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薄基岩突水威胁煤层动力学特征及控制因素


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薄基岩突水威胁煤层动力学特征及控制因素
  • 书号：9787030476340
    作者：李振华
  • 外文书名：
  • 装帧：平装
    开本：B5
  • 页数：
    字数：
    语种：zh-Hans
  • 出版社：
    出版时间：
  • 所属分类：
  • 定价： ￥88.00元
    售价： ￥88.00元
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本书以焦作煤业集团赵固一矿为工程背景，采用现场观测、室内试验、数值模拟和理论分析相结合的研究方法，运用材料力学、弹性力学、损伤力学、分形理论和人工智能等理论，较全面地研究了采动影响下厚松散层薄基岩突水威胁煤层动力学特征及控制因素，主要包括顶板的破坏特征和机理、覆岩破坏裂隙演化特征、不同基岩条件下煤层矿压显现规律、覆岩破坏高度和底板破坏深度，建立了覆岩裂隙演化特征的分形损伤模型、覆岩破坏高度和底板破坏深度的预测模型。研究成果在赵固一矿薄基岩突水威胁煤层条件下进行了应用，取得了显著的经济效益。本书对指导现场安全生产及类似工程实践，具有十分重要的理论意义和工程实用价值。
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  • 前言
    第1章绪论1
    1.1问题的提出及研究意义1
    1.2国内外研究现状2
    1.2.1采场覆岩控制理论研究现状2
    1.2.2采场底板变形破坏理论研究7
    1.2.3薄基岩煤层矿压规律研究现状10
    1.2.4存在的问题12
    1.3研究内容12
    1.4研究方法与研究路线13
    1.4.1研究方法13
    1.4.2技术路线14
    第2章矿井水文工程地质环境分析与评价15
    2.1井田地质概况15
    2.1.1地层15
    2.1.2地质构造17
    2.1.3煤层17
    2.2矿井水文地质条件分析18
    2.2.1区域水文地质特征18
    2.2.2井田水文边界条件及水文地质勘探类型19
    2.2.3井田主要含水层及隔水层19
    2.2.4矿床充水因素分析21
    2.2.5矿井涌水量预算21
    2.3矿井围岩物理力学性质22
    2.3.1黏土层的物理力学特征22
    2.3.2岩样的物理力学特征24
    2.4上覆岩层对采煤影响的综合评价28
    2.4.1第四系、新近系地层结构特征28
    2.4.2二1煤顶板岩层结构特征31
    第3章薄基岩煤层开采工作面矿压显现规律34
    3.1薄基岩煤层开采顶板破坏规律试验34
    3.1.1相似原理与相似材料34
    3.1.2模型设计36
    3.1.3试验结果分析38
    3.2薄基岩煤层综采矿压显现规律观测43
    3.2.1观测内容与方法43
    3.2.2观测结果分析46
    3.2.3矿压观测的基本结论53
    第4章薄基岩煤层覆岩破坏裂隙演化特征55
    4.1分形基本知识55
    4.1.1分形55
    4.1.2分维56
    4.1.3分形维数的计算方法56
    4.2裂隙的几何参数58
    4.2.1裂隙的几何特征58
    4.2.2描述裂隙参数的常用分布函数59
    4.2.3统计方法61
    4.3裂隙的分形特征62
    4.3.1裂隙分布的分形特征63
    4.3.2裂隙长度和开度的分形特征63
    4.3.3裂隙强度的分形特征64
    4.3.4裂隙面粗糙度的分形特征65
    4.3.5裂隙各向异性的分形特征65
    4.4覆岩采动裂隙网络演化的分形特征65
    4.4.1采动岩体裂隙网络研究方法65
    4.4.2采动岩体裂隙网络演化的分形规律69
    4.4.3“上三带”分形维数71
    4.5覆岩破坏损伤的分形特征72
    4.5.1损伤力学基本概念72
    4.5.2损伤岩石的分形特征73
    4.5.3覆岩破坏损伤的分形模型74
    第5章厚松散层不同厚度基岩煤层围岩运动规律76
    5.1模型建立76
    5.1.1FLAC3D简介76
    5.1.2模拟目的77
    5.1.3三维模型建立77
    5.1.4边界条件的确定77
    5.1.5岩体物理力学参数的选取78
    5.2模拟结果分析79
    5.2.111011工作面模拟结果分析79
    5.2.2不同厚度基岩模拟结果分析90
    第6章薄基岩煤层覆岩破坏高度105
    6.1覆岩破坏高度的研究方法105
    6.1.1经验公式法105
    6.1.2物理模拟107
    6.1.3数值模拟107
    6.1.4现场实测108
    6.2覆岩破坏高度的主要影响因素110
    6.2.1开采方法与开采厚度110
    6.2.2覆岩岩性和结构111
    6.2.3地质结构112
    6.2.4煤层倾角113
    6.2.5工作面几何参数113
    6.2.6时间114
    6.3基于人工神经网络的裂隙带高度预测114
    6.3.1BP算法的改进114
    6.3.2选择学习和训练样本116
    6.3.3模型结构117
    6.3.4网络的学习训练119
    6.4赵固一矿覆岩破坏高度研究121
    6.4.1现场实测121
    6.4.2相似模拟试验125
    6.4.3结果对比126
    第7章突水威胁工作面底板破坏深度127
    7.1底板破坏深度探测127
    7.1.1观测原理127
    7.1.2现场观测128
    7.1.3观测成果分析132
    7.2底板岩体破坏的相似模拟试验142
    7.2.1模型设计142
    7.2.2试验结果分析143
    7.3基于SVM的底板破坏深度预测模型146
    7.3.1底板破坏深度影响因素分析146
    7.3.2支持向量机原理148
    7.3.3支持向量回归机150
    7.3.4预测模型设计153
    7.3.5预测模型仿真实例155
    第8章顶底板防治水技术措施170
    8.1顶板防水（防溃砂）技术措施170
    8.1.1露头区保护安全煤岩柱的设计170
    8.1.2开采技术措施172
    8.1.3防水或防砂安全技术措施172
    8.2底板突水威胁性评价173
    8.2.1底板隔水层性质评价173
    8.2.2含水层导升高度评价174
    8.2.3底板突水性评价175
    8.3底板加固技术措施177
    8.3.1地面注浆站建设177
    8.3.2注浆系统工艺参数179
    8.3.3造浆系统180
    8.3.4底板含水层注浆改造工程设计181
    8.3.5注浆效果184
    第9章结论与展望185
    9.1主要结论185
    9.2展望188
    参考文献189
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