采場巖層控制論

前言

采礦工業(yè)是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，為國民經(jīng)濟提供了主要的能源和原料。我國目前是世界上礦物開采產(chǎn)量最高的國家之一。采礦工程科技是把自然賦存狀態(tài)的資源和能源從地殼中經(jīng)濟合理地安全開采出來的科學(xué)技術(shù)。大自然巖體礦藏及礦業(yè)生產(chǎn)技術(shù)地質(zhì)條件具有多樣性、復(fù)雜性和多變性，巖層控制則是礦業(yè)工程賴以生存和發(fā)展的空間前提，是資源和地表環(huán)境保護的基礎(chǔ)。中國煤炭資源豐富，煤炭占全國能源消費的70％左右，占礦業(yè)總產(chǎn)量的50％以上。采場是煤礦生產(chǎn)的“心臟”，采場巖層控制是煤炭開采全過程中直接影響生產(chǎn)能否順利進行及作業(yè)安全和經(jīng)濟效益的重大課題。目前，我國煤礦開采因頂板事故造成的死亡人數(shù)約占井下死亡總?cè)藬?shù)的40％，頂板事故居煤礦各類事故之首，且易引發(fā)其他類型事故。隨著采煤機械化的發(fā)展，采場支架一圍巖事故還日益成為制約高產(chǎn)高效開采的主要因素。作者在20余年從事普采面和綜采面礦山壓力及頂板事故研究的基礎(chǔ)上，集理論分析、相似模擬實驗、儀器儀表研發(fā)和現(xiàn)場工程實踐于一體完成了本著作。本著作是由三位作者共同寫作的。全書共分七章，寫作的具體分工為：何富連編寫第1～4章；瑚已志昌編寫第5章；何富連、趙計生編寫第6章；趙計生編寫第7章。

內(nèi)容概要

《采場巖層控制論》系統(tǒng)地總結(jié)了作者20余年來在采場巖層控制領(lǐng)域的研究成果，編寫過程中力求內(nèi)容嚴(yán)謹(jǐn)、充實，圖文并茂，閱讀方便?！恫蓤鰩r層控制論》內(nèi)容主要包括：老頂初次來壓步距的計算，復(fù)雜條件下老頂初次來壓的相似模擬和現(xiàn)場實踐，普采工作面礦山壓力監(jiān)測，綜采面直接頂穩(wěn)定性的相似材料模擬實驗研究，綜采支架一圍巖工作狀態(tài)的監(jiān)測與控制，高產(chǎn)高效綜采面支架一圍巖系統(tǒng)監(jiān)控軟件，東龐煤礦大采高綜采面支架一圍巖系統(tǒng)監(jiān)控的實踐。上述研究成果對礦業(yè)科技發(fā)展具有重要的理論和實踐意義。

書籍目錄

1老頂初次來壓步距的計算1.1老頂初次來壓步距計算的意義1.2老頂初次來壓步距計算方法的發(fā)展1.3采場老頂板結(jié)構(gòu)模型1.3.1力學(xué)模型的建立1.3.2破斷準(zhǔn)則1.3.3板結(jié)構(gòu)求解分析1.3.4板結(jié)構(gòu)求解分析結(jié)果的應(yīng)用1.4板結(jié)構(gòu)彎矩的精確解1.5Marcus簡算式及其校驗和修正1.5.1四周固支條件板結(jié)構(gòu)1.5.2三邊固支、一邊簡支板結(jié)構(gòu)1.5.3鄰邊固支、鄰邊簡支板結(jié)構(gòu)1.5.4三邊簡支、一邊固支板結(jié)構(gòu)1.5.5對邊簡支、對邊固支板結(jié)構(gòu)1.5.6四周簡支板結(jié)構(gòu)1.6引進彈性基礎(chǔ)邊界的影響1.7老頂初次來壓步距計算方法及其應(yīng)用1.7.1初次來壓步距的程序計算法1.7.2老頂初次來壓步距的實例計算效果1.7.3計算初次來壓步距的工程圖示法1.8板結(jié)構(gòu)初次來壓步距影響因素分析1.8.1周邊支承條件的影響1.8.2工作面長度對初次來壓步距的影響2復(fù)雜條件下老頂初次來壓的相似模擬和現(xiàn)場實踐2.1相似材料模擬的實驗原理2.1.1幾何相似2.1.2物理力學(xué)性質(zhì)相似2.1.3時間相似2.2模型制作及實驗過程2.2.1邊界條件及載荷模擬2.2.2實驗裝置及測試儀器2.2.3相似材料2.2.4模型實驗的一般過程2.3梯形邊界對老頂初次破斷和來壓的影響2.4梯形采空區(qū)老頂破斷的現(xiàn)場實例2.4.1現(xiàn)場實例2.4.2實例分析2.5斷層對老頂初次破斷和來壓的影響2.5.1斷層概述2.5.2模擬試驗2.5.3具有斷層的采場老頂運動分析3普采工作面礦山壓力監(jiān)測3.1工作面概況3.2普采工作面礦壓監(jiān)測方法3.2.1老頂初次來壓步距的計算預(yù)測3.2.2老頂斷裂引起反彈、壓縮擾動的規(guī)律及其觀測3.2.3工作面礦壓顯現(xiàn)與支護系統(tǒng)監(jiān)測3.2.4礦壓監(jiān)測信息的處理3.3礦壓監(jiān)測的具體過程3.3.1直接頂活動的監(jiān)測3.3.2老頂初次來壓和周期來壓期間的監(jiān)測工作3.3.3“反彈一壓縮”信息特征分析3.4普采工作面礦山壓力監(jiān)測效果4綜采面直接頂穩(wěn)定性的相似材料模擬實驗研究4.1相似材料模擬實驗概述及方案4.2模擬實驗參數(shù)確定及量測方法4.3模型的坐標(biāo)系及實驗結(jié)果分析方法4.3.1坐標(biāo)系和坐標(biāo)值的確定4.3.2坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)4.3.3應(yīng)變分量占值的計算4.3.4老頂回轉(zhuǎn)角及頂梁俯仰角的確定4.3.5模型結(jié)果整理方法4.4第1組相似材料模擬實驗及結(jié)果分析4.4.1IA模擬實驗?zāi)Ｐ?.4.2IB模擬實驗?zāi)Ｐ?.4.3IC模擬實驗?zāi)Ｐ?.5第Ⅱ組相似材料模擬實驗及結(jié)果分析4.5.1ⅡA模擬實驗?zāi)Ｐ?.5.2ⅡB模擬實驗?zāi)Ｐ?.5.3ⅡC模擬實驗?zāi)Ｐ?.6直接頂巖體破壞冒頂?shù)目刂?.6.1老頂方面4.6.2直接頂方面4.6.3液壓支架方面4.6.4人為管理方面5綜采支架一圍巖工作狀態(tài)的監(jiān)測與控制5.1監(jiān)測的目的與指標(biāo)5.2液壓支架支護質(zhì)量監(jiān)測5.2.1礦壓監(jiān)測儀器及方法5.2.2監(jiān)測方法5.3高架頂梁俯仰角的監(jiān)測與控制5.3.1支架頂梁俯仰角監(jiān)測的方法和裝置5.3.2高架頂梁俯仰角與直接頂破壞的關(guān)系5.3.3高架頂梁俯仰角控制范圍與措施5.4液壓系統(tǒng)工況的監(jiān)測5.4.1外泄漏檢測5.4.2內(nèi)泄漏檢測5.5乳化液泵站的監(jiān)測5.5.1乳化液泵站測試原理及方法5.5.2乳化液泵站測試儀的測試方法和儀器5.5.3乳化液泵站測試儀設(shè)計計算5.5.4乳化液泵站測試儀的使用5.6液壓系統(tǒng)泄漏故障的監(jiān)測與識別5.6.1液壓支架模糊評判矩陣的確定5.6.2評判矩陣中評價系數(shù)的確定5.7支架一圍巖系統(tǒng)監(jiān)測實踐6高產(chǎn)高效綜采面支架一圍巖系統(tǒng)監(jiān)控軟件6.1面向?qū)ο筌浖O(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計方法區(qū)別6.2監(jiān)控軟件的開發(fā)6.2.1設(shè)計數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)6.2.2數(shù)據(jù)編輯6.2.3支架液壓信息6.2.4統(tǒng)計與分析6.2.5輸出工作面壓力圖6.2.6圖形方式處理數(shù)據(jù)6.2.7測站處理6.2.8關(guān)于信息6.3監(jiān)控軟件的特點7東龐煤礦大采高綜采面支架一圍巖系統(tǒng)監(jiān)控的實踐7.12703綜采面生產(chǎn)地質(zhì)條件7.1.1工作面地質(zhì)條件7.1.2工作面生產(chǎn)條件7.2監(jiān)控的思路和方法7.2.1監(jiān)控的總體指導(dǎo)思想7.2.2生產(chǎn)班開機率監(jiān)控7.2.3支架一圍巖系統(tǒng)監(jiān)控7.3開機率監(jiān)控7.3.12703面開機率監(jiān)控分析7.3.2開機率監(jiān)控實施及結(jié)果7.4支架一圍巖系統(tǒng)監(jiān)控7.4.1頂板事故及其監(jiān)控指標(biāo)分析7.4.2端面冒頂控制7.4.3支架事故及其控制7.4.4底板事故及其控制7.4.5支架一圍巖控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果7.5端頭礦壓顯現(xiàn)7.5.1超前巷道變形觀測結(jié)果7.5.2端頭液壓支架附錄附錄12703綜采面支架一圍巖控制系統(tǒng)監(jiān)控日報附錄22703綜采面支架質(zhì)量觀測與分析報告參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1老頂初次來壓步距的計算1.1 老頂初次來壓步距計算的意義在礦業(yè)開采過程中，隨著長壁采煤工作面的推進，采空區(qū)頂板懸露面積不斷增大。當(dāng)工作面自開切眼向前推進到一定距離時，采空區(qū)頂板（包括老頂）的破斷、運動和冒落會給回采工作面帶來一系列礦山壓力問題。開采實踐表明，工作面的安全事故中，頂板事故占有很大比重。頂板事故中的大部分是由于直接頂所引起的，但直接頂?shù)氖Х€(wěn)常常是與直接頂?shù)钠扑榧爸苯禹敽屠享斨g形成的離層有關(guān)，并且與直接頂?shù)倪\動和采場老頂?shù)倪\動密切相關(guān)。甚至在有些情況下，采場老頂直接位于煤層之上，并直接作用于采場支架之上。統(tǒng)計資料也表明，工作面冒頂?shù)软敯迨鹿蚀蠖喟l(fā)生在老頂初次來壓和周期來壓期間，尤其在初次來壓期間，其強度往往最大，礦壓顯現(xiàn)最為劇烈，導(dǎo)致工作面來壓成為采場礦山壓力控制的重要內(nèi)容。從我國煤炭生產(chǎn)實際情況來說，單體支柱工作面還大量存在，且在堅硬頂板條件下，在來壓時即使液壓支架也會產(chǎn)生支柱缸體爆裂、立柱壓彎等現(xiàn)象。因而在工作面初次來壓期間應(yīng)采取臨時加強支護措施、加強工作面管理及其他一些安全措施，確保工作面的安全生產(chǎn)。這些首先要建立在對工作面初次來壓步距準(zhǔn)確確定的基礎(chǔ)之上。老頂初次來壓步距的確定方法，過去一直采用經(jīng)驗預(yù)兆法進行預(yù)報，但這種方法易受到客觀條件及經(jīng)驗水平的限制。近20年來，由于觀測儀表的發(fā)展，儀表預(yù)報法得到了廣泛的應(yīng)用。由于所用的預(yù)報指標(biāo)是多樣化的，預(yù)報指標(biāo)的臨界值較難確定，且需要花費較大的人力、財力和物力，因而儀表預(yù)報法的預(yù)報效果在有些情況下并不理想，在實際應(yīng)用上也存在一定困難。

編輯推薦

《采場巖層控制論》可供廣大礦業(yè)科研工作者、工程技術(shù)人員和管理干部參考使用，也可作為煤炭系統(tǒng)大專院校采礦工程、安全技術(shù)及工程、巖土工程等專業(yè)研究生和高年級本科生的教學(xué)參考書。

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