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第1章 绪论1

1.1 矿山压力与岩层控制理论和技术进展2

1.1.1 巷道围岩地应力测试2

1.1.2 巷道围岩破坏行为3

1.1.3 岩层破断与覆岩移动规律6

1.1.4 围岩控制理论与技术方法8

1.2 大采高综放开采围岩破断力学及控制理论方法9

参考文献10

第2章 大采高综放工作面巷道围岩地应力测试及反演分析14

2.1 空心包体应力解除测量方法15

2.1.1 基本介绍15

2.1.2 测量原理16

2.1.3 测量步骤18

2.1.4 主要仪器设备18

2.2 巷道围岩地应力测试22

2.2.1 李村煤矿地应力测点选择22

2.2.2 现场地应力测量24

2.2.3 岩石弹性常数的确定28

2.2.4 李村煤矿地应力测试结果31

2.3 基于非连续变形分析方法的二维地应力反演33

2.3.1 李村煤矿地质资料分析33

2.3.2 李村煤矿二维地应力反演模型34

2.3.3 李村煤矿二维地应力反演分析36

2.4 基于人工神经元网络的三维地应力反演43

2.4.1 反演区域及反演初始值的选取43

2.4.2 李村煤矿三维反演地质模型43

2.4.3 三维模型反演的自变量参数选取及训练样本的培育45

2.4.4 BP神经元网络的建立及网络的适应性训练49

2.4.5 网络自适应训练后的准确性检验52

2.4.6 李村煤矿三维地应力BP神经元反演分析54

参考文献57

第3章 大采高综放工作面巷道围岩宏细观破坏力学59

3.1 煤岩体的X衍射成分分析60

3.2 煤岩常规荷载破坏力学行为64

3.2.1 煤样的单轴破坏力学行为64

3.2.2 岩石单轴压缩力学行为66

3.2.3 岩石间接拉伸力学行为68

3.2.4 岩石三轴力学行为69

3.2.5 常规单轴和三轴岩石破坏模式73

3.3 岩石的微细观破坏行为73

3.3.1 弯曲破坏模式及载荷变形曲线73

3.3.2 岩石的微观结构分析77

3.4 采动加卸荷岩石破坏试验研究78

3.4.1 试验样品和实验条件78

3.4.2 常规三轴及采动加卸载实验方案79

3.4.3 灰岩的采动加卸荷破坏实验80

3.4.4 灰岩的常规三轴破坏实验86

3.4.5 采动卸荷条件下灰岩的宏观断裂87

3.4.6 采动加卸载速率的影响分析89

3.5 采动加卸荷条件下岩石破坏的断裂力学分析94

3.5.1 裂纹亚临界扩展行为94

3.5.2 裂纹亚临界扩展与卸荷速率的关系96

3.5.3 裂纹亚临界扩展机理96

3.5.4 裂纹的应力强度因子研究97

3.6 采动卸荷岩石破坏的理论模型初探及讨论99

3.6.1 采动卸荷与常规破坏实验比较99

3.6.2 采动卸荷破坏应力-应变关系模型100

3.6.3 考虑尺度的Gurson模型102

3.6.4 不同参数对破坏本构模型的影响分析103

3.6.5 采动卸荷条件下岩石破坏的本构关系104

3.6.6 本构模型初步验证及讨论105

参考文献108

第4章 大采高综放工作面覆岩移动规律及模型分析110

4.1 覆岩移动深孔监测介绍111

4.1.1 深部岩层移动监测介绍111

4.1.2 监测仪器及方法111

4.2 巷道围岩移动现场监测结果及分析113

4.2.1 同孔不同深度岩层的绝对沉降变化量113

4.2.2 不同孔同一层位岩层的绝对沉降变化量118

4.2.3 同孔不同深度岩层相对沉降变化量123

4.2.4 不同孔同一层位岩层的相对沉降量128

4.3 巷道顶板破碎钻孔电视窥视结果134

4.4 覆岩移动的复合关键层理论分析136

4.4.1 覆岩控制中的关键层理论136

4.4.2 覆岩关键层“悬臂梁”结构运动规律137

4.4.3 覆岩的三带分析及垮落步距分析138

4.4.4 覆岩移动的复合关键层分析140

4.5 地表沉陷观测及分析145

4.5.1 地表沉陷观测站设置145

4.5.2 地表沉陷特征145

4.5.3 覆岩破坏规律研究147

4.6 覆岩移动的几何学理论分析149

4.6.1 大采高开采对地表下沉影响149

4.6.2 地表下沉随时间的变化150

4.7 覆岩移动的数值分析154

4.7.1 地质数值模型155

4.7.2 开采沉陷数值模拟分析与研究156

4.7.3 地表沉降量与回采的关系158

4.7.4 有断层和无断层处的沉陷比较分析159

参考文献160

第5章 采矿MDDA的开发及其在采矿中的应用162

5.1 不连续变形DDA基本理论163

5.1.1 块体的变形及一阶位移模式163

5.1.2 总体平衡方程164

5.1.3 总体平衡方程求解165

5.1.4 二维单一块体基本公式166

5.2 采矿实时开挖模拟分析软件（MDDA）开发169

5.2.1 开挖过程分析及基本假设169

5.2.2 实时开挖在二维DDA中的实现171

5.2.3 改进程序实现简单算例及其理论验证175

5.2.4 MDDA软件使用说明181

5.3 不同应力状态下采动覆岩移动规律及裂隙演化的MDDA模拟184

5.3.1 采动岩层裂隙场模拟数值模型184

5.3.2 采动岩层数值模型边界条件及单元开挖186

5.3.3 水平垂直应力比为2∶1时采动应力场和位移场189

5.3.4 水平垂直应力比为1.5∶1时采动应力场和位移场202

5.3.5 水平垂直应力比为1∶1时采动应力场和位移场205

5.3.6 水平垂直应力比为0.5∶1时采动应力场和位移场206

5.3.7 水平垂直应力比为0∶1时采动应力场和位移场208

5.3.8 典型的采动裂隙场的分布规律210

5.3.9 不同应力状态下采动覆岩移动及裂隙演化分析与讨论211

5.4 大采高综放工作面支架-围岩相互作用MDDA模拟212

5.4.1 6203工作面地质概况及计算模型212

5.4.2 覆岩移动的运移规律模拟213

5.4.3 覆岩应力场变化规律215

5.4.4 覆岩和顶煤移动规律216

5.5 王庄矿陷落柱塌陷机理的非连续变形模拟研究219

5.5.1 陷落柱数值模型建立及参数选择219

5.5.2 倒漏斗型陷落柱的塌陷机理分析221

5.5.3 柱型陷落柱的塌陷机理分析222

5.5.4 漏斗型陷落柱的塌陷机理分析226

参考文献228

第6章 大采高综放工作面回采巷道底臌机理及模型研究230

6.1 巷道底臌机理分析230

6.1.1 巷道变形破坏特征230

6.1.2 巷道挤压流动底臌机理232

6.1.3 应力滑移线场模型及分析233

6.2 底臌滑移线场控制效果数值模拟分析240

6.2.1 7603工作面回风巷模型建立241

6.2.2 底角锚杆对底臌滑移线场的控制效果分析245

6.3 底臌滑移线场的优化数值模拟分析261

6.3.1 底臌滑移数值模型建立261

6.3.2 不同锚固长度对底臌滑移线场控制模拟分析264

6.3.3 不同预应力对底臌滑移线场控制模拟分析269

6.4 临近陷落柱巷道加固模型及分析274

6.4.1 陷落柱形成的简化模型分析274

6.4.2 临近陷落柱巷道加固段长度的理论模型275

6.4.3 陷落柱高度对巷道加固影响的数值模拟分析279

参考文献281

第7章 大断面破碎巷道全空间桁架锚索协同支护技术283

7.1 大采高综放工作面巷道围岩变形破坏特征283

7.2 传统预应力桁架锚索支护研究现状286

7.3 全空间预应力桁架锚索协同支护技术288

7.3.1 全空间协同支护理念的提出289

7.3.2 支护结构与支护原理289

7.3.3 全空间协同支护的优越性分析292

7.4 全空间协同支护方案设计与施工工艺293

7.5 全空间协同支护数值模拟分析294

7.5.1 数值计算模型建立294

7.5.2 巷道顶板预应力场平面分布295

7.5.3 巷道顶板预应力场三维空间分布296

7.5.4 巷道围岩塑性破坏区分布298

7.6 全空间协同支护监测反馈及效果300

7.6.1 监测目的300

7.6.2 监测内容300

7.6.3 监测仪器300

7.6.4 数据处理及日常监测记录表301

7.6.5 实施效果301

参考文献301