目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 傳統(tǒng)采煤方法存在的突出問題 1
1.2 國內外充填采煤技術沿革 3
1.2.1 國外充填采礦技術發(fā)展歷程 3
1.2.2 國內充填開采技術發(fā)展歷程 4
1.3 充填采煤技術現狀 5
1.3.1 現代充填采煤特征 5
1.3.2 充填采礦分類 5
1.4 充填采煤技術發(fā)展趨勢 6
1.5 超高水材料充填開采技術研發(fā)應用及發(fā)展 7
第2章 超高水材料及性能 9
2.1 超高水材料的基本組分 9
2.1.1 超高水材料水化反應 9
2.1.2 超高水材料固結體微觀特性 10
2.2 超高水材料的基本性能 11
2.2.1 固結體力學特性 11
2.2.2 固結體物理化學特性 14
2.2.3 漿體流變特性 17
2.2.4 漿體的流動性 19
2.3 超高水材料固結體工程特性 22
2.3.1 不同形態(tài)固結體力學性能 22
2.3.2 大尺寸固結體蠕變特性 27
2.3.3 固結體側限受壓承載特性 35
2.4 影響超高水材料性能的因素 41
第3章 超高水材料充填開采工藝 43
3.1 采空區(qū)袋式充填開采工藝 43
3.1.1 工藝特點 43
3.1.2 袋式充填開采工藝的應用 45
3.2 采空區(qū)開放式充填開采工藝 55
3.2.1 工藝特點 55
3.2.2 開放式充填開采工藝的應用 56
3.3 采空區(qū)混合式充填開采工藝 61
3.3.1 間隔交錯式充填 61
3.3.2 分段阻隔式充填 63
第4章 超高水材料漿體制備系統(tǒng) 64
4.1 井下漿體制備系統(tǒng) 64
4.2 地面漿體制備系統(tǒng) 65
4.2.1 地面漿體制備設備 65
4.2.2 地面漿體制備自動控制系統(tǒng) 69
4.3 漿體輸送系統(tǒng) 73
4.3.1 輸送泵漿體輸送系統(tǒng) 73
4.3.2 漿體自流輸送系統(tǒng) 74
4.3.3 漿料混合裝置 76
4.3.4 風水聯動管路清洗系統(tǒng) 78
4.4 制漿系統(tǒng)的推廣應用 78
第5章 充填工作面液壓支架 79
5.1 充填液壓支架研究現狀 79
5.2 整體式充填液壓支架 79
5.2.1 基本原理 79
5.2.2 結構形式 80
5.3 分體式充填液壓支架 81
5.3.1 基本原理 81
5.3.2 結構形式 81
5.4 懸移式充填液壓支架 84
第6章 超高水材料充填開采覆巖活動及礦壓規(guī)律 86
6.1 覆巖活動規(guī)律及礦壓觀測基本方法 86
6.1.1 微地震監(jiān)測 86
6.1.2 圍巖應力在線監(jiān)測 92
6.1.3 支架工作阻力在線監(jiān)測 95
6.1.4 充填體承載應力監(jiān)測技術 97
6.2 開放式充填開采工作面覆巖活動及礦壓顯現 98
6.2.1 陶一煤礦充Ⅰ工作面 98
6.2.2 陶一煤礦充Ⅵ工作面 104
6.3 袋式充填開采工作面覆巖活動及礦壓規(guī)律 120
6.3.1 陶一煤礦12706工作面 120
6.3.2 亨健煤礦2515工作面 129
第7章 袋式充填開采覆巖控制機理及關鍵要素 154
7.1 袋式充填開采覆巖結構特征 154
7.1.1 充垮開采覆巖結構對比 154
7.1.2 袋式充填開采覆巖控制要素 155
7.2 袋式充填開采“支架-圍巖”作用關系 158
7.2.1 袋式充填工作面需控圍巖 158
7.2.2 袋式充填工作面“支架-圍巖”關系 159
7.3 袋式充填開采覆巖控制機理及關鍵要素 162
7.3.1 袋式充填開采覆巖控制機理 162
7.3.2 影響充填效果的因素分析 163
7.3.3 充填開采參數對覆巖活動的影響 164
7.3.4 提高工作面充填效果的保障措施 165
第8章 開放式充填開采覆巖控制機理及關鍵要素 167
8.1 開放式充填開采覆巖控制機理及力學模型 167
8.1.1 開放式充填覆巖控制機理分析 167
8.1.2 開放式充填開采覆巖整體結構力學模型 168
8.1.3 基本頂受力分析 171
8.1.4 直接頂斷裂步距分析 177
8.2 開放式充填開采“支架-圍巖”作用關系 181
8.2.1 直接頂初次破斷期間支架初撐力分析 181
8.2.2 直接頂周期破斷期間支架初撐力分析 185
8.2.3 支架工作阻力分析 187
8.3 開放式充填開采覆巖活動特征模擬分析 190
8.3.1 UDEC數值計算模型建立 190
8.3.2 模擬結果與分析 192
8.3.3 地表移動變形特征 204
8.4 開放式充填開采覆巖控制關鍵要素 207
8.4.1 利用支架尾梁提高充填液面 207
8.4.2 提高充填率的其他措施 209
第9章 超高水材料充填開采地表沉降規(guī)律及控制技術 210
9.1 地表沉降觀測方法 210
9.1.1 觀測工作流程 210
9.1.2 技術依據 210
9.2 單一工作面充填開采地區(qū)地表沉降觀測 210
9.2.1 地表移動觀測站的布設原則與觀測方法 210
9.2.2 觀測設備 212
9.2.3 變形監(jiān)測方案設計與測點布設 214
9.2.4 亨健礦2515工作面地表觀測結果 217
9.2.5 陶一礦12706工作面地表觀測結果 219
9.2.6 實測地表下沉率 221
9.3 單一工作面充填開采地表沉降規(guī)律研究 222
9.3.1 概率積分法簡介 222
9.3.2 地表下沉實測參數擬合計算 223
9.3.3 等效采高 225
9.3.4 地表下沉系數 228
9.4 充填開采地表沉降控制技術 231
9.4.1 影響充填效果的要素分析 231
9.4.2 袋式充填開采提高充填率控制地表沉降效果 233
9.4.3 開放式充填開采提高充填率控制地表沉降效果 237
第10章 區(qū)域充填開采地表沉降規(guī)律 239
10.1 區(qū)域充填開采充分采動地表沉降規(guī)律 239
10.1.1 陶一礦邯長鐵路下12706區(qū)塊充填開采情況 239
10.1.2 亨健礦2515區(qū)塊充填開采情況 249
10.1.3 陶一礦七采區(qū)充填開采情況 258
10.2 區(qū)域充填開采效果工程驗證及分析 272
10.2.1 充填工作面開采情況 272
10.2.2 充填過程中遇到的問題 273
10.2.3 充填體應力監(jiān)測 274
10.2.4 工程驗證 274
10.2.5 充填體殘余強度 277
10.2.6 對2515區(qū)塊充填效果 277
10.3 超高水材料固結體穩(wěn)定性綜合分析 278
10.3.1 鈣礬石生成及穩(wěn)定性 278
10.3.2 采空區(qū)充填體泌水因素綜合分析 281
10.3.3 區(qū)域充填固結體穩(wěn)定的技術途徑 284
第11章 超高水材料充填開采設計 285
11.1 超高水材料充填開采設計的總體原則 285
11.1.1 總體原則 285
11.1.2 地表建(構)筑物破壞等級劃分標準與要求 286
11.2 超高水材料充填開采設計流程 287
11.2.1 一般流程 287
11.2.2 優(yōu)化設計流程 289
11.3 超高水材料充填開采設計內容 289
11.3.1 超高水材料選擇 289
11.3.2 充填率及充填采區(qū)布置 290
11.3.3 充填開采工藝系統(tǒng)設計 292
11.3.4 充填開采“三機”配套 293
11.3.5 采充工作制度 294
11.4 核心技術要素 295
參考文獻 296