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第1章 浅埋煤层岩层控制基本理论1

1.1 研究背景1

1.2 浅埋煤层岩层控制理论进展2

1.3 浅埋煤层覆岩垮落结构特征与浅埋煤层定义4

1.3.1 浅埋煤层覆岩垮落规律与顶板结构特征4

1.3.2 覆岩运动特征与浅埋煤层定义10

1.4 老顶岩块端角摩擦系数和挤压系数11

1.5 浅埋煤层采场顶板结构基本理论14

1.5.1 浅埋煤层采场老顶初次来压的结构理论14

1.5.2 浅埋煤层采场老顶周期来压的结构理论16

1.5.3 顶板载荷传递与支架工作阻力的确定19

1.6 本章小结20

第2章 浅埋煤层厚松散层动态载荷传递规律22

2.1 动态载荷智能数据实时采集系统开发22

2.2 浅埋煤层厚松散层破坏特征26

2.2.1 载荷传递模拟实验设计26

2.2.2 沙土层破坏特征27

2.3 采动厚沙土层动态载荷传递规律29

2.3.1 采动顶板关键层动态载荷总体分布规律30

2.3.2 采场顶板关键块结构的动态载荷分布规律31

2.4 厚松散层载荷传递因子确定33

2.4.1 载荷传递因子的提出33

2.4.2 载荷传递的岩性因子33

2.4.3 卸荷拱的高度34

2.4.4 载荷传递的时间因子36

2.4.5 B关键块上的载荷确定37

2.5 本章小结37

第3章 浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律39

3.1 浅埋煤层普通采高工作面矿压显现规律39

3.1.1 采高2.2m的普采工作面矿压显现规律39

3.1.2 浅埋煤层3.5m采高综采工作面矿压显现规律42

3.2 采高4～5m工作面矿压显现规律46

3.2.1 浅埋煤层4m采高工作面矿压显现规律47

3.2.2 浅埋煤层4.3m采高快速推进工作面矿压显现规律50

3.2.3 采高4.5m综采工作面矿压显现规律51

3.3 采高5～6m工作面矿压显现规律52

3.3.1 采高5.5m工作面矿压显现规律52

3.3.2 采高6m工作面矿压显现规律56

3.4 采高6～7m工作面矿压显现规律59

3.4.1 采高6.3m工作面矿压显现规律59

3.4.2 采高6.9m工作面矿压显现规律61

3.4.3 采高7m工作面矿压显现规律62

3.5 大采高综采工作面矿压规律分析65

3.5.1 浅埋煤层大采高工作面矿压显现一般规律66

3.5.2 典型浅埋煤层与近浅埋煤层大采高工作面矿压对比68

3.6 本章小结69

第4章 大采高工作面等效直接顶与覆岩结构形态模拟70

4.1 浅埋煤层大采高工作面覆岩破坏规律70

4.1.1 物理模拟实验设计70

4.1.2 浅埋煤层5m大采高工作面覆岩破坏规律72

4.2 大采高工作面等效直接顶的定义与分类78

4.2.1 等效直接顶的定义78

4.2.2 等效直接顶的分类78

4.3 等效直接顶的应力分布81

4.4 等效直接顶与支架初撑力82

4.5 浅埋煤层大采高工作面老顶结构数值模拟85

4.5.1 数值计算模型85

4.5.2 典型浅埋煤层顶板结构特征88

4.5.3 近浅埋煤层模拟结果分析90

4.6 本章小结93

第5章 大采高工作面顶板结构及支护阻力的确定95

5.1 典型浅埋煤层大采高工作面顶板结构及支护阻力分析95

5.1.1 大采高工作面顶板“高位台阶岩梁”结构模型95

5.1.2 “高位台阶岩梁”结构力学分析96

5.1.3 大采高工作面支架额定工作阻力的确定98

5.1.4 大采高工作面支架工作阻力的实例分析100

5.1.5 大采高工作面支架工作阻力影响因素分析101

5.2 近浅埋煤层大采高工作面双关键层结构分析103

5.2.1 近浅埋大采高工作面支架载荷特征103

5.2.2 近浅埋大采高工作面顶板结构形态105

5.2.3 近浅埋顶板“双关键层”结构稳定性分析108

5.2.4 支架合理支护阻力的确定111

5.3 本章小结112

第6章 大采高工作面煤壁片帮控制114

6.1 煤壁片帮基本特征114

6.2 煤壁应力场及片帮过程分析117

6.3 煤壁稳定性的柱条模型分析118

6.4 支护阻力对煤壁稳定性的影响120

6.5 片帮的控制原则123

6.6 本章小结125

第7章 浅埋近距离煤层群顶板结构与岩层控制126

7.1 浅埋近距离煤层群分类及其结构特征126

7.1.1 浅埋近距离煤层群分类126

7.1.2 浅埋极近距离煤层覆岩垮落规律与结构特征128

7.1.3 浅埋近距离煤层覆岩垮落规律与结构特征134

7.2 浅埋极近距离煤层顶板结构分析143

7.2.1 顶板活化结构模型144

7.2.2 工作面支护阻力的确定144

7.2.3 实例分析146

7.3 浅埋单关键层近距离煤层顶板结构分析146

7.3.1 单关键层顶板结构模型147

7.3.2 工作面支护阻力的确定147

7.3.3 实例分析148

7.4 浅埋双关键层近距离煤层顶板结构分析148

7.4.1 双关键层顶板结构模型148

7.4.2 工作面支护阻力的确定149

7.4.3 实例分析150

7.5 本章小结151

第8章 浅埋煤层保水开采岩层控制152

8.1 概述152

8.2 固液耦合相似模拟技术153

8.2.1 高精度固液气三相介质实验装置153

8.2.2 隔水层物理性质及应力应变全程曲线测定155

8.2.3 隔水层的水理性和应力应变全程相似条件的建立158

8.2.4 隔水层相似材料及其配比的研制160

8.2.5 隔水黏土层相似材料配比性能161

8.3 采动覆岩裂隙发育规律与隔水性165

8.3.1 隔水岩组采动导水裂隙规律与隔水性166

8.3.2 上行裂隙带发育高度167

8.3.3 下行裂隙带发育深度168

8.4 隔水性判据与保水开采分类171

8.4.1 隔水岩组的隔水性判据172

8.4.2 保水开采分类172

8.4.3 浅埋煤层保水开采岩层控制理论173

8.5 浅埋煤层条带充填保水开采岩层控制174

8.5.1 充填开采方法与技术174

8.5.2 充填材料及其力学特性178

8.5.3 条带充填隔水岩组稳定性分析181

8.5.4 上行裂隙发育高度的确定184

8.5.5 下行裂隙发育深度及位置187

8.5.6 条带充填开采隔水岩组稳定性判据189

8.6 本章小结192

第9章 浅埋煤层群开采集中应力与地裂缝控制194

9.1 浅埋煤层群的煤柱群结构效应物理模拟194

9.1.1 不同煤柱错距的覆岩垮落与煤柱应力194

9.1.2 不同煤柱错距的覆岩裂隙演化规律197

9.2 避开煤柱集中应力的区段煤柱错距计算模型201

9.2.1 不同错距煤柱垂直应力分布规律201

9.2.2 避开煤柱集中应力的区段煤柱错距203

9.3 减轻地表损害的区段煤柱错距计算模型204

9.4 兼顾应力和裂隙耦合控制的煤柱错距确定206

9.5 本章小结207

参考文献208