厚煤层地下开采

本书系统介绍我国厚煤层地下开采的主要技术及最新进展，包括煤矿主要开拓方式、放顶煤开采工艺与放煤规律、顶煤回收率实测与提高顶煤回收率技术、大采高开采工艺与煤壁稳定控制、大断面巷道支护技术、分层开采巷道布置方式与开采工艺、智能化开采技术与进展、厚煤层开采采场围岩控制理论与技术、放顶煤开采与大采高开采典型案例等。

目录
前言
1 我国厚煤层开采现状 1
1.1 我国煤炭开采概览 1
1.1.1 煤炭资源特征 1
1.1.2 煤炭开采概述 2
1.1.3 主要煤炭生产企业 5
1.2 矿井开拓方式 6
1.2.1 立井开拓 6
1.2.2 斜井开拓 6
1.2.3 平硐开拓 7
1.2.4 综合开拓 7
1.3 厚煤层开采的三种技术 8
1.3.1 放顶煤开采 9
1.3.2 大采高开采 10
1.3.3 分层开采 10
参考文献 11
2 放顶煤开采 12
2.1 放顶煤开采工艺 12
2.1.1 放顶煤工作面布置方式 12
2.1.2 放顶煤工作面设备及工艺参数 17
2.2 顶煤破碎机理 22
2.2.1 顶煤破坏过程 22
2.2.2 顶煤中的应力场 24
2.2.3 煤体力学性质 27
2.2.4 顶煤破坏过程理论分析 36
2.2.5 顶煤块度分布 41
2.3 顶煤放出规律与顶煤回收率现场观测 49
2.3.1 散体介质流理论 50
2.3.2 BBR放煤理论(“四要素”放煤理论) 51
2.3.3 顶煤放出体形态 51
2.3.4 煤矸分界面方程及形态 59
2.3.5 顶煤回收率现场实测 60
2.3.6 顶煤回收率与含矸率 65
2.4 高回收率的放煤工艺 67
2.4.1 近水平特厚煤层提高回收率放煤工艺 67
2.4.2 缓倾斜厚煤层动态接力式放煤工艺 71
2.4.3 起伏厚煤层动态步距放煤工艺 72
2.4.4 急倾斜厚煤层放煤工艺 74
2.4.5 端头放煤装备及工艺 75
2.4.6 其他技术 76
2.5 放顶煤开采技术发展 77
2.5.1 放顶煤开采技术的早期发展 78
2.5.2 探索和推广应用阶段 80
2.5.3 技术创新和输出阶段 88
2.5.4 放顶煤开采的科技进展和发展方向 91
参考文献 96
3 大采高开采 99
3.1 大采高开采技术 99
3.1.1 大采高开采技术特点 99
3.1.2 大采高工作面布置方式 101
3.1.3 巷道布置方式 103
3.1.4 大采高开采工艺 105
3.2 大采高工作面液压支架及支护 109
3.2.1 大采高工作面液压支架发展历程 109
3.2.2 大采高工作面支护设计及管理 112
3.3 煤壁稳定控制 115
3.3.1 煤壁破坏机理 116
3.3.2 煤壁稳定控制技术 120
3.4 大断面巷道支护技术 131
3.4.1 巷道锚杆支护原理 131
3.4.2 巷道支护技术 133
3.4.3 大断面巷道支护案例 140
参考文献 144
4 分层开采 145
4.1 分层开采的巷道布置 145
4.1.1 分层开采参数与巷道布置 145
4.1.2 分层开采巷道布置 147
4.2 分层开采工艺与装备 149
4.2.1 分层开采工艺 149
4.2.2 分层开采装备与支架选型 151
4.3 分层开采顶板控制 154
4.4 分层开采巷道支护 155
4.4.1 分层开采巷道支护技术 155
4.4.2 分层开采巷道支护案例 155
参考文献 159
5 智能化开采 160
5.1 煤矿智能化开采发展历程 160
5.1.1 智能化开采基本概念 160
5.1.2 智能化开采发展历程 160
5.2 智能化开采设备及控制技术 162
5.2.1 采煤机记忆截割及煤岩界面识别技术 162
5.2.2 液压支架电液控制系统 167
5.2.3 运输设备自动化控制 170
5.2.4 三机联动自动化技术 173
5.3 巷道掘进自动定位与纠偏 174
5.3.1 巷道掘进技术发展 174
5.3.2 巷道自动化掘进技术现状 179
5.4 智能化开采信息化技术 185
5.4.1 矿山信息化系统 185
5.4.2 矿山通信与网络 186
5.5 厚煤层智能化开采 188
5.5.1 放顶煤开采智能化放煤技术 188
5.5.2 大采高智能开采关键技术 197
5.5.3 厚煤层智能化开采案例 199
参考文献 203
6 厚煤层采场围岩控制 204
6.1 顶板压力计算常用理论 204
6.1.1 “砌体梁”理论 204
6.1.2 “传递岩梁”理论 212
6.1.3 欧美等常用计算方法 218
6.2 动载荷计算方法 223
6.2.1 顶板动载理论解析 223
6.2.2 高强度开采工作面顶板动载效应分析 228
6.3 放顶煤开采的顶板压力计算 237
6.3.1 基于顶煤损伤的放顶煤开采支架工作阻力计算 238
6.3.2 特厚煤层放顶煤工作面顶板结构与支架阻力计算 239
6.3.3 急倾斜水平分段放顶煤工作面支架阻力计算 242
6.3.4 松散顶煤对顶板动载荷缓冲效应 251
6.4 大采高开采的顶板压力计算 255
6.4.1 工作面支架与围岩相互作用关系 256
6.4.2 支架与围岩体系刚度模型 258
6.4.3 不同顶板结构下支架工作阻力确定 262
6.5 深埋薄基岩厚煤层开采顶板压力与岩层控制 265
6.5.1 工程背景 265
6.5.2 深埋薄基岩顶板破断特征试验 267
6.5.3 顶板动载效应产生机制 272
6.5.4 顶板动载荷确定方法 274
6.5.5 工作面动载效应分析 276
6.5.6 覆岩冒落拱与拱脚高耸岩梁复合承载结构 279
6.5.7 顶板复合承载结构工程应用 283
6.6 超长工作面应力分布与岩层控制 286
6.6.1 工程背景 286
6.6.2 工作面矿山压力显现特征 287
6.6.3 超长工作面基本顶破断特征 292
6.6.4 采动应力分布对支架工作阻力的影响 295
6.6.5 采动应力旋转特征及应用 301
6.6.6 超长工作面顶板微震活动特征 309
6.7 采场智能围岩控制技术 315
6.7.1 采场智能围岩控制技术基本原理 315
6.7.2 采场智能围岩控制技术要求 315
6.7.3 采场智能围岩控制理论与技术保障 320
参考文献 321
7 放顶煤开采典型案例 323
7.1 条件适宜厚煤层放顶煤开采技术 323
7.1.1 潞安矿区放顶煤开采技术 323
7.1.2 兖州矿区放顶煤开采技术 325
7.2 两硬厚煤层放顶煤开采技术 330
7.2.1 大同矿区地质概况 330
7.2.2 大同矿区放顶煤开采技术沿革 331
7.2.3 大同矿区顶煤弱化技术 332
7.2.4 千万吨级智能化放顶煤开采技术 336
7.3 高瓦斯软煤放顶煤开采技术 337
7.3.1 淮北矿区高瓦斯软煤放顶煤开采 337
7.3.2 朱仙庄煤矿软煤放顶煤开采技术 338
7.3.3 芦岭煤矿高瓦斯煤层放顶煤开采技术 340
7.4 大倾角厚煤层走向长壁放顶煤开采技术 342
7.4.1 大倾角厚煤层走向长壁放顶煤开采特点 342
7.4.2 大倾角厚煤层走向长壁放顶煤开采 343
7.4.3 急倾斜厚煤层走向长壁放顶煤开采 350
7.5 急倾斜厚煤层水平分段放顶煤开采技术 353
7.5.1 巷道布置及支护 353
7.5.2 工作面设备配置 355
7.5.3 工作面采放工艺 356
参考文献 357
8 大采高开采典型案例 359
8.1 10m超大采高开采技术 359
8.1.1 工作面条件 359
8.1.2 工作面配套设备及技术参数 360
8.1.3 工作面循环作业方式 364
8.2 浅埋厚煤层大采高开采技术 364
8.2.1 6.3m大采高开采技术 365
8.2.2 7.0m大采高开采技术 365
8.2.3 8.0m大采高开采技术 366
8.2.4 8.8m大采高开采技术 367
8.3 高瓦斯厚煤层大采高开采技术 372
8.3.1 寺河矿高瓦斯煤层大采高开采 372
8.3.2 焦坪矿区高瓦斯煤层大采高开采 374
8.3.3 东曲矿高瓦斯煤层大采高开采 375
8.4 大倾角厚煤层大采高开采技术 377
8.4.1 工作面设备选型 377
8.4.2 大采高工作面安全保障技术 379
8.4.3 工作面开采情况 380
参考文献 381