深部煤层群卸压开采应力场演化效应及工程应用

本书以淮南矿区多煤组高瓦斯煤层群卸压开采为研究背景，采用理论分析、实验室试验、模拟试验与现场实测等手段，分析了3种典型工程地质条件下(近距离煤层群卸压开采、多煤组远程上行卸压开采、大倾角煤层群卸压开采)围岩应力场、裂隙场演化特征，对比了同一近距离煤层群不同开采顺序(上行、下行)卸压开采围岩应力场、裂隙场演化特征的异同。在此基础上，阐述了煤层群卸压开采应力裂隙演化的机理，并有效地运用于现场指导，为淮南矿区同类工程地质条件提供借鉴，丰富了煤与瓦斯共采理论。

前言
第1章概述1
1.1研究意义1
1.2国内外研究现状3
1.2.1煤系地层煤岩体工程力学特性3
1.2.2多煤层开采覆岩运移与采动应力场演化规律5
1.2.3煤与瓦斯共采理论与技术6
1.2.4卸压开采煤岩动力灾害发生机理8
1.3科学意义9
第2章近距离煤层群卸压开采应力裂隙演化特征11
2.1近距离煤层群工程地质概况11
2.1.1近距离煤层群卸压开采工作面布置情况11
2.1.2近距离煤层群卸压开采模型11
2.1.3主采煤层顶底板物理力学特征13
2.2近距离煤层群下行卸压开采应力裂隙演化特征13
2.2.1近距离煤层群下行卸压开采应力场演化特征13
2.2.2近距离煤层群下行卸压开采裂隙场演化特征19
2.2.3近距离煤层群下行卸压开采高应力演化特征21
2.2.4下行卸压开采高应力演化特征相似材料试验23
2.3近距离煤层群上行卸压开采应力裂隙演化特征29
2.3.1近距离煤层群上行卸压开采应力场演化特征29
2.3.2近距离煤层群上行卸压开采裂隙场演化特征35
2.3.3近距离煤层群上行卸压开采高应力演化特征38
2.4小结39
第3章多煤组远程上行卸压开采应力裂隙演化特征41
3.1多煤组煤层群工程地质概况41
3.1.1多煤组远程上行卸压开采工作面布置情况41
3.1.2多煤组煤层群煤岩结构特征43
3.1.3多煤组远程上行卸压开采模型构建48
3.2多煤组远程上行卸压开采可行性判断51
3.3多煤组上行卸压开采相似模拟试验52
3.3.1走向模型应力演化特征52
3.3.2走向模型裂隙演化特征56
3.3.3走向模型卸压特征59
3.3.4倾向模型卸压特征61
3.4多煤组上行卸压开采数值模拟试验65
3.4.1走向模型应力演化特征65
3.4.2走向模型裂隙演化特征70
3.5小结73
第4章大倾角煤层群开采采场围岩力学特征75
4.1大倾角近距离煤层工程地质概况75
4.1.1大倾角近距离煤层工作面布置情况75
4.1.2大倾角近距离煤层煤岩物理力学参数76
4.1.3大倾角近距离煤层开采数值模型77
4.212125工作面开采围岩力学特征78
4.2.112125工作面采场围岩应力场特征78
4.2.2工作面开采后采场围岩位移场特征80
4.312124工作面开采围岩力学特征82
4.3.112124工作面走向段开采围岩应力场特征82
4.3.2工作面走向段采场围岩位移场特征87
4.3.3工作面旋转综采段开采围岩应力场特征90
4.3.4工作面旋转综采段采场围岩位移场特征97
4.4小结101
第5章煤层群卸压开采应力裂隙演化机理分析102
5.1近距离煤层群卸压开采应力裂隙演化机理102
5.1.1单一煤层开采采动应力分布规律102
5.1.2近距离煤层群下行卸压开采应力场演化特征104
5.1.3卸压区演化趋势106
5.1.4下行卸压多煤层开采裂隙场演化特征113
5.1.5煤层群开采采动裂隙场演化效应114
5.2远程上行卸压开采应力裂隙演化机理119
5.2.1覆岩变形移动规律119
5.2.2顶板岩层应力分布规律121
5.2.3采动裂隙动态发育规律123
5.3近距离采空区下大倾角煤层开采围岩破坏机理126
5.3.1大倾角工作面开采底板破坏深度分析126
5.3.2支承压力分布特征128
5.3.312124工作面煤壁片帮效应133
5.4小结137
第6章工程应用139
6.1近距离煤层群卸压开采采场围岩矿压控制139
6.1.1采空区下部工作面矿压显现规律139
6.1.2围岩稳定性控制技术及应用144
6.2多煤组低渗透煤层群煤与瓦斯共采149
6.2.1停采线附近覆岩采动应力演化149
6.2.2卸压瓦斯抽采量统计156
6.2.3关键层破断与卸压瓦斯抽采关系157
6.2.4抽采巷道优化布置163
6.3小结166
参考文献167
彩图