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放頂煤開(kāi)采基礎(chǔ)理論與應(yīng)用 版權(quán)信息
- ISBN：9787030567178
- 條形碼：9787030567178 ; 978-7-03-056717-8
- 裝幀：暫無(wú)
- 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
- 重量：暫無(wú)
- 所屬分類(lèi)：>
放頂煤開(kāi)采基礎(chǔ)理論與應(yīng)用 本書(shū)特色
本書(shū)針對(duì)放頂煤開(kāi)采技術(shù)的基礎(chǔ)理論問(wèn)題及工程應(yīng)用，系統(tǒng)總結(jié)了作者20余年來(lái)在十余個(gè)煤礦集團(tuán)、數(shù)十個(gè)工作面的研究成果，提出了放頂煤開(kāi)采需要研究的基礎(chǔ)理論問(wèn)題，歸納總結(jié)了我國(guó)放頂煤開(kāi)采技術(shù)的工程實(shí)踐和發(fā)展過(guò)程、理論研究進(jìn)展等。介紹了放頂煤開(kāi)采需要的基礎(chǔ)力學(xué)知識(shí)、采動(dòng)應(yīng)力分布基本規(guī)律。重點(diǎn)研究了放頂煤開(kāi)采的采動(dòng)巖層運(yùn)動(dòng)規(guī)律、采場(chǎng)圍巖穩(wěn)定性分析與控制、頂煤破碎機(jī)理、頂煤冒放性指標(biāo)及應(yīng)用、頂煤冒放性主導(dǎo)因素、頂煤放出規(guī)律的BBR體系、頂煤三維放出規(guī)律、頂煤采出率實(shí)測(cè)儀器研制及應(yīng)用以及提高頂煤采出率的工藝優(yōu)化等。
放頂煤開(kāi)采基礎(chǔ)理論與應(yīng)用 內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書(shū)針對(duì)放頂煤開(kāi)采技術(shù)的基礎(chǔ)理論問(wèn)題及工程應(yīng)用，系統(tǒng)總結(jié)了作者20余年來(lái)在十余個(gè)煤礦集團(tuán)、數(shù)十個(gè)工作面的研究成果，提出了放頂煤開(kāi)采需要研究的基礎(chǔ)理論問(wèn)題，歸納總結(jié)了我國(guó)放頂煤開(kāi)采技術(shù)的工程實(shí)踐和發(fā)展過(guò)程、理論研究進(jìn)展等。介紹了放頂煤開(kāi)采需要的基礎(chǔ)力學(xué)知識(shí)、采動(dòng)應(yīng)力分布基本規(guī)律。重點(diǎn)研究了放頂煤開(kāi)采的采動(dòng)巖層運(yùn)動(dòng)規(guī)律、采場(chǎng)圍巖穩(wěn)定性分析與控制、頂煤破碎機(jī)理、頂煤冒放性指標(biāo)及應(yīng)用、頂煤冒放性因素、頂煤放出規(guī)律的BBR體系、頂煤三維放出規(guī)律、頂煤采出率實(shí)測(cè)儀器研制及應(yīng)用以及提高頂煤采出率的工藝優(yōu)化等。
放頂煤開(kāi)采基礎(chǔ)理論與應(yīng)用 目錄
目錄
1 緒論 1
1.1 放頂煤開(kāi)采技術(shù) 1
1.1.1 放頂煤開(kāi)采技術(shù)簡(jiǎn)介 1
1.1.2 放頂煤開(kāi)采技術(shù)定義 2
1.2 放頂煤開(kāi)采技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介 3
1.2.1 放頂煤開(kāi)采的技術(shù)實(shí)踐 3
1.2.2 放頂煤開(kāi)采的理論研究 6
1.3 放頂煤開(kāi)采的基礎(chǔ)理論問(wèn)題 8
1.3.1 頂煤破碎機(jī)理 9
1.3.2 散體頂煤放出規(guī)律 9
1.3.3 支架—圍巖關(guān)系 10
1.3.4 工作面煤壁穩(wěn)定控制 10
1.3.5 巖層移動(dòng)規(guī)律 10
1.3.6 全煤巷道支護(hù)機(jī)理 11
1.3.7 放頂煤開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)性 11
1.4 煤炭開(kāi)采的幾個(gè)基本概念 11
1.4.1 特厚煤層 12
1.4.2 大采高與大采高放頂煤 12
1.4.3 煤層硬度劃分 12
1.4.4 長(zhǎng)壁與短壁工作面 13
1.4.5 大傾角煤層 14
1.4.6 液壓支架分類(lèi) 14
參考文獻(xiàn) 14
2 放頂煤開(kāi)采的力學(xué)基礎(chǔ) 16
2.1 彈性體的基本力學(xué)分析 16
2.1.1 彈性力學(xué)的基本概念 16
2.1.2 彈性力學(xué)的基本方程 19
2.1.3 彈性力學(xué)的基本解法 26
2.1.4 彈性體中應(yīng)力分析 27
2.1.5 彈性體的應(yīng)變能與虛功原理 29
2.1.6 無(wú)限大介質(zhì)中圓孔周邊應(yīng)力分析 33
2.1.7 半無(wú)限平面體邊界上受力分析 36
2.2 巖石變形與強(qiáng)度特征 39
2.2.1 巖石變形特征 39
2.2.2 巖石強(qiáng)度 42
2.2.3 巖石強(qiáng)度的變異性 45
2.2.4 巖石強(qiáng)度理論 46
2.2.5 巖石的塑性和黏性 53
2.2.6 巖體強(qiáng)度 54
2.2.7 巖體開(kāi)挖卸載問(wèn)題 55
2.3 巖石斷裂與損傷 58
2.3.1 巖石斷裂類(lèi)型 58
2.3.2 巖石斷裂判據(jù) 59
2.3.3 巖石裂紋的擴(kuò)展條件 63
2.3.4 巖石損傷的力學(xué)表示 66
2.3.5 損傷變量定義方法 68
2.3.6 細(xì)觀統(tǒng)計(jì)損傷力學(xué) 69
2.4 裂隙煤體損傷和本構(gòu)模型 69
2.4.1 裂隙煤體力學(xué)特征 69
2.4.2 不同應(yīng)力路徑條件下煤體破壞特征 82
2.4.3 煤體宏-細(xì)觀本構(gòu)模型 87
2.4.4 裂隙煤體各向異性損傷模型 107
2.5 散體的力學(xué)分析 110
2.5.1 散體的基本物理性質(zhì) 110
2.5.2 散體的靜力學(xué)分析 114
2.5.3 散體的動(dòng)力學(xué)分析 116
2.5.4 散體的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 118
參考文獻(xiàn) 121
3 采動(dòng)應(yīng)力與巖層運(yùn)動(dòng) 123
3.1 原巖應(yīng)力及分布 123
3.1.1 自重應(yīng)力 123
3.1.2 構(gòu)造應(yīng)力 124
3.1.3 原巖應(yīng)力分布基本規(guī)律 127
3.2 巷道圍巖應(yīng)力分布 130
3.2.1 單個(gè)圓形巷道圍巖應(yīng)力分布 130
3.2.2 橢圓巷道周邊應(yīng)力分析 136
3.2.3 單個(gè)非圓形巷道圍巖應(yīng)力分析 141
3.2.4 多個(gè)巷道的相互影響規(guī)律 144
3.3 采場(chǎng)圍巖支承壓力 152
3.3.1 支承壓力分類(lèi) 152
3.3.2 支承壓力分區(qū) 153
3.3.3 支承壓力疊加 154
3.4 支承壓力在煤層底板中的傳播 156
3.4.1 基本規(guī)律 156
3.4.2 煤柱底板應(yīng)力分布特征 158
3.5 頂板破斷基本規(guī)律 160
3.6 頂板結(jié)構(gòu)與失穩(wěn)判據(jù) 163
3.6.1 初次來(lái)壓頂板結(jié)構(gòu)失穩(wěn)判據(jù) 164
3.6.2 周期來(lái)壓頂板結(jié)構(gòu)失穩(wěn)判據(jù) 167
3.7 急傾斜煤層的頂板破斷 170
3.7.1 頂板破壞與移動(dòng)形態(tài)實(shí)驗(yàn) 171
3.7.2 頂板傾倒-滑塌式破壞力學(xué)解析 175
3.7.3 算例分析 182
參考文獻(xiàn) 184
4 采場(chǎng)圍巖穩(wěn)定性分析與控制 186
4.1 頂板壓力的工程計(jì)算方法 186
4.1.1 力學(xué)模型的建立 186
4.1.2 動(dòng)載系數(shù)計(jì)算 187
4.1.3 基本頂巖塊及隨動(dòng)載荷計(jì)算 190
4.1.4 工程應(yīng)用 191
4.2 頂板破斷型失穩(wěn)與載荷確定 192
4.2.1 頂板動(dòng)力破斷的折疊突變模型 192
4.2.2 頂板斷裂瞬間的能量轉(zhuǎn)換 196
4.2.3 頂板載荷確定方法 201
4.2.4 推進(jìn)速度與動(dòng)載作用關(guān)系 202
4.2.5 應(yīng)用實(shí)例 205
4.3 頂板結(jié)構(gòu)型失穩(wěn)與載荷確定 206
4.3.1 回轉(zhuǎn)失穩(wěn)頂板載荷確定 207
4.3.2 滑落失穩(wěn)動(dòng)載的確定 208
4.3.3 應(yīng)用實(shí)例 209
4.4 煤壁破壞形式和破壞機(jī)理 210
4.4.1 煤壁常見(jiàn)破壞形式 210
4.4.2 煤壁破壞機(jī)理分析 212
4.4.3 煤壁破壞條件 217
4.5 煤壁穩(wěn)定性影響因素及控制方法 222
4.5.1 壓剪型破壞影響因素 222
4.5.2 拉剪型破壞影響因素 222
4.5.3 拉裂型破壞影響因素 223
4.5.4 斷層構(gòu)造引起的煤壁破壞 223
4.5.5 煤壁破壞防控措施 228
4.5.6 應(yīng)用實(shí)例 229
4.6 煤壁壓剪型破壞的極限平衡分析 230
4.6.1 煤壁剪切破壞力學(xué)模型 230
4.6.2 煤壁破壞的敏感度分析 231
4.6.3 煤壁穩(wěn)定性的數(shù)值模擬 232
4.6.4 “注漿+棕繩”柔性加固技術(shù)數(shù)值模擬 235
4.7 “頂板-煤壁”聯(lián)動(dòng)失穩(wěn)與協(xié)同控制 236
4.7.1 煤壁穩(wěn)定性的支架剛度效應(yīng) 237
4.7.2 支架剛度對(duì)煤壁穩(wěn)定性的影響機(jī)理 238
4.7.3 支架剛度效應(yīng)的物理模擬實(shí)驗(yàn) 244
4.7.4 “頂板-煤壁”聯(lián)動(dòng)失穩(wěn)條件 246
4.7.5 “頂板-煤壁”協(xié)同控制方法 251
4.7.6 應(yīng)用實(shí)例 253
參考文獻(xiàn) 254
5 頂煤破壞機(jī)理 255
5.1 頂煤裂隙場(chǎng)發(fā)育特征 255
5.1.1 頂煤主應(yīng)力分布模擬分析 255
5.1.2 頂煤裂隙擴(kuò)展的應(yīng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)制 267
5.2 頂煤破壞過(guò)程 272
5.2.1 頂煤變形特征實(shí)測(cè) 272
5.2.2 煤壁前方階段 273
5.2.3 控頂區(qū)上方階段 280
5.3 頂煤架后冒落條件 286
5.3.1 頂煤剪切塑性變形 286
5.3.2 頂煤強(qiáng)度參數(shù)演化 288
5.3.3 頂煤冒落條件 291
5.4 數(shù)值模擬分析 292
5.5 頂煤破壞影響因素分析 294
5.5.1 煤壁前方頂煤損傷過(guò)程影響因素 294
5.5.2 控頂區(qū)上方頂煤破壞影響因素 301
參考文獻(xiàn) 303
6 頂煤冒放性指標(biāo)及應(yīng)用 305
6.1 頂煤冒放性評(píng)價(jià)指標(biāo) 305
6.2 頂煤累積塑性應(yīng)變 307
6.2.1 頂煤累積塑性應(yīng)變的確定 307
6.2.2 冒放性指標(biāo)有效性檢驗(yàn) 311
6.3 冒放性指標(biāo)的應(yīng)力路徑效應(yīng) 312
6.3.1 數(shù)值模型及材料參數(shù) 312
6.3.2 頂煤主應(yīng)力分布特征 314
6.3.3 冒放性指標(biāo)應(yīng)力路徑效應(yīng)分析 317
6.4 煤體中超聲波波速預(yù)測(cè)模型 320
6.4.1 頂煤超聲波波速分布特征實(shí)測(cè) 321
6.4.2 煤體中超聲波傳播特征 324
6.4.3 超聲波波速預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建 328
6.5 頂煤冒放性指標(biāo)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 331
6.5.1 新柳煤礦241103綜放面 332
6.5.2 東周窯煤礦8301綜放面 338
參考文獻(xiàn) 349
7 頂煤冒放性主導(dǎo)因素和控制原理 350
7.1 煤層裂隙分布特征 350
7.1.1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析 350
7.1.2 裂隙分布的概率模型 351
7.2 頂煤破壞過(guò)程的數(shù)值模擬 353
7.2.1 數(shù)值模型的建立 353
7.2.2 煤體本構(gòu)模型修正 354
7.2.3 煤巖物理力學(xué)參數(shù) 355
7.2.4 模擬方案設(shè)計(jì) 356
7.2.5 頂煤強(qiáng)度特征 359
7.2.6 頂煤塑性區(qū)、累積塑性應(yīng)變、超聲波波速分布特征 360
7.3 頂煤破壞的主導(dǎo)因素分析 361
7.3.1 煤體力學(xué)屬性 361
7.3.2 裂隙發(fā)育程度 366
7.3.3 原巖應(yīng)力 375
7.3.4 頂煤厚度 377
7.3.5 割煤高度 378
7.3.6 支架循環(huán)阻力 379
7.3.7 工作面推進(jìn)方向 380
7.4 改善頂煤冒放性的原理及方法 381
7.4.1 局部約束解除法 381
7.4.2 局部約束鉆孔解除法及布置 385
7.4.3 鉆孔布置對(duì)頂煤冒放性影響分析 386
7.5 基于裂隙分布的頂煤冒放塊度預(yù)測(cè)方法 390
7.5.1 頂煤冒放塊度預(yù)測(cè)原理 390
7.5.2 頂煤冒放塊度的數(shù)值模擬 392
參考文獻(xiàn) 398
8 頂煤放出規(guī)律的BBR體系 399
8.1 散體介質(zhì)流理論與BBR體系 400
8.1.1 散體介質(zhì)流理論簡(jiǎn)介 400
8.1.2 頂煤放出規(guī)律的BBR體系 401
8.2 煤巖分界面理論計(jì)算方程 410
8.2.1 初始煤巖分界面形態(tài)特征 411
8.2.2 初始煤巖分界面理論計(jì)算方程 417
8.2.3 移架后煤巖分界面理論計(jì)算方程 428
8.2.4 放煤后煤巖分界面理論計(jì)算方程 433
8.3 頂煤放出體理論計(jì)算方程 436
8.3.1 B-R模型的改進(jìn) 437
8.3.2 重力加速度修正系數(shù)K 439
8.3.3 改進(jìn)模型的正確性驗(yàn)證 443
參考文獻(xiàn) 444
9 頂煤三維放出規(guī)律 445
9.1 頂煤放出規(guī)律三維數(shù)值模擬 445
9.1.1 PFC3D模型的建立 445
9.1.2 模擬結(jié)果分析 447
9.2 支架對(duì)頂煤放出體空間形態(tài)的影響 454
9.2.1 有、無(wú)支架頂煤放出三維對(duì)比試驗(yàn) 454
9.2.2 支架對(duì)頂煤放出體空間形態(tài)的影響 458
9.2.3 支架對(duì)煤巖分界面形態(tài)的影響 462
9.2.4 頂煤放出體“超前發(fā)育”的數(shù)值驗(yàn)證 464
9.3 工作面傾角對(duì)頂煤放出規(guī)律的影響 466
9.3.1 不同工作面傾角下頂煤放出離散元模擬 467
9.3.2 近水平煤層頂煤放出三維模擬試驗(yàn) 482
9.3.3 急傾斜厚煤層頂煤采出率分布規(guī)律 501
9.4 工作面仰/俯采角對(duì)頂煤放出規(guī)律的影響 509
9.4.1 不同仰采角下頂煤放出離散元模擬 509
9.4.2 不同俯采角下頂煤放出離散元模擬 516
9.4.3 仰斜開(kāi)采頂煤放出三維模擬試驗(yàn) 521
9.5 水平分段放頂煤開(kāi)采頂煤放出規(guī)律 530
9.5.1 頂煤放出體形態(tài)特征 530
9.5.2 合理分段高度確定 531
9.5.3 放煤方式優(yōu)化 537
參考文獻(xiàn) 543
10 頂煤采出率實(shí)測(cè)儀器研制及應(yīng)用 544
10.1 頂煤運(yùn)移跟蹤儀 544
10.1.1 標(biāo)志
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放頂煤開(kāi)采基礎(chǔ)理論與應(yīng)用 作者簡(jiǎn)介
王家臣，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)采礦工程專(zhuān)業(yè)二級(jí)教授，博士生導(dǎo)師。1963年出生于黑龍江省方正縣。1993年在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)北京研究生部獲博士學(xué)位，1995年在北京科技大學(xué)博士后出站。1995年9月以來(lái)在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)從事采礦工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)和科研工作，主要研究方向?yàn)楹衩簩娱_(kāi)采、礦山壓力與巖層控制、科學(xué)采礦以及露天礦邊坡工程。現(xiàn)任國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)礦業(yè)工程學(xué)科評(píng)議組成員、全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)委員、放頂煤開(kāi)采煤炭行業(yè)工程研究中心主任、世界煤炭研究聯(lián)盟主席。入選國(guó)家百千萬(wàn)人才工程、有突出貢獻(xiàn)中青年專(zhuān)家，享受?chē)?guó)務(wù)院政府特殊津貼。獲孫越崎能源大獎(jiǎng)，美國(guó)采礦、冶金與勘探協(xié)會(huì)Syd S．Peng國(guó)際采礦巖層控制獎(jiǎng)，“全國(guó)優(yōu)秀教師”稱(chēng)號(hào)。以第一完成人獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、國(guó)家教學(xué)成果二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利15項(xiàng)。發(fā)表論文110余篇，出版《邊坡工程隨機(jī)分析原理》、《厚煤層開(kāi)采理論與技術(shù)》、《露天礦邊坡工程》等學(xué)術(shù)著作。
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