本书针对复杂难采煤层的岩层控制难题，结合作者多年理论与工程经验，系统总结了急倾斜煤层、近直立煤层群、坚硬顶板煤层、深埋弱胶结厚冲积层薄基岩煤层、野青灰岩顶板薄煤层、资源重叠区煤与天然气共采等复杂难采煤层条件下的岩层控制基础理论与关键技术。
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前言
第1章 复杂难采煤层开采概述 1
1.1 复杂难采煤层的定义 1
1.2 复杂难采煤层开采技术难题 1
1.2.1 地质构造复杂 1
1.2.2 煤层赋存条件复杂 2
1.2.3 瓦斯环境复杂 2
1.2.4 水环境复杂 3
1.2.5 围岩环境复杂 4
参考文献 4
第2章 急倾斜煤层开采岩层运动特征及控制 5
2.1 急倾斜煤层赋存特征 5
2.2 急倾斜煤层开采顶板破断岩层运移规律 6
2.2.1 工作面倾向顶板破断特征 6
2.2.2 覆岩冒落形态与运移规律 8
2.3 急倾斜煤层开采矿压显现规律 9
2.3.1 工作面超前支承压力分布特征 9
2.3.2 工作面采场应力分布特征 11
2.4 急倾斜煤层采场围岩稳定性分析 13
2.4.1 支架与围岩的关系 13
2.4.2 工作面底板稳定性分析及控制 14
2.4.3 煤壁稳定性分析与柔性加固技术 16
2.5 急倾斜煤层开采支架稳定性分析 23
2.5.1 支架抗倾倒稳定性分析能力计算 23
2.5.2 支架抗下滑稳定性分析 28
2.6 急倾斜煤层开采地表沉陷特征 30
2.6.1 地表沉陷范围与最大下沉量 30
2.6.2 地表裂缝发育 30
参考文献 33
第3章 近直立煤层群开采岩层运动特征及控制 35
3.1 近直立煤层赋存特征 35
3.2 近直立煤层群开采围岩应力演化特征 37
3.2.1 近直立煤层群应力场分布特征研究 37
3.2.2 多因素影响下围岩应力演化特征研究 42
3.3 近直立煤层群开采顶底板失稳特征及判据 49
3.3.1 近直立煤层开采顶底板破坏特征 49
3.3.2 近直立煤层群开采顶底板力学分析 50
3.4 近直立煤层群开采岩柱变形的远近场效应 54
3.4.1 煤层群岩柱运移特征 54
3.4.2 岩层破断与离层特征 60
3.4.3 水平分段开采力源分析 62
3.5 近直立煤层群开采动力灾害防治技术 65
3.5.1 动力灾害防治措施 65
3.5.2 近直立煤层群卸压防冲技术优化方案 68
参考文献 72
第4章 坚硬顶板煤层开采岩层运动特征及控制 74
4.1 坚硬顶板煤层赋存特征 74
4.2 典型工作面来压特征 75
4.2.1 工作面矿压显现特征 75
4.2.2 典型坚硬顶板工作面来压特征 83
4.3 关键岩层变形及破断特征研究 85
4.3.1 厚硬顶板岩石力学特性 85
4.3.2 坚硬厚顶板破断理论解析 97
4.3.3 采场顶板破断模式 110
4.4 坚硬顶板破断空间形态与覆岩运动规律 113
4.4.1 坚硬顶板破断厚度特征分析 113
4.4.2 坚硬顶板破断空间形态 116
4.4.3 采场覆岩破断与运移规律 124
4.5 坚硬顶板下工作面支架与围岩的关系 134
4.5.1 坚硬顶板破断支架与围岩的关系 134
4.5.2 顶板破断动载发生机理与动载荷的计算 135
4.5.3 支架刚度耦合效应 139
4.6 坚硬顶板下围岩稳定性控制技术 145
4.6.1 深孔顶板预裂爆破技术 145
4.6.2 切顶卸压沿空留巷技术 147
4.6.3 水压致裂技术 150
参考文献 153
第5章 深埋弱胶结厚冲积层薄基岩煤层开采岩层运动特征及控制 155
5.1 深埋弱胶结厚冲积层薄基岩煤层赋存特征 155
5.2 物理力学特性与围岩失稳特征 156
5.2.1 深埋弱胶结岩石物理力学特性 156
5.2.2 深埋薄基岩厚煤层采场围岩失稳特征 166
5.3 厚冲积层作用下的动载效应与突水溃砂 167
5.3.1 深埋薄基岩采场顶板动载冲击效应 167
5.3.2 厚冲积层孔隙水赋存与流动特征 170
5.3.3 水砂流动通道形成机理 174
5.3.4 厚煤层开采工作面突水通道快速识别技术 179
5.4 采场围岩控制的系统刚度原理与液压支架选型方法 180
5.4.1 基于系统刚度的采场围岩稳定性控制 180
5.4.2 “顶板-煤壁”二元协同控制的液压支架双参数选型方法 185
5.5 深埋厚冲积层薄基岩煤层开采地表沉陷特征与控制原理 190
5.5.1 地表裂隙发育特征 190
5.5.2 地表沉陷特征 192
5.5.3 覆岩运动演化特征 194
5.5.4 地表沉陷预测 198
5.5.5 采煤沉陷区地表水库建设与多元生态修复模式 213
参考文献 220
第6章 野青灰岩顶板薄煤层工作面旋转开采岩层运动特征及控制 222
6.1 野青灰岩顶板薄煤层赋存特征 222
6.2 顶板载荷确定与支护强度 223
6.2.1 支架与围岩的关系 223
6.2.2 野青灰岩顶板载荷确定 224
6.2.3 野青灰岩顶板上部软弱岩层载荷确定 227
6.2.4 支护强度 230
6.3 旋转开采矿压显现规律 231
6.3.1 数值模型建立 231
6.3.2 覆岩沉降特征 232
6.3.3 顶板破断特征 236
6.3.4 煤层应力场分布特征 243
6.3.5 煤壁破坏特征 248
6.3.6 顶板能量积聚特征 251
6.4 切顶预裂伸缩墩柱沿空留巷技术 254
6.4.1 沿空留巷 254
6.4.2 巷旁支护 255
6.4.3 顶板运动特征与支护阻力计算 256
6.4.4 沿空留巷应力分布与演化 261
参考文献 267
第7章 煤与天然气共采岩层运动特征及控制 268
7.1 煤与天然气共采概述 268
7.2 多煤层重复采动覆岩运移特征 269
7.2.1 近场围岩应力演化特征 269
7.2.2 上覆岩层移动规律 272
7.2.3 底板破坏深度 277
7.3 多煤层重复采动地表运移规律 280
7.3.1 岩层移动角度 280
7.3.2 地表破坏规律 281
7.4 多煤层重复采动对天然气井受采动影响 283
7.4.1 天然气井受采动规律分析 283
7.4.2 相似模拟研究 285
7.4.3 重复采动下天然气井应力演化特征 289
7.4.4 重复采动下天然气井位移弯曲情况 291
7.5 多煤层重复采动对天然气管线影响规律 293
7.5.1 天然气管线受采动规律分析 293
7.5.2 重复采动下天然气管线应力演化特征 295
7.5.3 重复采动下天然气管线位移弯曲情况 297
7.5.4 天然气地面管线采动影响临界变形指标实验 299
7.6 煤-气工程活动对天然气井及其近场围岩影响机理 301
7.6.1 天然气井套管破坏形态与准则 301
7.6.2 天然气井采动影响临界变形指标实验 304
7.7 天然气井、管线与场站等设施保安煤柱留设尺寸研究 306
7.7.1 三下开采规范下保护煤柱尺寸 307
7.7.2 巷道与天然气井合理煤柱宽度研究 308
7.7.3 工作面与天然气井合理煤柱宽度研究 313
7.7.4 工作面与管线合理煤柱宽度研究 321
参考文献 322
第8章 复杂难采煤层采场围岩智能控制技术路径与设想 324
8.1 采场围岩智能控制基本原理 324
8.2 采场围岩智能控制的技术路径与关键科学技术问题 326
8.3 围岩智能控制的关键技术设想 331
8.4 基于支架信息的来压智能预测 335
参考文献 340
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