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第一章 美国长壁开采概述1

1.1 引言3

1.2 高产、高效长壁工作面的要求和限制条件4

1.3 长壁工作面布置5

1.4 开采技术8

1.5 美国长壁工作面的特点及发展趋势11

1.6 高产工作面的管理及人力因素19

参考文献19

第二章 长壁工作面布置设计考虑的因素21

2.1 引言23

2.2 长壁工作面布置考虑的一般因素23

2.2.1 煤炭储量23

2.2.2 长壁工作面尺寸23

2.2.3 地质条件23

2.2.4 原岩（水平）应力25

2.2.5 多煤层开采26

2.2.6 河流、溪流或线性地貌26

2.2.7 石油或天然气井27

2.2.8 地表沉陷27

2.3 长壁工作面模拟28

2.4 岩层控制考虑因素31

参考文献32

第三章 岩层的力学性质35

3.1 引言37

3.2 上覆岩层的运动37

3.2.1 直接顶39

3.2.2 老顶44

3.2.3 长壁工作面上覆岩层运动的时序45

3.2.4 岩层层序的影响49

3.2.5 时间和长壁工作面推进率的影响51

3.3 支承压力、采空区冒落和巷道变形51

3.3.1 计算机模型51

3.3.2 现场测试53

参考文献62

第四章 工作面巷道掘进65

4.1 引言67

4.2 巷道掘进系统的布置及比较68

4.2.1 双巷系统68

4.2.2 三巷系统69

4.2.3 四巷系统69

4.3 巷道掘进方法及设备69

4.3.1 变位掘进法69

4.3.2 原位掘进法70

4.4 巷道掘进中煤柱系统类型的调查72

4.5 巷道间煤柱与隔离煤柱的设计75

4.5.1 回采巷道和回风系统的巷道间煤柱75

4.5.2 隔离煤柱77

4.6 顶板支护77

4.6.1 工作面运输巷77

4.6.2 工作面回风巷78

4.7 影响掘进速度的因素81

4.7.1 巷道数目81

4.7.2 煤柱尺寸81

4.8 工作面巷道日掘进长度的确定81

4.9 巷道掘进系统示例84

4.10 长壁工作面煤炭采出率的计算88

参考文献91

第五章 液压支架概述93

5.1 液压支架简介95

5.1.1 框架式95

5.1.2 支撑式支架96

5.1.3 支撑掩护式支架96

5.1.4 掩护式支架96

5.2 两柱掩护式支架98

5.2.1 为什么使用两柱掩护式支架98

5.2.2 现代化两柱掩护式支架一般特征100

5.3 掩护式支架构件102

5.3.1 承载部件103

5.3.2 液压缸104

5.3.3 控制和操作构件107

5.3.4 附属装置109

5.3.5 电液控制112

5.3.6 液压液体及其供液系统112

5.4 电子液压控制系统121

5.4.1 掩护式支架控制系统121

5.4.2 支架控制系统布置125

5.4.3 支架运行模式127

5.4.4 工作面可视化131

5.5 掩护式支架性能131

5.5.1 支架工作阻力与初撑力关系131

5.5.2 支架支撑循环133

5.5.3 支柱压力的应用136

5.5.4 支架性能评价方法139

参考文献143

第六章 液压支架的设计与选型145

6.1 引言147

6.2 支架设计原理147

6.3 液压支架构件总体尺寸初步确定149

6.3.1 采高149

6.3.2 前方无支柱区149

6.3.3 通风要求149

6.3.4 其他因素150

6.4 支架外部荷载确定150

6.4.1 顶板荷载合力作用位置150

6.4.2 顶板荷载确定152

6.5 支架顶梁和底板荷载157

6.5.1 顶梁合力157

6.5.2 底座底板压力160

6.5.3 实验室试验确定支架顶梁和底板压力分布163

6.5.4 必要的主动水平作用力164

6.6 支架底板承载能力确定165

6.6.1 承载能力的定义和理论165

6.6.2 底板承载能力测定168

6.6.3 承载能力影响因素168

6.7 偏心荷载作用下支架抗扭强度169

6.8 液压支架静态分析170

6.9 大尺寸支架模型和电液控元件试验170

6.9.1 掩护式支架结构170

6.9.2 电子和液压元件172

参考文献174

第七章 煤炭开采——采煤机开采177

7.1 引言179

7.2 采煤机长壁工作面设备布置180

7.3 双滚筒采煤机183

7.3.1 模型和主要部件183

7.3.2 采煤机的开采高度187

7.4 采煤机的截割滚筒和性能187

7.4.1 截割滚筒187

7.4.2 截齿的类型191

7.4.3 影响采煤机性能的因素192

7.4.4 评价采煤机性能的参数195

7.4.5 控制采煤机性能的运行参数197

7.5 采煤机的安装功率199

7.5.1 采煤机的功率要求199

7.5.2 采煤机功率能力确定的实例199

7.6 采煤机的牵引203

7.6.1 牵引的类型203

7.6.2 牵引速度的选择和控制205

7.7 采煤机的截割方法206

7.7.1 双向割煤方法207

7.7.2 单向截割方法208

7.7.3 双向割煤的产量计算213

7.7.4 采煤机割煤能力和刮板输送机运输能力的计算217

7.8 采煤机的煤炭装载219

7.8.1 计算滚筒的装煤能力219

7.8.2 装煤效率的影响因素220

7.8.3 其他装载设备222

7.9 采煤机的自动化222

7.9.1 煤／岩界面探测器222

7.9.2 自动化采煤机系统223

参考文献226

第八章 煤炭开采——刨煤机开采229

8.1 引言231

8.2 长壁开采刨煤或割煤232

8.2.1 煤层厚度和特征232

8.2.2 用现场测定法确定煤体的可刨性232

8.3 刨煤机工作面设备配置235

8.4 刨煤机类型238

8.4.1 基座式刨煤机238

8.4.2 滑行式刨煤机238

8.5 刨煤机的基本要素241

8.5.1 刨煤机理241

8.5.2 刨刀结构242

8.5.3 刨速243

8.5.4 牵引力245

8.5.5 驱动功率246

8.6 刨煤机的操作247

8.6.1 刨煤机的行程控制247

8.6.2 刨深的控制——递增控制法248

8.6.3 刨煤机的水平控制249

8.6.4 刨煤的高度控制251

8.6.5 刨煤机组的锚固251

8.6.6 刨落煤的尺寸251

8.7 刨煤机的适用条件252

8.7.1 煤层硬度及可切性252

8.7.2 底板条件253

8.7.3 煤层结构254

8.7.4 断层254

8.7.5 顶板条件255

8.7.6 采高256

8.7.7 煤层倾角256

8.8 小结257

参考文献257

第九章 煤炭运输系统259

9.1 引言261

9.2 煤炭运输系统的布置261

9.3 可弯曲刮板输送机的主要部件263

9.3.1 交叉结构-机头驱动263

9.3.2 机尾部267

9.3.3 溜槽268

9.3.4 挡煤板和铲煤板271

9.3.5 刮板链271

9.4 可弯曲刮板输送机的选择275

9.4.1 双边链275

9.4.2 刮板运输机输送能力的决定因素275

9.4.3 功率需求的测定276

9.4.4 链条预张力的确定和维护279

9.5 煤炭传输系统283

9.5.1 煤炭自刮板输送机转入桥式转载机283

9.5.2 桥式转载机284

9.5.3 胶带运输机285

9.5.4 箕斗提升系统285

9.5.5 井下储煤仓287

9.6 刮板输送机的运行与维护289

9.6.1 刮板运输机的运行289

9.6.2 刮板输送机的维护290

9.6.3 调链和换链290

参考文献291

第十章 长壁采煤法在实际应用中的一些问题293

10.1 液压支架基本性能要求295

10.2 破碎顶板的控制296

10.2.1 顶板冒落空穴的控制296

10.2.2 聚氨基甲酸乙酯注浆法297

10.2.3 长壁工作面的垮落298

10.3 双柱支架与四柱支架和垛式支架298

10.4 准确测定液压支柱压力的方法301

10.5 预掘工作面设备回收巷302

10.5.1 简述302

10.5.2 工作面设备回收巷支护方法303

10.5.3 支护设计考虑因素304

10.6 坚硬顶板条件下的长壁开采305

10.7 割煤过断层307

10.8 油气井保护煤柱设计310

10.9 长壁工作面的快速推进和缓慢推进311

10.9.1 两种对立观点311

10.9.2 加快或减小工作面推移速度312

10.9.3 相向推进长壁工作面间的煤柱稳定性314

10.10 底煤、硬工作面、松软底板和刮板输送机爬行等问题及解决办法314

10.10.1 底煤314

10.10.2 坚硬工作面315

10.10.3 松软底板316

10.10.4 刮板输送机的滑动318

10.11 高水平应力下T型交叉点巷道稳定性318

10.11.1 简述318

10.11.2 二次主应力方向的改变319

10.11.3 二次主应力大小的变化319

10.11.4 区段运输巷稳定性分析322

10.11.5 总结325

参考文献325

第十一章 通风、瓦斯、煤尘与噪声的控制327

11.1 引言329

11.1.1 发展方向329

11.1.2 通风、瓦斯及煤尘控制方案329

11.2 通风330

11.2.1 采空区与边界通风系统330

11.2.2 无边界回风巷时的通风系统332

11.2.3 通风测定和要求334

11.3 瓦斯控制335

11.3.1 简述335

11.3.2 瓦斯的形成335

11.3.3 控制瓦斯涌出的因素336

11.3.4 瓦斯抽放337

11.4 煤尘防治347

11.4.1 煤尘的定义、危害和来源347

11.4.2 煤尘防治方法348

11.4.3 美国长壁工作面煤尘防治实践354

11.4.4 风速和煤尘分布的测量和模拟355

11.5 噪声控制358

11.5.1 定义和背景358

11.5.2 噪声控制359

11.5.3 噪声来源和长壁工作面上的噪声控制359

参考文献360

第十二章 长壁工作面搬迁363

12.1 引言365

12.2 搬迁前准备工作366

12.2.1 长壁工作面搬迁目标366

12.2.2 预先计划366

12.2.3 职工组织和培训366

12.2.4 材料供应、工具和设备的准备367

12.2.5 运输路线和通信系统368

12.3 搬迁准备370

12.3.1 建立设备回收巷370

12.3.2 预先掘出设备回收巷374

12.3.3 设备检查与维修374

12.4 搬迁过程374

12.4.1 搬迁程序374

12.4.2 拆除运输机机头、机尾和转载机及胶带输送机尾375

12.4.3 单轨道的拆除375

12.4.4 采煤机拆除和运送376

12.4.5 链条的拆除376

12.4.6 输送机溜槽的拆除377

12.4.7 支架的撤出和运送377

12.5 新工作面开切巷设备安装381

12.5.1 安装准备381

12.5.2 安装顺序382

参考文献382

第十三章 长壁开采系统控制与配电383

13.1 引言385

13.2 电力分布385

13.2.1 电力分布电路385

13.2.2 变电站与电力中心392

13.2.3 典型的长壁开采配电392

13.2.4 长壁工作面照明系统394

13.3 长壁开采系统控制396

参考文献400

第十四章 地表沉陷401

14.1 引言403

14.2 地表移动特征403

14.2.1 地表移动盆地403

14.2.2 长壁开采中的地表移动和变形406

14.2.3 地表下沉速度408

14.3 地质和采矿因素的影响409

14.4 沉陷预测、评价和减缓措施411

14.4.1 简述411

14.4.2 沉陷影响的评价412

14.4.3 减缓措施414

14.4.4 减缓实例416

14.5 对地表和地下水的影响422

14.5.1 长壁开采及对地下水影响的一般概念422

14.5.2 长壁开采对地表水和地下水的影响422

参考文献427

附录429