大倾角煤层长壁综采理论与技术
作者：伍永平著
出版时间：2017年版
内容简介
本书紧密结合近年来大倾角煤层综采技术的发展，系统总结了大倾角煤层综采理论、技术、装备与实践方面的研究成果。主要内容包括：大倾角煤层综采工作面矿压显现和围岩破断与运动规律、顶板—支架—底板系统动力学控制理论、采场倾斜砌体结构理论、采场应力拱壳及关键域岩体结构理论、大倾角煤层长壁综采关键技术、大倾角煤层长壁综采工程实践及主要装备。
目录
目录
前言
第1章 大倾角煤层开采历史与现状 1
1.1 大倾角煤层开采方法 1
1.2 大倾角煤层开采围岩控制理论与技术 2
参考文献 3
第2章 大倾角煤层走向长壁工作面矿压显现和围岩破断与运动规律 5
2.1 大倾角煤层走向长壁开采矿压显现规律 5
2.1.1 大倾角煤层走向长壁单体支柱工作面矿压显现现场观测 5
2.1.2 大倾角煤层走向长壁综采工作面矿压显现现场观测 5
2.1.3 大倾角煤层走向长壁开采矿压显现实验室模拟 8
2.1.4 大倾角煤层走向长壁工作面矿压显现一般特征 21
2.2 大倾角煤层走向长壁开采围岩破断与运动基本特征 22
2.2.1 上覆岩层变形破坏过程 22
2.2.2 上覆岩层变形破坏特征 23
2.2.3 上覆岩层垮落与充填特征 28
2.2.4 底板破坏滑移特征 32
2.3 大倾角煤层开采覆岩关键层与岩体结构的形成与变异 33
2.3.1 “关键层”形成区域 33
2.3.2 直接顶沿工作面倾斜方向运动状态 34
2.3.3 “关键层”迁移转化特征 35
2.3.4 “关键层”岩体结构变异致灾机理 36
参考文献 37
第3章 大倾角煤层开采“R-S-F”系统动力学控制理论 38
3.1 大倾角煤层走向长壁开采“R-S-F”系统稳定性基本概念 38
3.1.1 “R-S-F”系统研究的本质 38
3.1.2 支护系统的静态稳定性及其与围岩相互作用 39
3.1.3 大倾角煤层“R-S-F”系统的灾变因素 41
3.2 大倾角煤层走向长壁开采“R-S-F”系统动力学模型 42
3.2.1 “R-S-F”系统的失稳类型 42
3.2.2 “R-S-F”系统动力学模型 44
3.3 大倾角煤层走向长壁开采“R-S-F”系统动力学方程 46
3.3.1 “R-S-F”系统分析基本假设 46
3.3.2 “R-S-F”系统动能 46
3.3.3 “R-S-F”系统的动能函数及其微分 49
3.4 大倾角煤层走向长壁开采“R-S-F”系统动态稳定性分析与控制 61
3.4.1 “R-S-F”系统动态稳定性的概念 61
3.4.2 “R-S-F”系统动态稳定性分析 62
3.4.3 “R-S-F”系统保持动态稳定时的实际工作阻力 66
3.4.4 “R-S-F”系统动态稳定性控制模式与方法 68
参考文献 73
第4章 大倾角煤层开采倾斜砌体结构理论 74
4.1 大倾角煤层长壁开采覆岩空间结构特征 74
4.1.1 大倾角煤层长壁采场顶板倾向破坏结构特征 74
4.1.2 大倾角煤层长壁采场顶板走向破坏结构特征 77
4.1.3 大倾角煤层长壁采场覆岩空间结构 77
4.2 大倾角煤层长壁开采覆岩空间结构稳定性分析 80
4.2.1 大倾角煤层采场倾斜砌体结构动力学方程 80
4.2.2 大倾角煤层长壁采场覆岩空间“壳体结构”稳定性分析 92
4.3 大倾角煤层长壁开采覆岩空间承载结构失稳准则及致灾机理 104
4.3.1 大倾角煤层长壁采场覆岩承载结构 104
4.3.2 大倾角煤层长壁采场覆岩承载结构失稳准则及致灾机理 108
参考文献 113
第5章 大倾角煤层采场应力拱壳及“关键域”岩体结构理论 115
5.1 大倾角煤层采场覆岩应力迁移特征 115
5.1.1 工程地质和开采条件 115
5.1.2 数值计算模型建立 116
5.1.3 不同采高条件下采场应力形成及演化特征 117
5.1.4 不同倾角条件下采场应力形成及演化特征 122
5.1.5 采场围岩应力场形成特征 126
5.2 采场围岩支承压力分布特征 127
5.2.1 采场前后方煤岩体支承压力 128
5.2.2 回采巷道两侧煤岩体支承压力 130
5.2.3 采场四周煤岩体支承压力 135
5.2.4 采场支承压力分布类型及特征 140
5.3 采场围岩三维应力场形成及演化特征 142
5.3.1 应力拱壳形成特征 142
5.3.2 应力拱壳分析模型 143
5.3.3 应力拱壳形态方程 145
5.3.4 应力拱壳演化特征 147
5.4 采场覆岩垮落机制及“关键域”转化特征 150
5.4.1 大倾角煤层采场覆岩垮落机制 150
5.4.2 覆岩“应力—冒落”双拱特性 157
5.4.3 覆岩“关键域”形成层位 158
5.4.4 覆岩“关键域”岩体结构破断运移和平衡机制 160
5.5 大倾角煤层开采岩体结构稳定性分析 163
5.5.1 倾向“梯阶”结构形成特征 163
5.5.2 倾向“梯阶”结构力学模型 164
5.5.3 倾向“梯阶”结构稳定性分析 165
5.5.4 “关键域”岩体结构失稳机制 174
参考文献 175
第6章 大倾角煤层长壁综采关键技术 177
6.1 概述 177
6.2 工作面“R-S-F”系统完整性保持技术 177
6.2.1 区段“大范围”岩层控制技术 177
6.2.2 放顶煤工作面顶煤放出量区域控制技术 178
6.2.3 工作面支护系统工作阻力分区域控制技术 178
6.2.4 坚硬顶板超前预爆破弱化技术 179
6.2.5 松(散)软煤层与软弱底板加固技术 181
6.2.6 工作面支护系统与装备防倒、防滑技术 183
6.2.7 动态扶架与支护系统二次稳定技术 183
6.3 工作面(开切眼)与回采巷道布置及维护技术 185
6.3.1 工作面调伪斜技术 185
6.3.2 切眼穿层布置技术 186
6.3.3 切眼掘进技术 187
6.3.4 非规则(异型)断面巷道维护技术 189
6.4 工作面“三机”选型配套关键技术 190
6.4.1 大倾角“三机”选型 191
6.4.2 大倾角“三机”配套 197
6.5 回采工艺优化技术 202
6.5.1 落煤与装煤 202
6.5.2 运煤 204
6.5.3 支护与采空区处理 204
6.5.4 工序之间的配合 205
6.6 特殊条件处理技术 208
6.6.1 非等长工作面柔性支护过渡技术 208
6.6.2 工作面快速安装与回撤技术 208
6.7 工作面安全防护与管理 209
6.7.1 工作面端头防护技术 209
6.7.2 工作面内防护技术 210
6.7.3 安全管理 211
6.7.4 实施保障 213
参考文献 217
第7章 大倾角煤层长壁综采工程实践 219
7.1 大倾角中厚煤层综合机械化开采 219
7.1.1 地质与生产技术条件 219
7.1.2 工作面主要装备与采煤方法 220
7.1.3 研究、试验与生产过程 221
7.1.4 主要成果及创新点 221
7.1.5 技术经济与社会效益 222
7.2 大倾角特厚煤层综合机械化放顶煤开采 223
7.2.1 地质与生产技术条件 223
7.2.2 工作面主要装备与采煤方法 224
7.2.3 研究、试验与生产过程 225
7.2.4 主要成果及创新点 232
7.2.5 技术经济与社会效益 234
7.3 大倾角煤层群综合机械化放顶煤开采 234
7.3.1 地质与生产技术条件 234
7.3.2 采煤方法及回采工艺 235
7.3.3 研究、试验与生产过程 236
7.3.4 主要成果及创新点 236
7.3.5 技术经济与社会效益 237
7.4 广域坚硬顶板、软底大倾角松软煤层综合机械化开采 238
7.4.1 地质与生产技术条件 238
7.4.2 采煤方法及回采工艺 238
7.4.3 研究、试验与生产过程 240
7.4.4 主要成果及创新点 240
7.4.5 技术经济与社会效益 241
7.5 大倾角煤层走向长壁大采高综采 242
7.5.1 地质与生产技术条件 242
7.5.2 采煤方法及回采工艺 243
7.5.3 研究、试验与生产过程 244
7.5.4 主要成果及创新点 246
7.5.5 技术经济与社会效益 248
参考文献 249
第8章 大倾角煤层长壁综采主要装备介绍 250
8.1 大倾角煤层走向长壁综采工作面装备研制基本原则 250
8.2 大倾角煤层走向长壁工作面开采成套装备研制关键技术 251
8.2.1 液压支架防倒防滑技术 251
8.2.2 液压支架自身工作空间防护技术 251
8.2.3 输送机(运输机)防滑技术 252
8.2.4 输送机空间防护技术 253
8.2.5 输送机拉紧与防护技术 254
8.2.6 端头支护技术 254
8.2.7 采煤机牵引、制动等系列技术 256
8.2.8 采煤机与输送机配合技术 257
8.2.9 平行布置输送机电机减速器技术 257
8.3 大倾角煤层走向长壁工作面开采典型成套装备 257
8.3.1 工作面液压支架及其参数 257
8.3.2 工作面刮板输送机及其参数 261
8.3.3 工作面采煤机及其参数 264
8.3.4 工作面其他装备及其参数 265
8.3.5 “三机”的主要技术特点 267
参考文献 269
