長壁開采

內(nèi)容概要

　　《長壁開采（第2版）》全面、系統(tǒng)地闡述了過去30年美國長壁開采技術(shù)的發(fā)展和實踐過程?！堕L壁開采（第2版）》主要內(nèi)容包括美國長壁開采的工作面設(shè)計，巷道掘進(jìn)，礦山壓力與開采技術(shù)，長壁開采工作面設(shè)備，煤炭運輸，通風(fēng)、瓦斯、煤塵與噪聲控制技術(shù)，工作面搬遷技術(shù)，系統(tǒng)控制與配電技術(shù)，地表沉陷問題等?！　　堕L壁開采（第2版）》可作為高等院校采礦工程等專業(yè)本科、研究生的教學(xué)參考書，也可供從事采礦工程技術(shù)研究的科研人員及煤礦企業(yè)生產(chǎn)、設(shè)計的工程技術(shù)人員參考。

作者簡介

作者：（美國）Syd S.Peng 譯者：郭文兵 等 合著者：陳金生Dr. Syd S. Peng is Charles E Lawall Chair of Mining Engineering, Department ofMining Engineering, West Virginia University, U. S. A. He received his undergraduatediploma in mining engineering in Taiwan and came to the U. S. in 1965 and received hisPh.D. in mining engineering from Stanford University in 1970. In 1978 he wasappointed as chairman of the Mining Engineering Department, a position he held untilSeptember 2006.He has supervised 150 research and consulting projects from federal and stategovernments and private companies, and authored and co-authored 4 textbooks and 332journal and proceedings articles in the areas of longwall mining, ground control, andrespirable dust.He initiated the annual international conference on ground control in mining since1981 and served as editor/senior editor of the Conference proceedings. It is nowrecognized all over the world as an annual forum for exchange of information on groundcontrol.He is a member of the National Academy of Engineering and was the recipient of 11US national and international awards.郭文兵博士，教授，河南省寧陵縣人。1994年獲采礦工程專業(yè)碩士學(xué)位；2004年在中國礦業(yè)大學(xué)獲大地測量學(xué)與測量工程專業(yè)博士學(xué)位；2005年9月～2006年8月在美國西弗吉尼亞大學(xué)留學(xué)。先后獲得河南省優(yōu)秀青年科技專家、河南省杰出青年科學(xué)基金獲得者、河南省優(yōu)秀教師等榮譽稱號。國家級精品課程“開采損害與保護(hù)”建設(shè)負(fù)責(zé)人。現(xiàn)任河南理工大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院副院長。主要從事采礦工程、巖層移動與“三下”采煤、采動損害與保護(hù)方面的教學(xué)與科研工作。主持國家自然科學(xué)基金項目等省部級以上科研課題10余項，獲省部級科技進(jìn)步獎3項；發(fā)表學(xué)術(shù)論文90余篇，被EI、ISTP收錄20余篇，2006～2009年連續(xù)四年進(jìn)入礦業(yè)工程學(xué)科前20位高被引作者名單。出版《煤礦開采損害與保護(hù)》、《條帶開采的非線性理論研究及應(yīng)用》等專著、教材四部。陳金生 is Manager of Technical andEngineering Services Group at DSI UndergroundSystems, Inc. , Salt Lake City, UT, U. S. A.Dr. Chen received his BS degree in miningengineering from Jiaozuo Mining Institute in 1981,Henan Province, China, and Ph. D. degree inmining engineering in 1998 from West VirginiaUniversity, WV, U. S. A.Dr. Chen published 29 journal and proceedingsarticles in the area of mine design, longwall mining,and roof control, received The Institution OverseasAward from the Institution of Mining Engineers,London, UK. Dr. Chen is a member of Society for Mining, Metallurgy and ExplorationInc., U. S. A.

書籍目錄

第一章 美國長壁開采概述1.1 引言1.2 高產(chǎn)、高效長壁工作面的要求和限制條件1.3 長壁工作面布置1.4 開采技術(shù)1.5 美國長壁工作面的特點及發(fā)展趨勢1.6 高產(chǎn)工作面的管理及人力因素參考文獻(xiàn)第二章 長壁工作面布置設(shè)計考慮的因素2.1 引言2.2 長壁工作面布置考慮的一般因素2.2.1 煤炭儲量2.2.2 長壁工作面尺寸2.2.3 地質(zhì)條件2.2.4 原巖（水平）應(yīng)力2.2.5 多煤層開采2.2.6 河流、溪流或線性地貌2.2.7 石油或天然氣井2.2.8 地表沉陷2.3 長壁工作面模擬2.4 巖層控制考慮因素參考文獻(xiàn)第三章 巖層的力學(xué)性質(zhì)3.1 引言3.2 上覆巖層的運動3.2.1 直接頂3.2.2 老頂3.2.3 長壁工作面上覆巖層運動的時序3.2.4 巖層層序的影響3.2.5 時間和長壁工作面推進(jìn)率的影響3.3 支承壓力、采空區(qū)冒落和巷道變形3.3.1 計算機(jī)模型3.3.2 現(xiàn)場測試參考文獻(xiàn)第四章 工作面巷道掘進(jìn)4.1 引言4.2 巷道掘進(jìn)系統(tǒng)的布置及比較4.2.1 雙巷系統(tǒng)4.2.2 三巷系統(tǒng)4.2.3 四巷系統(tǒng)4.3 巷道掘進(jìn)方法及設(shè)備4.3.1 變位掘進(jìn)法4.3.2 原位掘進(jìn)法4.4 巷道掘進(jìn)中煤柱系統(tǒng)類型的調(diào)查4.5 巷道間煤柱與隔離煤柱的設(shè)計4.5.1 回采巷道和回風(fēng)系統(tǒng)的巷道間煤柱4.5.2 隔離煤柱4.6 頂板支護(hù)4.6.1 工作面運輸巷4.6.2 工作面回風(fēng)巷4.7 影響掘進(jìn)速度的因素4.7.1 巷道數(shù)目4.7.2 煤柱尺寸4.8 工作面巷道日掘進(jìn)長度的確定4.9 巷道掘進(jìn)系統(tǒng)示例4.10 長壁工作面煤炭采出率的計算參考文獻(xiàn)第五章 液壓支架概述5.1 液壓支架簡介5.1.1 框架式5.1.2 支撐式支架5.1.3 支撐掩護(hù)式支架5.1.4 掩護(hù)式支架5.2 兩柱掩護(hù)式支架5.2.1 為什么使用兩柱掩護(hù)式支架5.2.2 現(xiàn)代化兩柱掩護(hù)式支架一般特征5.3 掩護(hù)式支架構(gòu)件5.3.1 承載部件5.3.2 液壓缸5.3.3 控制和操作構(gòu)件5.3.4 附屬裝置5.3.5 電液控制5.3.6 液壓液體及其供液系統(tǒng)5.4 電子液壓控制系統(tǒng)5.4.1 掩護(hù)式支架控制系統(tǒng)5.4.2 支架控制系統(tǒng)布置5.4.3 支架運行模式5.4.4 工作面可視化5.5 掩護(hù)式支架性能5.5.1 支架工作阻力與初撐力關(guān)系5.5.2 支架支撐循環(huán)5.5.3 支柱壓力的應(yīng)用5.5.4 支架性能評價方法參考文獻(xiàn)第六章 液壓支架的設(shè)計與選型6.1 引言6.2 支架設(shè)計原理6.3 液壓支架構(gòu)件總體尺寸初步確定6.3.1 采高6.3.2 前方無支柱區(qū)6.3.3 通風(fēng)要求6.3.4 其他因素6.4 支架外部荷載確定6.4.1 頂板荷載合力作用位置6.4.2 頂板荷載確定6.5 支架頂梁和底板荷載6.5.1 頂梁合力6.5.2 底座底板壓力6.5.3 實驗室試驗確定支架頂梁和底板壓力分布6.5.4 必要的主動水平作用力6.6 支架底板承載能力確定6.6.1 承載能力的定義和理論6.6.2 底板承載能力測定6.6.3 承載能力影響因素6.7 偏心荷載作用下支架抗扭強度6.8 液壓支架靜態(tài)分析6.9 大尺寸支架模型和電液控元件試驗6.9.1 掩護(hù)式支架結(jié)構(gòu)6.9.2 電子和液壓元件參考文獻(xiàn)第七章 煤炭開采——采煤機(jī)開采7.1 引言7.2 采煤機(jī)長壁工作面設(shè)備布置7.3 雙滾筒采煤機(jī)7.3.1 模型和主要部件7.3.2 采煤機(jī)的開采高度7.4 采煤機(jī)的截割滾筒和性能7.4.1 截割滾筒7.4.2 截齒的類型7.4.3 影響采煤機(jī)性能的因素7.4.4 評價采煤機(jī)性能的參數(shù)7.4.5 控制采煤機(jī)性能的運行參數(shù)7.5 采煤機(jī)的安裝功率7.5.1 采煤機(jī)的功率要求7.5.2 采煤機(jī)功率能力確定的實例7.6 采煤機(jī)的牽引7.6.1 牽引的類型7.6.2 牽引速度的選擇和控制7.7 采煤機(jī)的截割方法7.7.1 雙向割煤方法7.7.2 單向截割方法7.7.3 雙向割煤的產(chǎn)量計算7.7.4 采煤機(jī)割煤能力和刮板輸送機(jī)運輸能力的計算7.8 采煤機(jī)的煤炭裝載7.8.1 計算滾筒的裝煤能力7.8.2 裝煤效率的影響因素7.8.3 其他裝載設(shè)備7.9 采煤機(jī)的自動化7.9.1 煤/巖界面探測器7.9.2 自動化采煤機(jī)系統(tǒng)參考文獻(xiàn)第八章 煤炭開采——刨煤機(jī)開采8.1 引言8.2 長壁開采刨煤或割煤8.2.1 煤層厚度和特征8.2.2 用現(xiàn)場測定法確定煤體的可刨性8.3 刨煤機(jī)工作面設(shè)備配置8.4 刨煤機(jī)類型8.4.1 基座式刨煤機(jī)8.4.2 滑行式刨煤機(jī)8.5 刨煤機(jī)的基本要素8.5.1 刨煤機(jī)理8.5.2 刨刀結(jié)構(gòu)8.5.3 刨速8.5.4 牽引力8.5.5 驅(qū)動功率8.6 刨煤機(jī)的操作8.6.1 刨煤機(jī)的行程控制8.6.2 刨深的控制——遞增控制法8.6.3 刨煤機(jī)的水平控制8.6.4 刨煤的高度控制8.6.5 刨煤機(jī)組的錨固8.6.6 刨落煤的尺寸8.7 刨煤機(jī)的適用條件8.7.1 煤層硬度及可切性8.7.2 底板條件8.7.3 煤層結(jié)構(gòu)8.7.4 斷層8.7.5 頂板條件8.7.6 采高8.7.7 煤層傾角8.8 小結(jié)參考文獻(xiàn)第九章 煤炭運輸系統(tǒng)9.1 引言9.2 煤炭運輸系統(tǒng)的布置9.3 可彎曲刮板輸送機(jī)的主要部件9.3.1 交叉結(jié)構(gòu)-機(jī)頭驅(qū)動9.3.2 機(jī)尾部9.3.3 溜槽9.3.4 擋煤板和鏟煤板9.3.5 刮板鏈9.4 可彎曲刮板輸送機(jī)的選擇9.4.1 雙邊鏈9.4.2 刮板運輸機(jī)輸送能力的決定因素9.4.3 功率需求的測定9.4.4 鏈條預(yù)張力的確定和維護(hù)9.5 煤炭傳輸系統(tǒng)9.5.1 煤炭自刮板輸送機(jī)轉(zhuǎn)入橋式轉(zhuǎn)載機(jī)9.5.2 橋式轉(zhuǎn)載機(jī)9.5.3 膠帶運輸機(jī)9.5.4 箕斗提升系統(tǒng)9.5.5 井下儲煤倉9.6 刮板輸送機(jī)的運行與維護(hù)9.6.1 刮板運輸機(jī)的運行9.6.2 刮板輸送機(jī)的維護(hù)9.6.3 調(diào)鏈和換鏈參考文獻(xiàn)第十章 長壁采煤法在實際應(yīng)用中的一些問題10.1 液壓支架基本性能要求10.2 破碎頂板的控制10.2.1 頂板冒落空穴的控制10.2.2 聚氨基甲酸乙酯注漿法10.2.3 長壁工作面的垮落10.3 雙柱支架與四柱支架和垛式支架10.4 準(zhǔn)確測定液壓支柱壓力的方法10.5 預(yù)掘工作面設(shè)備回收巷10.5.1 簡述10.5.2 工作面設(shè)備回收巷支護(hù)方法10.5.3 支護(hù)設(shè)計考慮因素10.6 堅硬頂板條件下的長壁開采10.7 割煤過斷層10.8 油氣井保護(hù)煤柱設(shè)計lO.9 長壁工作面的快速推進(jìn)和緩慢推進(jìn)10.9.1 兩種對立觀點10.9.2 加快或減小工作面推移速度10.9.3 相向推進(jìn)長壁工作面間的煤柱穩(wěn)定性10.10 底煤、硬工作面、松軟底板和刮板輸送機(jī)爬行等問題及解決辦法10.10.1 底煤10.10.2 堅硬工作面10.10.3 松軟底板10.10.4 刮板輸送機(jī)的滑動10.11 高水平應(yīng)力下T型交叉點巷道穩(wěn)定性10.11.1 簡述10.11.2 二次主應(yīng)力方向的改變10.11.3 二次主應(yīng)力大小的變化10.11.4 區(qū)段運輸巷穩(wěn)定性分析10.11.5 總結(jié)參考文獻(xiàn)第十一章 通風(fēng)、瓦斯、煤塵與噪聲的控制11.1 引言11.1.1 發(fā)展方向11.1 _2通風(fēng)、瓦斯及煤塵控制方案11.2 通風(fēng)11.2.1 采空區(qū)與邊界通風(fēng)系統(tǒng)11.2.2 無邊界回風(fēng)巷時的通風(fēng)系統(tǒng)11.2.3 通風(fēng)測定和要求11.3 瓦斯控制11.3.1 簡述11.3.2 瓦斯的形成11.3.3 控制瓦斯涌出的因素11.3.4 瓦斯抽放11.4 煤塵防治11.4.1 煤塵的定義、危害和來源11.4.2 煤塵防治方法11.4.3 美國長壁工作面煤塵防治實踐11.4.4 風(fēng)速和煤塵分布的測量和模擬11.5 噪聲控制11.5.1 定義和背景11.5.2 噪聲控制11.5.3 噪聲來源和長壁工作面上的噪聲控制參考文獻(xiàn)第十二章 長壁工作面搬遷12.1 引言12.2 搬遷前準(zhǔn)備工作12.2.1 長壁工作面搬遷目標(biāo)12.2.2 預(yù)先計劃12.2.3 職工組織和培訓(xùn)12.2.4 材料供應(yīng)、工具和設(shè)備的準(zhǔn)備12.2.5 運輸路線和通信系統(tǒng)12.3 搬遷準(zhǔn)備12.3.1 建立設(shè)備回收巷12.3.2 預(yù)先掘出設(shè)備回收巷12.3.3 設(shè)備檢查與維修12.4 搬遷過程12.4.1 搬遷程序12.4.2 拆除運輸機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾和轉(zhuǎn)載機(jī)及膠帶輸送機(jī)尾12.4.3 單軌道的拆除12.4.4 采煤機(jī)拆除和運送12.4.5 鏈條的拆除12.4.6 輸送機(jī)溜槽的拆除12.4.7 支架的撤出和運送12.5 新工作面開切巷設(shè)備安裝12.5.1 安裝準(zhǔn)備12.5.2 安裝順序參考文獻(xiàn)第十三章 長壁開采系統(tǒng)控制與配電13.1 引言13.2 電力分布13.2.1 電力分布電路13.2.2 變電站與電力中心13.2.3 典型的長壁開采配電13.2.4 長壁工作面照明系統(tǒng)13.3 長壁開采系統(tǒng)控制參考文獻(xiàn)第十四章 地表沉陷14.1 引言14.2 地表移動特征14.2.1 地表移動盆地14.2.2 長壁開采中的地表移動和變形14.2.3 地表下沉速度14.3 地質(zhì)和采礦因素的影響14.4 沉陷預(yù)測、評價和減緩措施14.4.1 簡述14.4.2 沉陷影響的評價14.4.3 減緩措施14.4.4 減緩實例14.5 對地表和地下水的影響14.5.1 長壁開采及對地下水影響的一般概念14.5.2 長壁開采對地表水和地下水的影響參考文獻(xiàn)附錄

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：2.2.7 石油或天然氣井在阿巴拉挈亞和中部煤田有大量的石油和天然氣井，由于煤層比石油和天然氣資源的埋藏深度淺的多，幾乎所有的石油和天然氣井都穿越了有可采價值的煤層。在許多州的法律規(guī)定中，為了保護(hù)這些石油和天然氣井，當(dāng)煤礦工作面遇到油氣井時，井周邊直徑200ft（61m）范圍煤層要作為保煤柱不能開采。但是，在MSHA（美國勞工部煤礦安全和健康委員會）條文規(guī)定中，石油天然氣井通?？梢员惶钊?，據(jù)此，工作面可以按照無石油、天然氣井的情況進(jìn)行設(shè)計。因此，如果在一個和數(shù)個采煤工作面中有許多石油天然氣井存在，這樣設(shè)計的代價將很大。如果石油、天然氣井沒有被填塞，工作面設(shè)計時要考慮將這些油氣井布置在工作面平巷或者在工作面開采影響區(qū)之外。如果是上述這種情況，工作面之間的尺寸和形狀差異都很大。但是，如果井田中有很多石油天然氣井存在，工作面設(shè)計時就要將一些井放在平巷之外、一些在平巷之中。在后一種情況中，煤柱設(shè)計要遵照20世紀(jì)五六十年代為房柱式采煤法煤柱回采而通過的法律，這些法律都普遍不適用于現(xiàn)代的長壁工作面采煤法。為了解決這個問題，相關(guān)的研究正在深入進(jìn)行中，第十章的10.8節(jié)就講述了一個這方面的例子。2.2.8 地表沉陷在長壁工作面設(shè)計和開采中，地表沉陷是一個非常關(guān)鍵的公共關(guān)系問題。幾乎在每一個長壁開采區(qū)域都有一個或數(shù)個市民團(tuán)體與國家環(huán)保組織一致來反對長壁開采。關(guān)鍵的問題是每個涉及開采沉陷的投訴，無論技術(shù)上正確與否，都需要一個漫長的司法程序來解決。如果長壁開采因此而停產(chǎn)，代價非常昂貴。而避免這樣問題的關(guān)鍵是采取積極措施與工作面上方的地表土地私有主進(jìn)行公開對話，至少提前兩年來收集采前的數(shù)據(jù)資料。地表沉陷控制技術(shù)已經(jīng)很先進(jìn)，有很多案例成功的確保了各種各樣的地表結(jié)構(gòu)（第十四章）的安全。當(dāng)一個尺寸足夠大的長壁工作面回采后，在采空區(qū)上覆巖層中形成了四個不同的區(qū)域，按照從下往上的順序，即冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶和松散土層帶（參照第三章的3.2節(jié)）。在地表，沉陷形成了一個槽形盆地，該盆地處于長壁工作面兩端順槽、工作面開切眼和停采線之間。當(dāng)相鄰的工作面也回采結(jié)束，工作面順槽或平巷上方的地表也發(fā)生某種程度的沉陷，但往往不足以導(dǎo)致地表的結(jié)構(gòu)性破壞。如果一個含水層或水井位于冒落帶或裂隙帶的底部，含水層或水井的水將會被疏干，流失的水將不會恢復(fù)或需要很長時間才能恢復(fù)。如果含水層的水源位于裂隙帶的上部，水位波動或?qū)⑹菚簳r；如果含水層是在彎曲下沉帶，水位可能會暫時波動，但大多數(shù)可能不會受到永久性的影響。如果水源在工作面邊緣以外14。的開采影響區(qū)，水位可能會暫時降低。在松散表土區(qū)，沿工作面邊緣有永久裂縫存在，地表水可能會流失，否則，不應(yīng)該有任何沉陷影響。

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《長壁開采(第2版)》是由科學(xué)出版社出版的。

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