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目錄

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第1章 大傾角煤層開(kāi)采歷史與現(xiàn)狀 1

1.1 大傾角煤層開(kāi)采方法 1

1.2 大傾角煤層開(kāi)采圍巖控制理論與技術(shù) 2

參考文獻(xiàn) 3

第2章 大傾角煤層走向長(zhǎng)壁工作面礦壓顯現(xiàn)和圍巖破斷與運(yùn)動(dòng)規(guī)律 5

2.1 大傾角煤層走向長(zhǎng)壁開(kāi)采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 5

2.1.1 大傾角煤層走向長(zhǎng)壁單體支柱工作面礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè) 5

2.1.2 大傾角煤層走向長(zhǎng)壁綜采工作面礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè) 5

2.1.3 大傾角煤層走向長(zhǎng)壁開(kāi)采礦壓顯現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室模擬 8

2.1.4 大傾角煤層走向長(zhǎng)壁工作面礦壓顯現(xiàn)一般特征 21

2.2 大傾角煤層走向長(zhǎng)壁開(kāi)采圍巖破斷與運(yùn)動(dòng)基本特征 22

2.2.1 上覆巖層變形破壞過(guò)程 22

2.2.2 上覆巖層變形破壞特征 23

2.2.3 上覆巖層垮落與充填特征 28

2.2.4 底板破壞滑移特征 32

2.3 大傾角煤層開(kāi)采覆巖關(guān)鍵層與巖體結(jié)構(gòu)的形成與變異 33

2.3.1 "關(guān)鍵層"形成區(qū)域 33

2.3.2 直接頂沿工作面傾斜方向運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 34

2.3.3 "關(guān)鍵層"遷移轉(zhuǎn)化特征 35

2.3.4 "關(guān)鍵層"巖體結(jié)構(gòu)變異致災(zāi)機(jī)理 36

參考文獻(xiàn) 37

第3章 大傾角煤層開(kāi)采"R-S-F"系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)控制理論 38

3.1 大傾角煤層走向長(zhǎng)壁開(kāi)采"R-S-F"系統(tǒng)穩(wěn)定性基本概念 38

3.1.1 "R-S-F"系統(tǒng)研究的本質(zhì) 38

3.1.2 支護(hù)系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性及其與圍巖相互作用 39

3.1.3 大傾角煤層"R-S-F"系統(tǒng)的災(zāi)變因素 41

3.2 大傾角煤層走向長(zhǎng)壁開(kāi)采"R-S-F"系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型 42

3.2.1 "R-S-F"系統(tǒng)的失穩(wěn)類(lèi)型 42

3.2.2 "R-S-F"系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型 44

3.3 大傾角煤層走向長(zhǎng)壁開(kāi)采"R-S-F"系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程 46

3.3.1 "R-S-F"系統(tǒng)分析基本假設(shè) 46

3.3.2 "R-S-F"系統(tǒng)動(dòng)能 46

3.3.3 "R-S-F"系統(tǒng)的動(dòng)能函數(shù)及其微分 49

3.4 大傾角煤層走向長(zhǎng)壁開(kāi)采"R-S-F"系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析與控制 61

3.4.1 "R-S-F"系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的概念 61

3.4.2 "R-S-F"系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析 62

3.4.3 "R-S-F"系統(tǒng)保持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定時(shí)的實(shí)際工作阻力 66

3.4.4 "R-S-F"系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性控制模式與方法 68

參考文獻(xiàn) 73

第4章 大傾角煤層開(kāi)采傾斜砌體結(jié)構(gòu)理論 74

4.1 大傾角煤層長(zhǎng)壁開(kāi)采覆巖空間結(jié)構(gòu)特征 74

4.1.1 大傾角煤層長(zhǎng)壁采場(chǎng)頂板傾向破壞結(jié)構(gòu)特征 74

4.1.2 大傾角煤層長(zhǎng)壁采場(chǎng)頂板走向破壞結(jié)構(gòu)特征 77

4.1.3 大傾角煤層長(zhǎng)壁采場(chǎng)覆巖空間結(jié)構(gòu) 77

4.2 大傾角煤層長(zhǎng)壁開(kāi)采覆巖空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析 80

4.2.1 大傾角煤層采場(chǎng)傾斜砌體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程 80

4.2.2 大傾角煤層長(zhǎng)壁采場(chǎng)覆巖空間"殼體結(jié)構(gòu)"穩(wěn)定性分析 92

4.3 大傾角煤層長(zhǎng)壁開(kāi)采覆巖空間承載結(jié)構(gòu)失穩(wěn)準(zhǔn)則及致災(zāi)機(jī)理 104

4.3.1 大傾角煤層長(zhǎng)壁采場(chǎng)覆巖承載結(jié)構(gòu) 104

4.3.2 大傾角煤層長(zhǎng)壁采場(chǎng)覆巖承載結(jié)構(gòu)失穩(wěn)準(zhǔn)則及致災(zāi)機(jī)理 108

參考文獻(xiàn) 113

第5章 大傾角煤層采場(chǎng)應(yīng)力拱殼及"關(guān)鍵域"巖體結(jié)構(gòu)理論 115

5.1 大傾角煤層采場(chǎng)覆巖應(yīng)力遷移特征 115

5.1.1 工程地質(zhì)和開(kāi)采條件 115

5.1.2 數(shù)值計(jì)算模型建立 116

5.1.3 不同采高條件下采場(chǎng)應(yīng)力形成及演化特征 117

5.1.4 不同傾角條件下采場(chǎng)應(yīng)力形成及演化特征 122

5.1.5 采場(chǎng)圍巖應(yīng)力場(chǎng)形成特征 126

5.2 采場(chǎng)圍巖支承壓力分布特征 127

5.2.1 采場(chǎng)前后方煤巖體支承壓力 128

5.2.2 回采巷道兩側(cè)煤巖體支承壓力 130

5.2.3 采場(chǎng)四周煤巖體支承壓力 135

5.2.4 采場(chǎng)支承壓力分布類(lèi)型及特征 140

5.3 采場(chǎng)圍巖三維應(yīng)力場(chǎng)形成及演化特征 142

5.3.1 應(yīng)力拱殼形成特征 142

5.3.2 應(yīng)力拱殼分析模型 143

5.3.3 應(yīng)力拱殼形態(tài)方程 145

5.3.4 應(yīng)力拱殼演化特征 147

5.4 采場(chǎng)覆巖垮落機(jī)制及"關(guān)鍵域"轉(zhuǎn)化特征 150

5.4.1 大傾角煤層采場(chǎng)覆巖垮落機(jī)制 150

5.4.2 覆巖"應(yīng)力—冒落"雙拱特性 157

5.4.3 覆巖"關(guān)鍵域"形成層位 158

5.4.4 覆巖"關(guān)鍵域"巖體結(jié)構(gòu)破斷運(yùn)移和平衡機(jī)制 160

5.5 大傾角煤層開(kāi)采巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析 163

5.5.1 傾向"梯階"結(jié)構(gòu)形成特征 163

5.5.2 傾向"梯階"結(jié)構(gòu)力學(xué)模型 164

5.5.3 傾向"梯階"結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析 165

5.5.4 "關(guān)鍵域"巖體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)機(jī)制 174

參考文獻(xiàn) 175

第6章 大傾角煤層長(zhǎng)壁綜采關(guān)鍵技術(shù) 177

6.1 概述 177

6.2 工作面"R-S-F"系統(tǒng)完整性保持技術(shù) 177

6.2.1 區(qū)段"大范圍"巖層控制技術(shù) 177

6.2.2 放頂煤工作面頂煤放出量區(qū)域控制技術(shù) 178

6.2.3 工作面支護(hù)系統(tǒng)工作阻力分區(qū)域控制技術(shù) 178

6.2.4 堅(jiān)硬頂板超前預(yù)爆破弱化技術(shù) 179

6.2.5 松(散)軟煤層與軟弱底板加固技術(shù) 181

6.2.6 工作面支護(hù)系統(tǒng)與裝備防倒、防滑技術(shù) 183

6.2.7 動(dòng)態(tài)扶架與支護(hù)系統(tǒng)二次穩(wěn)定技術(shù) 183

6.3 工作面(開(kāi)切眼)與回采巷道布置及維護(hù)技術(shù) 185

6.3.1 工作面調(diào)偽斜技術(shù) 185

6.3.2 切眼穿層布置技術(shù) 186

6.3.3 切眼掘進(jìn)技術(shù) 187

6.3.4 非規(guī)則(異型)斷面巷道維護(hù)技術(shù) 189

6.4 工作面"三機(jī)"選型配套關(guān)鍵技術(shù) 190

6.4.1 大傾角"三機(jī)"選型 191

6.4.2 大傾角"三機(jī)"配套 197

6.5 回采工藝優(yōu)化技術(shù) 202

6.5.1 落煤與裝煤 202

6.5.2 運(yùn)煤 204

6.5.3 支護(hù)與采空區(qū)處理 204

6.5.4 工序之間的配合 205

6.6 特殊條件處理技術(shù) 208

6.6.1 非等長(zhǎng)工作面柔性支護(hù)過(guò)渡技術(shù) 208

6.6.2 工作面快速安裝與回撤技術(shù) 208

6.7 工作面安全防護(hù)與管理 209

6.7.1 工作面端頭防護(hù)技術(shù) 209

6.7.2 工作面內(nèi)防護(hù)技術(shù) 210

6.7.3 安全管理 211

6.7.4 實(shí)施保障 213

參考文獻(xiàn) 217

第7章 大傾角煤層長(zhǎng)壁綜采工程實(shí)踐 219

7.1 大傾角中厚煤層綜合機(jī)械化開(kāi)采 219

7.1.1 地質(zhì)與生產(chǎn)技術(shù)條件 219

7.1.2 工作面主要裝備與采煤方法 220

7.1.3 研究、試驗(yàn)與生產(chǎn)過(guò)程 221

7.1.4 主要成果及創(chuàng)新點(diǎn) 221

7.1.5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益 222

7.2 大傾角特厚煤層綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采 223

7.2.1 地質(zhì)與生產(chǎn)技術(shù)條件 223

7.2.2 工作面主要裝備與采煤方法 224

7.2.3 研究、試驗(yàn)與生產(chǎn)過(guò)程 225

7.2.4 主要成果及創(chuàng)新點(diǎn) 232

7.2.5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益 234

7.3 大傾角煤層群綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采 234

7.3.1 地質(zhì)與生產(chǎn)技術(shù)條件 234

7.3.2 采煤方法及回采工藝 235

7.3.3 研究、試驗(yàn)與生產(chǎn)過(guò)程 236

7.3.4 主要成果及創(chuàng)新點(diǎn) 236

7.3.5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益 237

7.4 廣域堅(jiān)硬頂板、軟底大傾角松軟煤層綜合機(jī)械化開(kāi)采 238

7.4.1 地質(zhì)與生產(chǎn)技術(shù)條件 238

7.4.2 采煤方法及回采工藝 238

7.4.3 研究、試驗(yàn)與生產(chǎn)過(guò)程 240

7.4.4 主要成果及創(chuàng)新點(diǎn) 240

7.4.5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益 241

7.5 大傾角煤層走向長(zhǎng)壁大采高綜采 242

7.5.1 地質(zhì)與生產(chǎn)技術(shù)條件 242

7.5.2 采煤方法及回采工藝 243

7.5.3 研究、試驗(yàn)與生產(chǎn)過(guò)程 244

7.5.4 主要成果及創(chuàng)新點(diǎn) 246

7.5.5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益 248

參考文獻(xiàn) 249

第8章 大傾角煤層長(zhǎng)壁綜采主要裝備介紹 250

8.1 大傾角煤層走向長(zhǎng)壁綜采工作面裝備研制基本原則 250

8.2 大傾角煤層走向長(zhǎng)壁工作面開(kāi)采成套裝備研制關(guān)鍵技術(shù) 251

8.2.1 液壓支架防倒防滑技術(shù) 251

8.2.2 液壓支架自身工作空間防護(hù)技術(shù) 251

8.2.3 輸送機(jī)(運(yùn)輸機(jī))防滑技術(shù) 252

8.2.4 輸送機(jī)空間防護(hù)技術(shù) 253

8.2.5 輸送機(jī)拉緊與防護(hù)技術(shù) 254

8.2.6 端頭支護(hù)技術(shù) 254

8.2.7 采煤機(jī)牽引、制動(dòng)等系列技術(shù) 256

8.2.8 采煤機(jī)與輸送機(jī)配合技術(shù) 257

8.2.9 平行布置輸送機(jī)電機(jī)減速器技術(shù) 257

8.3 大傾角煤層走向長(zhǎng)壁工作面開(kāi)采典型成套裝備 257

8.3.1 工作面液壓支架及其參數(shù) 257

8.3.2 工作面刮板輸送機(jī)及其參數(shù) 261

8.3.3 工作面采煤機(jī)及其參數(shù) 264

8.3.4 工作面其他裝備及其參數(shù) 265

8.3.5 "三機(jī)"的主要技術(shù)特點(diǎn) 267

參考文獻(xiàn) 269