本书以神府东胜煤田为背景,系统阐述了浅埋煤层矿压规律,提出了浅埋煤层的科学定义,建立了浅埋煤层顶板结构模型,给出了支架工作阻力的计算方法,形成了浅埋煤层顶板控制基本理论,并提出了“等效直接顶”的概念,建立了大采高采场顶板结构理论。本书还揭示了覆岩“上行裂隙”和“下行裂隙”发育规律,建立了隔水层稳定性判据,提出了保水开采的分类和方法,建立了浅埋煤层保水开采岩层控制基本理论。此外,本书提出了浅埋近距离煤层群分类,建立了煤层群顶板结构理论,提出了浅埋煤层群开采煤柱应力和地表裂缝耦合控制方法。
序
前言
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