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第一篇 引言3

第1章 绪论3

1.1 煤矿开采岩层控制理论与方法3

1.2 煤矿开采地表沉陷控制理论与方法5

1.2.1 煤矿开采沉陷国内外研究现状5

1.2.2 煤矿开采地表移动的基本规律7

1.2.3 开采沉陷对建（构）筑物的影响8

1.2.4 煤矿开采地表沉陷控制的主要技术途径9

1.3 充填采煤方法与技术11

第2章 综合机械化固体充填采煤技术17

2.1 综合机械化充填采煤技术发展历程17

2.2 普采（或炮采）机械化抛矸充填采煤技术19

2.2.1 机械化抛矸充填采煤系统布置19

2.2.2 机械化抛矸充填采煤关键设备21

2.2.3 机械化抛矸采煤与充填工艺22

2.3 综合机械化采空区储矸充填采煤技术23

2.3.1 采空区储矸充填采煤系统布置23

2.3.2 采空区储矸充填采煤关键设备24

2.3.3 采空区储矸充填与采煤工艺25

2.4 综合机械化固体密实充填采煤技术26

2.4.1 固体密实充填采煤系统布置26

2.4.2 固体密实充填采煤关键设备30

2.4.3 固体密实采煤与充填工艺32

2.5 采选充采一体化固体充填采煤技术35

2.5.1 采选充采一体化技术原理36

2.5.2 井下煤流矸石洗选系统36

2.5.3 采选充采关键设备36

2.5.4 采选充采工艺38

第二篇 基础理论41

第3章 固体充填材料物理力学特性测试41

3.1 固体充填材料来源与基本特性41

3.1.1 固体充填材料来源41

3.1.2 固体充填材料基本特性42

3.2 固体充填材料的基本物理力学特性43

3.2.1 固体充填材料的矿物成分43

3.2.2 固体充填材料的细观结构特征45

3.2.3 固体充填材料的力学特性52

3.3 固体充填材料的碎胀与压实特性53

3.3.1 固体充填材料的碎胀特性53

3.3.2 固体充填材料的应变与应力关系53

3.3.3 固体充填材料的压实度与应力关系57

3.4 固体充填材料的时间相关特性59

3.4.1 固体充填材料时间相关特性测试方法59

3.4.2 固体充填材料时间相关特性试验结果60

3.4.3 固体充填材料时间相关特性试验对比65

第4章 固体密实充填采煤方法69

4.1 固体密实充填采煤的原理与方法69

4.1.1 固体充填采煤技术难点分析69

4.1.2 固体充填采煤的技术原理70

4.1.3 固体充填采煤技术关键72

4.2 固体密实充填主动支护系统72

4.2.1 固体充填采煤矿压控制原则72

4.2.2 固体充填采煤采场支护系统73

4.2.3 充填采煤液压支架支护阻力74

4.3 固体密实充填全断面压实系统82

4.3.1 固体充填采煤密实度控制方法82

4.3.2 固体充填采煤全断面压实结构83

4.3.3 固体充填采煤压实结构工作状态84

4.4 固体密实充填密实度实时监控系统86

4.4.1 固体充填采煤密实度监控内容与方法86

4.4.2 固体充填采煤密实度监控装备87

4.4.3 固体充填采煤密实度监控数据分析方法87

第5章 固体充填采煤岩层移动与地表沉陷控制理论92

5.1 固体充填采煤岩层移动分析的等价采高理论92

5.1.1 固体充填采煤等价采高模型的建立92

5.1.2 固体充填采煤等价采高关键参数的确定93

5.1.3 固体充填采煤等价采高影响因素分析94

5.2 固体充填采煤的采场矿压与地表沉陷规律96

5.2.1 固体充填采煤采场矿压显现规律96

5.2.2 固体充填采煤地表沉陷规律105

5.3 固体充填采煤岩层移动物理模拟107

5.3.1 相似材料模型的建立107

5.3.2 固体充填体相似模拟试验108

5.3.3 固体充填采煤覆岩移动规律分析112

5.4 固体充填采煤岩层移动数值分析116

5.4.1 固体充填数值分析模型的建立116

5.4.2 固体充填材料与岩层移动关系分析119

5.4.3 固体充填采煤岩层移动特征分析131

5.5 固体充填采煤地表沉陷控制的设计方法136

5.5.1 固体充填采煤地表沉陷控制目标136

5.5.2 固体充填采煤地表沉陷设计流程139

5.5.3 固体充填采煤地表沉陷预计参数选择143

第三篇 工程设计方法149

第6章 固体充填材料井上下输送系统设计149

6.1 固体充填材料井上运输方式与系统149

6.1.1 固体充填材料井上输送方式选择149

6.1.2 固体充填材料井上输送设备选型149

6.1.3 固体充填材料井上输送系统设计150

6.2 固体充填材料垂直输送系统153

6.2.1 固体充填材料垂直输送基本结构153

6.2.2 垂直输送系统投料管材质与结构154

6.2.3 固体充填材料垂直输送缓冲装置设计156

6.3 固体充填材料垂直输送监控系统161

6.3.1 固体充填材料垂直输送监控指标161

6.3.2 固体充填材料垂直输送监控设备161

6.3.3 固体充填材料垂直输送监控系统布置163

6.4 固体充填材料井上下输送系统设计方法163

6.4.1 固体充填材料输送条件分析163

6.4.2 固体充填材料输送系统结构与施工设计165

第7章 固体充填采煤关键装备选型与配套169

7.1 固体充填采煤设备的配套与选型169

7.1.1 固体充填采煤设备的选型原则169

7.1.2 固体充填采煤设备的性能要求169

7.2 充填采煤液压支架与压实机构171

7.2.1 充填采煤液压支架架型确定171

7.2.2 充填采煤液压支架参数设计171

7.2.3 充填采煤液压支架结构设计174

7.2.4 固体充填采煤压实机构结构优化设计177

7.3 多孔底卸式输送机178

7.3.1 多孔底卸式输送机结构原理178

7.3.2 多孔底卸式输送机卸料孔结构与尺寸优化179

7.3.3 多孔底卸式输送机形式与参数180

7.3.4 机头机尾升降平台182

7.4 固体充填材料转载输送机183

7.4.1 固体充填材料转载输送机结构原理183

7.4.2 固体充填材料转载输送机形式与参数185

7.5 固体充填采煤装备配套设计方法186

7.5.1 固体充填采煤“四机”能力配套186

7.5.2 固体充填采煤“四机”结构配套187

7.5.3 固体充填采煤“四机”配套流程188

第8章 固体充填采煤工程设计方法189

8.1 建（构）筑物下固体密实充填采煤工程设计方法189

8.1.1 建（构）筑物采动损害等级与设防标准189

8.1.2 建（构）筑物下固体密实充填采煤设计方法及流程191

8.2 铁路下充填采煤工程设计方法193

8.2.1 铁路下采煤地表变形控制与维修治理对策193

8.2.2 铁路下固体密实充填采煤设计流程195

8.3 含水层下固体密实充填采煤工程设计方法196

8.3.1 固体密实充填采煤导水裂隙带高度分析196

8.3.2 水体下固体密实充填采煤设计方法及流程197

第四篇 工程实践205

第9章 建（构）筑物下固体密实充填采煤205

9.1 平煤十二矿固体充填采煤205

9.1.1 矿井概况与地质采矿条件205

9.1.2 建（构）筑物设防指标确定206

9.1.3 固体充填采煤系统与装备206

9.1.4 固体充填采煤地表沉陷分析214

9.2 淮北杨庄矿固体充填采煤227

9.2.1 矿井概况与地质采矿条件227

9.2.2 建（构）筑物设防指标确定228

9.2.3 固体充填采煤系统与装备229

9.2.4 固体充填采煤地表沉陷分析230

9.3 阳泉东坪矿固体充填采煤237

9.3.1 矿井概况与采矿地质条件237

9.3.2 建（构）筑物设防指标的确定238

9.3.3 固体充填采煤系统与装备239

9.3.4 固体充填采煤地表沉陷分析242

9.4 济宁花园煤矿固体充填采煤246

9.4.1 矿井概况与地质采矿条件246

9.4.2 建（构）筑物设防指标确定248

9.4.3 固体充填采煤系统与装备249

9.4.4 固体充填采煤地表沉陷分析262

9.5 开滦唐山矿固体充填采煤275

9.5.1 矿井概况与地质采矿条件275

9.5.2 建（构）筑物设防指标确定276

9.5.3 煤流矸石井下分选系统布置276

9.5.4 固体充填采煤系统与装备282

9.5.5 固体充填采煤地表沉陷分析291

第10章 其他条件下固体密实充填采煤302

10.1 五沟矿含水层下固体充填采煤302

10.1.1 矿井概况与地质采矿条件302

10.1.2 固体充填采煤充实率指标设计309

10.1.3 固体充填采煤系统与装备314

10.1.4 固体充填采煤导水裂隙分析319

10.2 兖州济三矿大型堤坝下固体充填采煤326

10.2.1 矿井概况与地质采矿条件326

10.2.2 大型堤坝设防指标确定328

10.2.3 固体充填采煤系统与装备329

10.2.4 固体充填采煤地表沉陷分析334

10.3 内蒙古泰源矿铁路下固体充填采煤344

10.3.1 矿井概况与地质采矿条件344

10.3.2 铁路设防指标确定345

10.3.3 固体充填采煤系统与装备348

10.3.4 固体充填采煤地表沉陷分析358

10.4 阳泉新元公司高速公路下固体充填采煤369

10.4.1 矿井概况与地质采矿条件369

10.4.2 高速公路设防指标确定370

10.4.3 固体充填采煤系统与装备372

10.4.4 固体充填采煤地表沉陷分析379

参考文献386