淺埋煤層開采壓架機理及防治

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 淺埋煤層開采壓架災害問題 1
1.2 淺埋煤層礦山壓力研究綜述 3
1.2.1 在采動覆巖破壞規(guī)律研究方面 3
1.2.2 在淺埋煤層開采礦山壓力及其控制研究方面 5
1.3 本書的主要內(nèi)容 6
1.3.1 淺埋煤層覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)類型及其失穩(wěn)特征 7
1.3.2 淺埋煤層開采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及其影響因素 8
1.3.3 淺埋煤層開采壓架災害類型與機理 9
1.3.4 淺埋煤層開采壓架災害的防治對策 11
1.3.5 神東礦區(qū)淺埋煤層開采的壓架災害防治實踐 11
參考文獻 12
第2章 淺埋煤層開采覆巖結(jié)構(gòu)特征及運動規(guī)律研究 15
2.1 典型開采條件與覆巖特征 15
2.1.1 概況 15
2.1.2 煤層地質(zhì)條件 15
2.1.3 煤巖層力學特性 18
2.2 覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)分類 20
2.2.1 厚硬單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu) 20
2.2.2 復合單一關(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)判別實例 25
2.4 淺埋煤層關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)控制覆巖運動的原位鉆孔測試驗證 26
2.4.1 補連塔煤礦 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)特征與壓架類型 34
2.5.1 復合單一關(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 38
第3章 淺埋煤層開采礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律 39
3.1 神東礦區(qū)實測概述 39
3.1.1 實測方法 39
3.1.2 典型工作面開采條件統(tǒng)計 40
3.2 神東礦區(qū)1–2煤層開采礦壓實測 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煤層開采礦壓實測 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 補連塔煤礦22301綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 57
3.3.4 補連塔煤礦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煤層開采礦壓實測 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煤層開采礦壓實測 66
3.5.1 布爾臺煤礦42103綜放面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 66
3.5.2 萬利一礦42202綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 67
3.6 神東礦區(qū)5–2煤層開采礦壓實測 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 推進速度 74
3.7.5 重復采動 77
3.8 壓架災害類型 77
3.9 本章小結(jié) 77
參考文獻 78
第4章 風積沙厚度對淺埋煤層開采礦壓顯現(xiàn)的影響機理與壓架防治 79
4.1 影響機理 79
4.1.1 風積沙厚度對覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)破斷及穩(wěn)定性的影響 79
4.1.2 風積沙厚度對頂板結(jié)構(gòu)運動的影響 80
4.1.3 風積沙厚度對工作面礦壓顯現(xiàn)的影響機理 81
4.2 工程驗證 82
4.2.1 實測驗證 82
4.2.2 數(shù)值模擬驗證 91
4.3 壓架防治對策與實踐 92
4.3.1 防治對策 92
4.3.2 防治實踐 92
4.4 本章小結(jié) 96
參考文獻 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)運動規(guī)律 101
5.1.3 特大采高綜采面覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)運動對礦壓顯現(xiàn)的影響 108
5.2 壓架冒頂機理 111
5.2.1 壓架冒頂工程案例 111
5.2.2 壓架冒頂機理 112
5.3 壓架冒頂災害的影響因素 115
5.3.1 覆巖關(guān)鍵層“懸臂梁”破斷長度對壓架冒頂?shù)挠绊懸?guī)律 116
5.3.2 覆巖上位關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)運動對壓架冒頂?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 補連塔煤礦7.0 m支架工作阻力確定實例 121
5.5 壓架冒頂災害防治對策與實踐 122
5.5.1 防治對策 122
5.5.2 防治實踐 124
5.6 本章小結(jié) 124
參考文獻 125
第6章 溝谷地形對淺埋煤層開采礦壓顯現(xiàn)的影響機理與壓架防治 126
6.1 概述 126
6.2 壓架災害的工程案例 126
6.2.1 活雞兔井12304綜采面 126
6.2.2 活雞兔井12305綜采面過溝谷地形的壓架案例 129
6.3 壓架機理 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)的力學分析 131
6.3.3 壓架機理的物理模擬實驗驗證 138
6.3.4 壓架機理的數(shù)值模擬實驗驗證 142
6.4 壓架災害的發(fā)生條件 145
6.4.1 地表溝谷地形特征對工作面壓架災害的影響規(guī)律 145
6.4.2 覆巖主關(guān)鍵層所處層位對壓架災害的影響規(guī)律 155
6.4.3 重復采動下煤層間距對壓架災害的影響規(guī)律 158
6.4.4 采高對壓架災害的影響規(guī)律 164
6.5 壓架災害防治對策 169
6.5.1 壓架危險區(qū)域預測 169
6.5.2 工作面來壓位置動態(tài)預報 169
6.5.3 支護質(zhì)量監(jiān)測及現(xiàn)場防范措施 170
6.6 壓架災害的防治實踐 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 179
第7章 淺埋近距離煤層出上覆兩側(cè)采空煤柱壓架機理及防治 180
7.1 壓架災害工程案例 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 壓架機理的模擬實驗驗證 192
7.3 壓架災害的影響因素 193
7.3.1 壓架災害的影響因素分析 193
7.3.2 煤柱邊界超前失穩(wěn)對壓架災害的影響規(guī)律 195
7.3.3 煤層間巖層組合及層間距對壓架災害的影響規(guī)律 210
7.3.4 出上覆兩側(cè)采空煤柱壓架災害的采厚效應 220
7.4 壓架災害防治對策 228
7.4.1 總體思路 228
7.4.2 壓架災害的采前預防措施 229
7.4.3 壓架災害的采時防范對策 237
7.5 壓架災害的防治實踐 240
7.5.1 補連塔煤礦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)采空煤柱壓架災害防治實踐 242
7.6 本章小結(jié) 246
參考文獻 247
第8章 淺埋近距離煤層出上覆一側(cè)采空煤柱壓架機理及防治 248
8.1 壓架災害工程案例 248
8.1.1 石圪臺煤礦 248
8.1.2 活雞兔井 255
8.1.3 凱達煤礦 256
8.1.4 孟巴煤礦 257
8.2 壓架機理 259
8.2.1 關(guān)鍵塊體結(jié)構(gòu)破斷運動致災機理 260
8.2.2 壓架機理的模擬實驗驗證 263
8.2.3 出煤柱開采壓架災害的對比分析 265
8.3 壓架災害的影響因素 267
8.3.1 切眼位置對壓架災害的影響規(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壓架災害的影響規(guī)律 282
8.4 壓架災害防治實踐 291
8.4.1 石圪臺煤礦12106綜采面壓架防治實踐 291
8.4.2 凱達煤礦2602中綜采面壓架防治實踐 293
8.5 本章小結(jié) 294
參考文獻 295
第9章 淺埋近距離旺采煤柱下開采壓架機理及防治 296
9.1 壓架災害工程案例 297
9.1.1 石圪臺煤礦31201工作面開采條件 297
9.1.2 31201工作面壓架事故 297
9.2 開采壓架機理 299
9.2.1 旺采煤柱致災機理 299
9.2.2 壓架機理的模擬實驗驗證 300
9.3 穩(wěn)定性影響因素 301
9.3.1 穩(wěn)定性評價參數(shù)的理論計算 302
9.3.2 上煤層旺采參數(shù) 308
9.3.3 下煤層開采對上覆旺采煤柱穩(wěn)定性的影響規(guī)律 310
9.3.4 工程實例驗證分析 334
9.4 壓架防治對策與實踐 338
9.4.1 安全回采對策 338
9.4.2 安全回采實踐 338
9.5 本章小結(jié) 339
參考文獻 340