大傾角鬆軟厚煤層綜放開採礦壓顯現特徵及控制技術（簡體書）

《大傾角鬆軟厚煤層綜放開採礦壓顯現特徵及控制技術》以杜家村礦大傾角鬆軟厚煤層開採為研究背景，採用理論分析、相似模擬、數值模擬和現場監測等方法，對大傾角鬆軟厚煤層綜放開採的礦壓顯現規律及礦壓控制關鍵技術進行了研究，可極大提高同類地質條件下煤炭開採的安全性和高效性，對我國大傾角煤層開採具有重要的實用價值和指導意義，同時也可彌補目前大傾角煤層開採方面研究的不足。 《大傾角鬆軟厚煤層綜放開採礦壓顯現特徵及控制技術》可供從事採礦工程、岩土工程、地下工程等工作的科研人員、工程技術人員及生產管理人員使用，也可供高等院校相關專業的師生參考。．

《大傾角松軟厚煤層綜放開采礦壓顯現特征及控制技術》可供從事采礦工程、巖土工程、地下工程等工作的科研人員、工程技術人員及生產管理人員使用，也可供高等院校相關專業的師生參考。

1 緒論1.1 課題研究背景與意義1.1.1 課題研究背景1.1.2 課題研究意義1.2 國內外研究現狀1.2.1 國外研究現狀1.2.2 國內研究現狀1.3 主要研究內容和研究方法1.3.1 主要研究內容1.3.2 研究方法和技術路線1.4 本書內容結構2 工程概況與地質力學評價2.1 井田及地質概況2.1.1 井田位置2.1.2 井田地質特徵2.1.3 杜家村礦大傾角工作面開採技術條件2.2 杜家村礦地質力學評價2.2.1 1201采面兩巷地應力測試2.2.2 1201采面煤層普氏係數測定結語3 1201工作面煤層綜放開採礦壓顯現特徵試驗研究3.1 物理相似模擬實驗理論3.2 大采高綜放開採實驗模型設計3.2.1 模擬對象概況3.2.2 模型構建及參數確定3.2.3 相似材料配比分析3.3 實驗方法設計3.3.1 測點佈置及測試方法3.3.2 實驗方法與數據處理方法3.4 1201工作面大傾角鬆軟厚煤層開採相似模擬結果分析3.4.1 上覆岩層破壞與移動規律3.4.2 大傾角煤層開採礦山壓力顯現規律結語4 大傾角煤層開採覆岩運移機理與現場試驗研究4.1 大傾角煤層開採岩層運移規律分析4.2 大傾角煤層開採頂板結構力學分析4.2.1 直接頂岩層的結構力學模型4.2.2 基本頂岩層的結構力學模型4.3 1201工作面采場覆岩與頂煤活動規律數值分析4.4 1201大傾角綜放工作面采場礦壓顯現實測及分析4.4.1 觀測目的及測區佈置4.4.2 礦壓觀測結果分析4.5 1201大傾角綜放工作面巷道礦壓顯現實測及分析4.5.1 觀測目的及測區佈置4.5.2 礦壓觀測結果分析結語5 大傾角特軟煤層煤巷控制力學對策研究5.1 引言5.2 數值分析軟件概述5.2.1 FLAC3D軟件簡介5.2.2 FLAC3D的基本原理5.3 1201回風巷道支護參數優化及數值分析5.3.1 工程概況5.3.2 數值模擬分析5.3.3 支護現場礦壓測試5.4 1201工作面運輸平巷支護技術研究5.4.1 原斷面形式與支護方式5.4.2 變形破壞特徵及機理分析5.4.3 新的運輸平巷斷面形式與支護方式的提出5.4.4 新支護方式的數值模擬分析結語6 大傾角鬆軟厚煤層綜放采場圍岩控制技術研究6.1 采場圍岩控制原則6.2 支架選型的合理性評價6.2.1 支架對軟煤層的適應性6.2.2 支架對軟底板的適應性6.2.3 大傾角綜放液壓支架防護措施6.2.4 支架工作阻力的確定6.3 工作面支架的穩定性控制研究6.3.1 支架的穩定性分析6.3.2 支架的穩定性控制技術6.4 工作面煤壁的穩定性控制研究6.4.1 煤壁的受力模型分析6.4.2 煤壁的穩定性控制技術6.5 不同採煤工藝條件下采場圍岩控制分析6.5.1 PFC2D軟件簡介6.5.2 放煤過程中頂煤的受力分析6.5.3 合理放煤步距的確定6.5.4 合理放煤方式的確定結語參考文獻．

就國內外的研究情況來看，雖然對大傾角煤層平巷掘進也進行了一定研究與試驗，但相關文獻較少，尤其是在斷面形狀對大傾角煤層巷道穩定性的影響方面缺乏系統而深入的研究，因而進行斷面形狀優化和將錨網支護理論和技術有效地應用于大傾角厚煤層這類復雜條件下巷道掘進的支護實踐具有很大的現實意義。本章通過FLAC3D數值分析軟件研究了不同巷道斷面形狀對巷道圍巖受力及變形的影響，并對巷道斷面進行優化，同時，針對該條件下巷道的支護參數進行優化設計，最終獲得了能較好適應于大傾角軟巖或高地應力條件的巷道斷面形狀及支護參數。
5.2數值分析軟件概述
隨著計算機技術飛速發展，數值分析方法近些年有了快速發展。物理模型試驗需要大量試驗經費，而工程實例的數據也往往不具有典型代表性，正因如此，數值模擬方法以其高效經濟性而得到廣泛應用。常用數值分析方法有：有限元法、有限差分法、離散元法、數值流形法等。目前基于上述方法開發出的軟件已有上百種，在應用時需根據工程的實際情況合理選取軟件進行模擬計算。煤礦回采巷道支護分析研究的是巷道開挖、圍巖穩定的非線性大變形問題，顯式有限差分程序FLAC3D可以高效地解決這類問題，加之FLAC3D軟件近幾年快速的推廣應用，其在煤礦巷道工程方面的一些計算結果也得到了人們的認可，因而在此選用FLAC3D軟件進行數值模擬分析。
5.2.1 FLAC3D軟件簡介
FLAC3 D(Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions )由美國Itasca國際咨詢與軟件開發公司聯合開發，FLAC3D目前已廣泛應用于交通、石油、采礦、土木、水利及環境工程，在國際土木工程尤其巖土工程界等具有廣泛的影響和良好的聲譽。FLAC3D能模擬地質材料發生破壞或塑性流動的力學行為，特別適合分析漸進破壞和失穩以及模擬大變形。
5.2.2 FLAC3I)的基本原理
拉格朗日元法是由Cundall所加盟的美國Itasca咨詢集團于1986年開發的。該法將流體力學中跟蹤流體運動的拉格朗日方法應用于解決巖體力學的問題。三維快速拉格朗日法是一種基于三維顯式有限差分法的數值分析方法，它可以模擬巖土或其他材料的三維力學行為。三維快速拉格朗日分析將計算區域劃分為若干四面體單元，每個單元在給定的邊界條件下遵循特定的線性或非線性本構關系，如果單元應力使得材料屈服或產生塑性流動，則單元網格可以隨著材料的變形而變形，這就是所謂的拉格朗日算法，這種算法非常適合于模擬大變形問題。三維快速拉格朗日分析采用了顯式有限差分格式來求解場的控制微分方程，并應用了混合單元離散模擬，可以準確地模擬材料的屈服、塑性流動、軟化直至大變形，尤其在材料的彈塑性分析、大變形分析以及模擬施工過程等領域有其獨到的優點。