极复杂水文地质条件下"三软"煤层安全高效开采的关键技术

本书针对极复杂水文地质条件下"三软"厚煤层安全高效开采面临的关键技术难题，以水害治理理论、巷道支护理论、深孔注水理论、煤矿开采理论等为指导，运用理论分析、数值模拟、地质勘探、现场试验等方法，结合实证分析，对极复杂水文地质条件下"三软"厚煤层安全高效开采的关键技术进行了深入而系统的研究，为煤矿安全高效生产提供理论支撑和技术的支持。本书主要内容有：大流量底板承压水治理的综合技术、深孔注水技术、"三软"厚煤层沿底托顶煤快速掘进综合支护技术、"三软"厚煤层综采放顶煤技术等。

章 绪论 1
1.1 研究目的及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 底板突水机理研究现状 1
1.2.2 巷道支护理论与技术发展现状 5
1.2.3 “三软”煤层巷道支护理论与技术发展现状 11
1.2.4 “三软”煤层开采技术研究现状 12
1.3 研究的主要内容和技术路线 14
1.3.1 研究的主要内容 14
1.3.2 技术路线 14
第2章 矿井概况及存在问题分析 16
2.1 矿井位置和范围 16
2.2 矿井自然地理概况 16
2.2.1 气象 16
2.2.2 水文 17
2.2.3 地形地貌 19
2.2.4 地表水 20
2.2.5 地震 20
2.3 矿井地质概况 21
2.3.1 矿区地层概述 21
2.3.2 矿井地层 23
2.3.3 矿区区域构造 24
2.3.4 矿井地质构造 25
2.3.5 矿区水文地质 29
2.3.6 矿井水文地质 56
2.3.7 矿井工程地质条件 61
2.3.8 含煤地层及顶底板 61
2.3.9 矿井瓦斯 64
2.3.10 煤尘爆炸性及煤的自燃 73
2.3.11 地温 73
2.4 矿井建设、生产情况 74
2.4.1 煤矿及周边老窑、老空区分布情况 74
2.4.2 矿井生产情况 75
2.5 矿井存在问题分析 76
第3章 大流量底板承压水治理技术 78
3.1 矿井水害分析 78
3.1.1 平禹一矿历年水害分析 78
3.1.2 矿井充水因素分析 83
3.2 矿井前期帷幕注浆 98
3.2.1 Ⅰ期堵源截流 98
3.2.2 疏放水试验 100
3.2.3 Ⅱ期堵源截流 105
3.2.4 堵源截流实施效果 108
3.3 煤层底板灰岩承压水的疏放 108
3.3.1 疏放寒灰水可行性分析 108
3.3.2 岩溶水补给量的均衡计算 111
3.3.3 疏放寒灰水的矿井涌水量预测 114
3.3.4 疏水降压前期准备工作 122
3.3.5 寒灰水的疏放 125
3.4 底板注浆加固改造技术 129
3.4.1 底板注浆加固改造机理 129
3.4.2 底板注浆加固技术 137
3.4.3 工作面底板注浆加固改造技术的应用 139
3.4.4 二1-13110工作面带压开采参数计算 156
3.5 结果分析 157
3.6 矿井排水的资源化利用 158
3.6.1 矿井排水资源化利用的必要性和可行性 158
3.6.2 矿井排水的水质评价 159
3.6.3 矿井排水的可利用量评价 166
3.6.4 矿井排水的资源化利用途径 167
第4章 “三软”煤层深孔注水技术 170
4.1 煤层注水除尘及固结的微观机理 170
4.1.1 煤层注水除尘机理 170
4.1.2 煤层注水对软煤固结的微观机理 171
4.2 注水设备及参数设计 177
4.2.1 打钻、封孔、注水设备 177
4.2.2 钻孔参数 178
4.3 施工组织 179
4.4 效果分析 180
第5章 “三软”煤层沿底托顶煤快速掘进支护技术 182
5.1 数值模拟软件简介 182
5.2 试验工作面的基本概况 182
5.2.1 工作面概况 182
5.2.2 工作面地质情况 184
5.3 巷道支护数值模拟分析 184
5.3.1 数值模拟方案确立 184
5.3.2 巷道不同支护方式数值模拟 186
5.4 巷道支护设计 191
5.4.1 巷道断面规格 191
5.4.2 巷道支护方式 191
5.5 掘进工作面支护综合补强技术 193
5.5.1 锚索加固支护技术 194
5.5.2 钢丝绳加固顶板技术 194
5.5.3 注浆锚索加固技术 195
5.6 掘进工作面正前深孔注水技术 200
5.6.1 施工组织 200
5.6.2 注水孔参数 200
5.6.3 注水系统及注水设备 200
5.7 沿底托顶煤快速掘进支护效果分析 201
第6章 破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注技术 202
6.1 浅部注胶加固技术 202
6.1.1 施工方案 202
6.1.2 施工参数 202
6.1.3 施工步骤 203
6.1.4 施工安全技术措施 204
6.2 锚注一体化支护技术 205
6.2.1 锚注一体化支护机理 205
6.2.2 锚注一体化支护技术的优点 206
6.2.3 锚注一体化支护结构特征 210
6.2.4 锚注一体化支护材料 211
6.2.5 锚注一体化注浆工艺参数 212
6.3 使用效果 215
第7章 “三软”煤层综采放顶煤技术 216
7.1 综采放顶煤采煤法 216
7.1.1 综采放顶煤基本特点及适用条件 217
7.1.2 矿压显现特点及顶煤破碎机理 218
7.1.3 放顶煤工艺特点 219
7.2 综采放顶煤技术 222
7.2.1 采煤方法 222
7.2.2 采煤工艺 222
7.2.3 机电设备配置 226
7.3 工作面顶板控制 229
7.3.1 二1-13110综放工作面支护设计 229
7.3.2 工作面顶板控制技术 230
7.4 端头及两巷超前顶板控制 233
7.4.1 端头支护 233
7.4.2 机、风两巷支护 233
7.4.3 机、风两巷质量控制标准 234
7.4.4 机、风两巷支架的回撤 234
7.4.5 备用材料的管理 235
7.5 综放工作面生产系统 235
7.5.1 运输系统 235
7.5.2 液压系统 235
7.5.3 供电系统 236
7.6 综采放顶煤技术效益分析 237
第8章 管理体系优化技术 238
8.1 四优化一提升 238
8.2 安全精细化管理 240
8.2.1 “四位一体”安全管控体系 240
8.2.2 安全生产标准化管理 250
8.2.3 安全绩效考核评价 253
8.3 坚持正规循环作业 254
8.3.1 正规循环作业的意义 255
8.3.2 采煤、掘进(开拓)工作面正规循环作业标准 255
8.3.3 实现正规循环作业的管理措施 256
8.3.4 正规循环作业考核办法 257
8.3.5 实施正规循环作业的效果 257
8.4 经营精细化管理 258
8.4.1 刚性的经营管理考核体系 258
8.4.2 人力资源优化 258
8.4.3 严格控制经营重点 259
8.5 管理体系优化的成效 261
第9章 研究成果与效果 262
9.1 研究的主要成果 262
9.2 研究的创新点 263
9.3 取得的效益 263
参考文献 265