煤矿建筑物下条带开采与充填开采比较研究 以济宁太平煤矿为例PDF电子书下载

第一章 导论 1

第一节 引言 1

一、利用开采方法减缓地表变形 2

二、地表注浆减缓地表变形 2

三、建筑结构吸收地表变形 3

第二节 国内外研究现状 3

一、条带开采技术概述 4

二、膏体充填技术概述 6

第三节 条带开采与充填开采研究方法 8

一、唯象法 8

二、连续介质力学法 9

三、数值分析法 9

四、物理模拟 10

五、工程地质模型 11

第四节 研究内容及技术路线 11

一、主要研究内容 11

二、技术路线 12

第二章 条带开采与充填开采基本理论 14

第一节 概述 14

一、充填法处理采空区 14

二、条带采煤法 15

三、采空区覆岩离层带注浆 16

四、采空区冒落矸石空隙注浆充填 18

第二节 条带采煤法 18

一、条带采煤法的适应条件 18

二、条带开采的类型 19

三、条带开采的岩层移动和变形特点 20

四、条带尺寸设计 22

五、条带开采注意的问题 28

六、我国采用垮落法管理顶板的条带开采参数 29

第三节 水力充填采煤法 29

一、水力充填系统 30

二、倾斜分层走向长壁水砂充填采煤法采准巷道布置特点 31

三、采煤工艺 32

四、粉煤灰井下充填概况 34

五、适用条件及评价 37

第四节 采空区冒落矸石空隙注浆充填法原理 37

一、长壁开采顶板冒落破坏分析 37

二、岩体碎裂扩容现象 39

三、冒落矸石空隙注浆胶结充填技术的特点 40

四、冒落矸石空隙注浆胶结充填技术决定因素 40

五、充填材料 40

第五节 采空区覆岩离层带充填注浆理论 42

一、两相流的主要物理力学性质 43

二、液流中固体颗粒的运动阻力 44

三、固体颗粒在液流中的沉降 47

四、固体颗粒在液流中的运动形式 50

五、固体颗粒在液流中的悬浮条件 51

六、离层带充填注浆参数 53

第三章 研究区的地质特征 55

第一节 地质概况 55

一、矿区地层 55

二、地质构造 58

三、煤层赋存特征 64

第二节 工程地质特征 67

一、煤系岩性岩相研究 67

二、近风化带覆岩性质研究 68

三、煤层顶、底板的工程地质特征 71

第三节 水文地质结构 72

一、松散含、隔水层组 72

二、基层风化带 74

三、红层砂岩 74

四、3号煤顶板砂岩含水性 74

第四节 太平煤矿柳沟村庄下压煤系及松散层的地质结构特征 75

一、柳沟村庄房屋概况 75

二、柳沟村的地质条件及特征 75

第四章 条带开采的物理模型试验研究 78

第一节 柳沟村庄煤柱条带开采的采留宽度初步设计 78

一、条带开采采宽的确定 78

二、条带开采留宽的确定 78

三、条带煤柱稳定性分析 79

四、条带开采方案的初步确定 81

第二节 相似材料物理模拟试验意义 81

一、物理模拟简述 81

二、相似材料模型试验的意义 83

三、模型材料需要满足的条件 84

第三节 条带开采的物理模型试验 87

一、模型试验的设计 87

二、模型制作 89

三、模型开采及观测 92

四、模型试验结果分析 94

第四节 条带开采覆岩移动变形破坏的特征与规律 101

一、覆岩的破坏特征与破坏范围的最终形态 101

二、条带开采覆岩移动变形规律 102

第五章 条带开采的数值模拟研究 104

第一节 数值模拟概述 104

一、有限元法概述 104

二、ADINA有限元程序简介 106

三、有限元在岩层移动中的应用 107

第二节 数值模型建立与参数选取 108

一、基本思路 108

二、影响覆岩破坏因素分析 109

三、模型的设计 110

第三节 二维计算模型 114

一、计算剖面及单元划分 115

二、条带综放开采数值模拟方案 115

三、开采前后地表变形的数值分析对比研究 119

四、计算结果分析 122

第四节 地表移动变形与建筑物破坏程度的关系 125

第六章 建筑物下充填采煤技术研究 128

第一节 膏体充填采煤技术 128

一、固体废物膏体充填不迁村采煤的意义 129

二、不迁村采煤固体废物膏体充填方法 131

三、膏体充填采煤的研究与采动岩层充填控制理论 133

第二节 膏体充填材料 134

一、膏体充填材料的组成与实验设备 135

二、膏体充填材料的强度 136

三、膏体充填材料的弹性模量 137

四、膏体充填材料的变形性能 137

第三节 充填开采覆岩移动的数值模拟研究 139

一、模拟的地质条件及数值计算模型 140

二、充填开采条件下覆岩的活动规律 143

第四节 膏体充填工艺与经济环境评价 144

一、膏体充填设备与工艺 144

二、充填采矿经济环境评价 145

第七章 展望 148

参考文献 149