采场岩层控制论

章节摘录

插图：1老顶初次来压步距的计算1.1 老顶初次来压步距计算的意义在矿业开采过程中，随着长壁采煤工作面的推进，采空区顶板悬露面积不断增大。当工作面自开切眼向前推进到一定距离时，采空区顶板（包括老顶）的破断、运动和冒落会给回采工作面带来一系列矿山压力问题。开采实践表明，工作面的安全事故中，顶板事故占有很大比重。顶板事故中的大部分是由于直接顶所引起的，但直接顶的失稳常常是与直接顶的破碎及直接顶和老顶之间形成的离层有关，并且与直接顶的运动和采场老顶的运动密切相关。甚至在有些情况下，采场老顶直接位于煤层之上，并直接作用于采场支架之上。统计资料也表明，工作面冒顶等顶板事故大多发生在老顶初次来压和周期来压期间，尤其在初次来压期间，其强度往往最大，矿压显现最为剧烈，导致工作面来压成为采场矿山压力控制的重要内容。从我国煤炭生产实际情况来说，单体支柱工作面还大量存在，且在坚硬顶板条件下，在来压时即使液压支架也会产生支柱缸体爆裂、立柱压弯等现象。因而在工作面初次来压期间应采取临时加强支护措施、加强工作面管理及其他一些安全措施，确保工作面的安全生产。这些首先要建立在对工作面初次来压步距准确确定的基础之上。老顶初次来压步距的确定方法，过去一直采用经验预兆法进行预报，但这种方法易受到客观条件及经验水平的限制。近20年来，由于观测仪表的发展，仪表预报法得到了广泛的应用。由于所用的预报指标是多样化的，预报指标的临界值较难确定，且需要花费较大的人力、财力和物力，因而仪表预报法的预报效果在有些情况下并不理想，在实际应用上也存在一定困难。

前言

采矿工业是人类赖以生存和发展的基础产业，为国民经济提供了主要的能源和原料。我国目前是世界上矿物开采产量最高的国家之一。采矿工程科技是把自然赋存状态的资源和能源从地壳中经济合理地安全开采出来的科学技术。大自然岩体矿藏及矿业生产技术地质条件具有多样性、复杂性和多变性，岩层控制则是矿业工程赖以生存和发展的空间前提，是资源和地表环境保护的基础。中国煤炭资源丰富，煤炭占全国能源消费的70％左右，占矿业总产量的50％以上。采场是煤矿生产的“心脏”，采场岩层控制是煤炭开采全过程中直接影响生产能否顺利进行及作业安全和经济效益的重大课题。目前，我国煤矿开采因顶板事故造成的死亡人数约占井下死亡总人数的40％，顶板事故居煤矿各类事故之首，且易引发其他类型事故。随着采煤机械化的发展，采场支架一围岩事故还日益成为制约高产高效开采的主要因素。作者在20余年从事普采面和综采面矿山压力及顶板事故研究的基础上，集理论分析、相似模拟实验、仪器仪表研发和现场工程实践于一体完成了本著作。本著作是由三位作者共同写作的。全书共分七章，写作的具体分工为：何富连编写第1～4章；瑚已志昌编写第5章；何富连、赵计生编写第6章；赵计生编写第7章。

书籍目录

1老顶初次来压步距的计算1.1老顶初次来压步距计算的意义1.2老顶初次来压步距计算方法的发展1.3采场老顶板结构模型1.3.1力学模型的建立1.3.2破断准则1.3.3板结构求解分析1.3.4板结构求解分析结果的应用1.4板结构弯矩的精确解1.5Marcus简算式及其校验和修正1.5.1四周固支条件板结构1.5.2三边固支、一边简支板结构1.5.3邻边固支、邻边简支板结构1.5.4三边简支、一边固支板结构1.5.5对边简支、对边固支板结构1.5.6四周简支板结构1.6引进弹性基础边界的影响1.7老顶初次来压步距计算方法及其应用1.7.1初次来压步距的程序计算法1.7.2老顶初次来压步距的实例计算效果1.7.3计算初次来压步距的工程图示法1.8板结构初次来压步距影响因素分析1.8.1周边支承条件的影响1.8.2工作面长度对初次来压步距的影响2复杂条件下老顶初次来压的相似模拟和现场实践2.1相似材料模拟的实验原理2.1.1几何相似2.1.2物理力学性质相似2.1.3时间相似2.2模型制作及实验过程2.2.1边界条件及载荷模拟2.2.2实验装置及测试仪器2.2.3相似材料2.2.4模型实验的一般过程2.3梯形边界对老顶初次破断和来压的影响2.4梯形采空区老顶破断的现场实例2.4.1现场实例2.4.2实例分析2.5断层对老顶初次破断和来压的影响2.5.1断层概述2.5.2模拟试验2.5.3具有断层的采场老顶运动分析3普采工作面矿山压力监测3.1工作面概况3.2普采工作面矿压监测方法3.2.1老顶初次来压步距的计算预测3.2.2老顶断裂引起反弹、压缩扰动的规律及其观测3.2.3工作面矿压显现与支护系统监测3.2.4矿压监测信息的处理3.3矿压监测的具体过程3.3.1直接顶活动的监测3.3.2老顶初次来压和周期来压期间的监测工作3.3.3“反弹一压缩”信息特征分析3.4普采工作面矿山压力监测效果4综采面直接顶稳定性的相似材料模拟实验研究4.1相似材料模拟实验概述及方案4.2模拟实验参数确定及量测方法4.3模型的坐标系及实验结果分析方法4.3.1坐标系和坐标值的确定4.3.2坐标系的旋转4.3.3应变分量占值的计算4.3.4老顶回转角及顶梁俯仰角的确定4.3.5模型结果整理方法4.4第1组相似材料模拟实验及结果分析4.4.1IA模拟实验模型4.4.2IB模拟实验模型4.4.3IC模拟实验模型4.5第Ⅱ组相似材料模拟实验及结果分析4.5.1ⅡA模拟实验模型4.5.2ⅡB模拟实验模型4.5.3ⅡC模拟实验模型4.6直接顶岩体破坏冒顶的控制4.6.1老顶方面4.6.2直接顶方面4.6.3液压支架方面4.6.4人为管理方面5综采支架一围岩工作状态的监测与控制5.1监测的目的与指标5.2液压支架支护质量监测5.2.1矿压监测仪器及方法5.2.2监测方法5.3高架顶梁俯仰角的监测与控制5.3.1支架顶梁俯仰角监测的方法和装置5.3.2高架顶梁俯仰角与直接顶破坏的关系5.3.3高架顶梁俯仰角控制范围与措施5.4液压系统工况的监测5.4.1外泄漏检测5.4.2内泄漏检测5.5乳化液泵站的监测5.5.1乳化液泵站测试原理及方法5.5.2乳化液泵站测试仪的测试方法和仪器5.5.3乳化液泵站测试仪设计计算5.5.4乳化液泵站测试仪的使用5.6液压系统泄漏故障的监测与识别5.6.1液压支架模糊评判矩阵的确定5.6.2评判矩阵中评价系数的确定5.7支架一围岩系统监测实践6高产高效综采面支架一围岩系统监控软件6.1面向对象软件设计与传统设计方法区别6.2监控软件的开发6.2.1设计数据库结构6.2.2数据编辑6.2.3支架液压信息6.2.4统计与分析6.2.5输出工作面压力图6.2.6图形方式处理数据6.2.7测站处理6.2.8关于信息6.3监控软件的特点7东庞煤矿大采高综采面支架一围岩系统监控的实践7.12703综采面生产地质条件7.1.1工作面地质条件7.1.2工作面生产条件7.2监控的思路和方法7.2.1监控的总体指导思想7.2.2生产班开机率监控7.2.3支架一围岩系统监控7.3开机率监控7.3.12703面开机率监控分析7.3.2开机率监控实施及结果7.4支架一围岩系统监控7.4.1顶板事故及其监控指标分析7.4.2端面冒顶控制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支架一围岩控制系统的应用效果7.5端头矿压显现7.5.1超前巷道变形观测结果7.5.2端头液压支架附录附录12703综采面支架一围岩控制系统监控日报附录22703综采面支架质量观测与分析报告参考文献

编辑推荐

《采场岩层控制论》可供广大矿业科研工作者、工程技术人员和管理干部参考使用，也可作为煤炭系统大专院校采矿工程、安全技术及工程、岩土工程等专业研究生和高年级本科生的教学参考书。

作者简介

《采场岩层控制论》系统地总结了作者20余年来在采场岩层控制领域的研究成果，编写过程中力求内容严谨、充实，图文并茂，阅读方便。《采场岩层控制论》内容主要包括：老顶初次来压步距的计算，复杂条件下老顶初次来压的相似模拟和现场实践，普采工作面矿山压力监测，综采面直接顶稳定性的相似材料模拟实验研究，综采支架一围岩工作状态的监测与控制，高产高效综采面支架一围岩系统监控软件，东庞煤矿大采高综采面支架一围岩系统监控的实践。上述研究成果对矿业科技发展具有重要的理论和实践意义。

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