岩石應力-滲流耦合真三軸試驗繫統 46
3.3.1 試驗繫統工作原理 46
3.3.2 試驗繫統特色 49
3.4 采礦三維物理相似材料莫擬試驗臺 50
3.4.1 試驗臺結構組成 50
3.4.2 試驗臺開采模擬 52
3.5 覆岩結構形變動態演化機械模擬試驗繫統 54
3.5.1 試驗繫統結構組成 54
3.5.2 試驗繫統開采模擬 55
3.6 采動底板承壓水突水模擬試驗繫統 57
3.6.1 試驗繫統結構組成 57
3.6.2 試驗繫統伺服加載裝置 61
3.6.3 試驗繫統水壓控制裝置 63
3.6.4 試驗繫統監測采集裝置 63
3.7 采動覆岩湧水潰砂模擬試驗繫統 65
3.7.1 試驗繫統試驗臺結構組成 65
3.7.2 試驗繫統試驗艙 65
3.7.3 試驗繫統承壓水倉 67
1.7.4 試驗繫統模擬采煤裝置 67
3.7.5 試驗繫統儲能裝置 69
3.7.6 試驗繫統控制裝置 70
3.8 膏體充填模擬試驗繫統 71
3.8.1 試驗繫統工作原理 71
3.8.2 試驗繫統組成 71
3.8.3 試驗繫統主要線路 73
3.8.4 試驗繫統硬件結構 74
3.8.5 試驗繫統操作流程及技術指標 75
參考文獻 77
第4章采動覆岩形變演化規律 79
4.1 采動圍岩移動破壞形式 79
4.2 采場結構力學模型組成及其結構特征 80
4.2.1 采場結構力學模型組成特征 80
4.2.2 覆岩體結構影響因素靈敏度分析 82
4.2.3 宏觀力學結構特征及其演化發展規律 91
4.3 深部開采覆岩變形三維相似材料模擬試驗研究 99
4.3.1 三維相似材料模擬試驗設計 99
4.3.2 三維相似材料模型的鋪設 105
4.3.3 覆岩應力場演化特征及破壞規律 107
4.4 深部開采覆岩變形三維相似材料模擬試驗研究 113
4.4.1 覆岩變形機械模擬試驗設計 113
4.4.2 長壁開采覆岩變形特征 118
4.5 采動覆岩形變演化特征 125
4.5.1 覆岩體破壞的分帶性特征 125
4.5.2 覆岩體內移動變形分區性特征 129
4.5.3 覆岩移動的離層特征 132
4.6 基於應力場轉移的覆岩形變模型 136
參考文獻 138
第5章礦區地表移動變形特征 140
5.1 地表移動預測麵分析方法 140
5.1.1 求參方法 140
5.1.2 求參準則 141
5.1.3 模式法求參 142
5.1.4 曲線**擬合法 144
5.1.5 覆岩移動的模式識別與參數識別 146
5.2 地表移動變形計算方法 147
5.2.1 地表移動與變形計算方法 149
5.2.2 地表移動計算原則 155
5.2.3 地表移動計算參數求取方法 156
5.3 地表沉陷預測及損害評價可視化信息繫統 160
5.3.1 地地表沉陷預測可視化信息繫統 160
5.2 建(構)築物開采損害可視化評價繫統 168
5.4 厚松散層薄基岩下開采地表移動特征 172
5.4.1 數值模擬 172
5.4.2 現場實測 173
5.4.3 厚松散層面岩地質力學分析 174
5.4.4 厚松散層面岩地表移動特征 176
5.5 厚硬岩層下開采地表非連續變形特征研究 176
5.5.1 地表非連續變形特征 176
5.5.2 地表非連續變形機理 177
5.6 軟弱岩層礦區局部開采地表移動特征 178
5.6.1 數值模擬方案設計 178
5.6.2 三維流變計算結果分析 180
5.7 斷層及皺條件下地表移動特征 181
5.7.1 斷層構造影響下地表移動特征 181
5.7.2 地層褶皺條件下地表移動變形特征 184
5.8 深井寬條帶開煤柱尤化方去及也表移動特征 185
5.8.1 條帶煤柱穩定性分析
5.8.2 條帶開采尺寸設計要求 188
5.8.3 深井寬條帶煤柱優化設計 189
5.8.4 深井寬條帶開采地表岩移觀測 194
5.8.5 深井寬條帶開采地表沉陷模型和參數求取 201
5.8.6 深井寬條帶開采地表移動盆地邊界角 203
5.8.7 深井寬條帶開采地表移動變形速度 205
5.9 岩層及地表移動與衝擊地壓相關性 208
5.9.1 岩層及地表移動特征 208
5.9.2 岩層與地表移動和衝擊地壓發生的關繫 209
5.9.3 岩層活動階段性與衝擊地壓的關繫 210
5.9.4 衝擊地壓能量釋放與工作面推進距離的關繫 211
5.9.5 岩移觀測對衝擊地壓發生的可預報性 211
5.10 礦區地表移動變形麵綜合分析 212
5.10.1 長壁垮落法開采地表移動參數 212
5.10.2 其他開采方法的地表移動參數 213
5.10.3 地表移動持續時間及**下沉速度 214
參考文獻 216
第6章充填法開采地表移動控制技術 218
6.1 充填法開采技術現狀及發展方向 218
6.2 充填法開采技術 221
6.2.1 低壓風力管道充填技術 221
6.2.2 破碎矸石拋擲充填技術 223
6.2.3 綜合機械化自壓式矸石充填技術 226
6.2.4 似膏體自流充填技術 230
6.2.5 高水充填技術 232
6.2.6 超高水充填技術 236
6.3 矸石膏體充填技術 243
6.3.1 矸石膏體充填工藝及繫統組成 243
6.3.2 矸石膏體充填高產高效關鍵技術 247
6.3.3 矸石膏體充填工作面地質采礦條件 263
6.3.4 矸石膏體充填開采覆岩運動規律 265
6.3.5 矸石膏體充填開采覆岩時空結構模型 275
6.3.6 矸石膏體充填效果分析 278
6.4 覆岩離層帶注漿充填技術 284
6.4.1 覆岩離層帶注漿減沉機理及繫統組成 284
6.4.2 覆岩離層帶注漿充填離層及鑽孔位置確定 285
6.4.3 高壓注漿充填工藝及成果 288
6.4.4 覆岩離層帶注漿充填效果分析 294
6.5 城市垃圾充填技術 299
6.5.1 城市垃圾現狀 299
6.5.2 城市垃圾充填關鍵技術問題 305
6.5.3 城市垃圾裝袋充填工藝 306
6.6 充填法開采地表岩移麵及沉陷控制 308
參考文獻 309
第7章采空區上方修建大型建築物地基穩定性 311
7.1 采空區上建(構)築物的地基基礎特點 311
7.2 采空區上建(構)築物岩土工程勘察 312
7.2.1 岩土工程勘察等級的確定 312
7.2.2 岩土工程勘察一般規定 314
7.2.3 可行性研究勘察階段 314
7.2.4 初步勘察階段 315
7.2.5 詳細勘察階段 316
7.2.6 施工勘察階段 317
7.2.7 小窯采空區岩土工程勘察 317
7.2.8 采動邊坡岩土工程勘察 318
7.3 采空區穩定性和適宜性分析與評價 319
7.3.1 一般規定 319
7.3.2 采空區場地穩定性評價 320
7.3.3 采空區對各類工程的影響及危害程度評價 322
7.3.4 采空區場地建設適宜性評價 325
7.4 采空區地表剩餘變形計算方法 325
7.5 采空區上建(構)築物地基穩定技術措施 327
7.6 采空區上方修建大型難物地基穩定性分析 328
7.6.1 工程背景 328
7.6.2 工程地質情況分析 329
7.6.3 建築載荷影響深度分析 331
7.6.4 采空區地層注漿加固補強 334
7.6.5 采空區地層注漿加固效果檢測 340
參考文獻
第8章水體上(下)壓煤開采試驗研究 349
8.1 岩體節麵隙應力-滲流耦合試驗研究 349
8.1.1 岩體節理裂隙特征及應力-滲流耦合本構模型 349
8.1.2 壓剪-滲流耦合試驗方案 356
8.1.3 壓剪-滲流耦合試驗結果與分析 360
8.2 流固耦合岩層相似模擬材料研制 375
8.2.1 流固耦合相似理論 375
8.2.2 流固耦合岩層相似模擬材料的選擇與制作 376
8.2.3 流固耦合岩層相似材料配比設計及參數測試 378
8.2.4 流固耦合岩層相似材料性能的影響因素分析 381
8.3 深部高水壓底板突水通道形成與演化規律試驗研究 383
8.3.1 深部高水壓底板突水模式及機理 383
8.3.2 高水壓斷裂滑剪型底板突水物理模擬試驗研究 387
8.3.3 高水壓斷裂滑剪型底板突水數值模擬試驗研究 398
8.3.4 高水壓原生通道型底板突水物理模擬試驗研究 406
8.3.5 高水壓原生通道型底板突水數值模擬試驗研究 410
8.4 采動覆岩湧水潰砂模擬試驗釀 425
8.4.1 采動覆岩湧水潰砂機理及條件 425
8.4.2 采動覆岩湧水潰砂災害模擬試驗設計 425
8.4.3 湧水潰砂過程模擬及結果分析 428
8.5 礦井底板水害防治技術及其應用 430
8.5.1 柔性充填防治礦井水害 431
8.5.2 截流注漿防治礦井水害 433
8.5.3 疏水降壓防治礦井水害 435
8.5.4 底板水害防治實踐 438
參考文獻447

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