煤礦殘采區(qū)上行開采基礎理論與實踐

內容概要

　　《煤礦殘采區(qū)上行開采基礎理論與實踐》從殘采區(qū)上行開采層間巖層結構及其上部煤層底板移動變形規(guī)律人手，通過試驗研究、理論分析、數值模擬、現場實測以及工業(yè)試驗相結合的方法，對殘采區(qū)上行開采的層間巖層結構、可行性判定理論及方法、上部煤層底板移動變形規(guī)律和殘采區(qū)上行開采礦壓控制技術進行了系統(tǒng)的研究，形成了殘采區(qū)上行開采的理論與技術，并在自家莊煤礦進行了試驗及工業(yè)實施，成功解決了采空區(qū)上方煤層回收的技術難題，取得了顯著的技術經濟效益與環(huán)境、社會效益?！　　睹旱V殘采區(qū)上行開采基礎理論與實踐》可供采礦工程、巖土工程領域的科研與工程技術人員以及相關專業(yè)的高校師生閱讀、參考。

作者簡介

馮國瑞，男，漢族，1976年7月生，山西陽城人，中共黨員，工學博士，副教授，碩士研究生導師，山西省優(yōu)秀青年學術帶頭人。現任太原理工大學礦業(yè)工程學院資環(huán)教研室主任，兼任中國煤炭學會青年工作委員會委員，山西省青聯委員。 1999年7月畢業(yè)于太原理工大學土建專業(yè)，獲學士學位；2002年6月研究生畢業(yè)于太原理工大學采礦工程專業(yè)，獲碩士學位；2009年6月博士畢業(yè)于太原理工大學巖土工程專業(yè)，獲博士學位，同年破格晉升副教授；2010年在日本長崎大學留學研修。長期以來主要從事巖石力學與工程、礦山勘發(fā)與環(huán)境等方面的研究與教學工作，先后主持國家自然科學基金項目，國家科技支撐計劃項目子課題、山西省青年科技研究基金項目、太原市技術創(chuàng)新計劃項目等縱橫向科研項目10余項，作為研究骨干參與山西省科技攻關項目、橫向協(xié)作研究項目10余項，發(fā)表論文20余篇，三大索引收錄7篇。2項代表性成果被鑒定為國際領先水平，獲中國煤炭工業(yè)科學技術二等獎、山西省科技進步二等獎、山西省教學成果二等獎、山西省高校科技進步一等獎、太原市優(yōu)秀科技項目一等獎等多項科研教學獎勵，被授予”山西省精神文明建設模范青年”、“山西省高校工委優(yōu)秀黨員”等榮譽稱號。

書籍目錄

1 緒論 1.1 引言 1.2 國內外上行開采研究現狀 1.3 采場頂底板巖層結構研究現狀 1.4 覆巖移動變形規(guī)律研究現狀 1.5 研究內容與方法 2 殘采區(qū)上行開采模擬試驗研究 2.1 概述 2.2 相似模擬方案 2.3 殘采區(qū)上行開采層間巖層結構演化規(guī)律 2.4 殘采區(qū)上行開采層間巖層移動變形規(guī)律 2.5 本章小結 3 殘采區(qū)上行開采層間巖層結構及上行開采機理研究 3.1 垮落法殘采區(qū)上行開采層間巖層結構研究 3.2 爭落法殘采區(qū)上行開采機理研究 3.3 垮落法殘采區(qū)上行開采的數值模擬 3.4 刀柱式殘采區(qū)上行開采機理研究 3.5 刀柱式殘采區(qū)上行開采層間巖層結構研究 3.6 刀柱式殘采區(qū)上行開采的數值模擬 3.7 本章小結 4 殘采區(qū)上行開采技術條件判定研究 4.1 概述 4.2 上部煤層開采的采動影響及其擴散 4.3 垮落法殘采區(qū)上行開采控制層穩(wěn)定性分析 4.4 垮落法殘采區(qū)上行開采技術條件判定方法 4.5 刀柱式殘采區(qū)上行開采控制層穩(wěn)定性分析 4.6 刀柱式殘采區(qū)上行開采技術條件判定理論及方法 4.7 本章小結 5 殘采區(qū)上行開采礦壓顯現及底板巖層移動變形規(guī)律實測 5.1 概述 5.2 白家莊煤礦殘采區(qū)上行開采礦壓顯現規(guī)律 5.3 白家莊煤礦殘采區(qū)上行開采底板移動變形規(guī)律預測 5.4 白家莊煤礦殘采區(qū)上行開采底板移動變形規(guī)律實測 5.5 本章小結 6 殘采區(qū)上行開采底板移動變形規(guī)律理論分析與預測模型 6.1 概述 6.2 殘采區(qū)上行開采底板移動變形規(guī)律數值模擬 6.3 殘采區(qū)上行開采底板運移的力學特性 6.4 殘采區(qū)上行開采底板運移的力學模型 6.5 殘采區(qū)上行開采底板運移預測模型 6.6 本章小結 7 殘采區(qū)上行開采技術及應用 7.1 概述 7.2 白家莊煤礦殘采區(qū)概況 7.3 白家莊煤礦殘采區(qū)上行開采可行性分析 7.4 白家莊煤礦殘采區(qū)上行開采方案工業(yè)實施 7.5 本章小結 8 主要結論 參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   2 殘采區(qū)上行開采模擬試驗研究 2.1 概述 在現有生產礦區(qū)或礦井中，很多礦區(qū)或礦井的采空區(qū)上方都遺棄有可采煤層。這些煤炭資源的回采屬于典型的殘采區(qū)上行開采問題。由于下部煤層的開采，采場圍巖中發(fā)生應力再分布，形成采場周圍的高應力區(qū)和低應力區(qū)。這些影響不僅在該開采煤層內形成，而且按一定規(guī)律向其上、下巖（煤）層中傳遞和擴散，并且引起覆巖的垮落、變形和移動。因此，下部煤層開采對上部煤層的影響非常顯著，其底板的完好程度可能受下部煤層開采的影響，并且上部煤層開采覆巖的整體力學環(huán)境亦異于常規(guī)的下行開采：如下部煤層采用長壁全部垮落法管理頂板時，上部煤層開采時的底板為因下部煤層開采而遭到損傷的層間巖層和下部煤層開采時垮落的矸石；上部煤層開采時的頂板被弱化可能比正常下行開采的頂板破碎。若下部煤層開采為刀柱采煤法時，下部煤層開采后采空區(qū)殘留的諸多煤柱在底板形成應力集中現象，并且可能使底板處于嚴格意義上的“蹬空狀態(tài)”。這些不同的力學條件，必然使殘采區(qū)上行開采的可行性和可操作性成為人們關注的焦點。 關于上行開采的問題，波蘭的W?捷赫維茨、B?克魯賓斯基、M?胡德克、馬克葉夫斯基、T?斯達朗、前蘇聯的A?П?基里雅奇科夫、T?H?庫茲涅佐夫、B?д?斯列沙烈夫、我國學者劉天泉院士、汪理全教授等都曾做過一定的研究（3-5）。其中，W?捷赫維茨、B?克魯賓斯基、M?胡德克、馬克葉夫斯基、T?斯達朗、前蘇聯的A?п?基里雅奇科夫、T?H?庫茲涅佐夫、B?д?斯列沙烈夫都是從上下煤層的層間距入手，研究其極限層間距與下層煤采高、巖石碎脹系數、冒矸壓縮率、煤層傾角等參數的經驗公式。以劉天泉院士為代表的學者從煤層開采后形成的“三帶”情況入手，認為上部煤層應處于下部煤層開采形成的圍巖垮落帶以上；并結合我國部分煤礦上行開采的實例，分析回歸出上行開采必要層間距的計算公式。汪理全教授提出了圍巖平衡法判定上行開采的可行性。這些研究在一定范圍內為上行開采的實踐提供了理論依據。 這些研究多集中于基于經驗公式的可行性探索，但是用于統(tǒng)計的樣本數量不可能涵蓋所有上行開采的巖層組合情況，并且?guī)r層本身不同地域、不同巖性力學性質的巨大差異，使得目前的經驗公式在使用時未必完全合適、合理。就“三帶”理論而言，其垮落帶高度的計算本身也帶有一定的經驗性并且計算差異較大。圍巖平衡法注重層間巖層巖性狀況，為揭示上行開采的機理邁進了一大步，但是在確定平衡巖層時主觀性較強，使不同人員的判定結果可能出現差異，而且也沒有進一步揭示巖層結構機理。這些研究都沒有對底板巖層移動規(guī)律進行分析探究，即目前的研究沒有從巖層結構本身的實質進行研究，以至于在實際操作中沒有系統(tǒng)的理論做指導。而其實質是非常復雜的，尤其是層間巖層失穩(wěn)垮落、移動變形過程中的巖層結構特點、覆巖移動變形規(guī)律等，而這些問題正是分析上行開采機理及條件的關鍵。

編輯推薦

《煤礦殘采區(qū)上行開采基礎理論與實踐》可供采礦工程、巖土工程領域的科研與工程技術人員以及相關專業(yè)的高校師生閱讀、參考。

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    煤礦殘采區(qū)上行開采基礎理論與實踐 PDF格式下載

---