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目 录 1

1 基本概念和定义 1

1.1矿山岩体力学研究对象 1

1.2岩石的物理和力学性质 2

1.3岩石的流变性质 17

2 矿山压力 27

2.1 矿山压力——岩石中的原始应力状态 27

2.2巷道支架的岩石压力计算 29

2.2.1静压 30

2.2.1.1别尔巴乌麦尔理论 30

2.2.1.2普罗托迪雅柯诺夫理论 31

2.2.1.3秦巴列维奇理论 33

2.2.1.4萨乌斯托维奇理论 35

2.2.1.5埃什托理论 36

2.2.2动压（形变压力） 38

2.2.2.1 凯尔文和马克斯威尔介质作为时间函数的形变压力值 38

2.2.2.2 A．萨乌斯托维奇的支架动荷载理论 45

2.2.3两个相邻巷道支架的压力计算 47

2.2.4底板压力计算 49

2.2.5荷载对巷道支架最佳形状的影响 49

2.2.6全周受压时椭圆形支架的压力计算 53

2.3立井井壁的岩石压力计算 56

2.3.1立井井筒围岩中的应力状态 56

2.3.2立井井筒的临界深度 57

2.3.3.1普罗托迪雅柯诺夫方法 58

2.3.3松散和致密岩体中立井井壁压力计算 58

2.3.3.2秦巴列维奇方法 60

2.3.3.3萨乌斯托维奇方法 60

2.3.3.4伽兰卡方法 63

2.3.4塑性岩体中立井井壁的水平压力 65

2.3.5含水岩体中立井井壁的压力计算 66

2.3.6井壁的非均布压力 68

2.3.7不需要支护的井筒段长度的确定（M．胡戴克） 71

2.4岩土工程条件对深部岩体压力的影响 73

2.5回采工作面（长壁工作面）周围岩体压力的分布 78

2.5.1压力波理论 82

2.5.1.1 W．布德雷克理论 82

2.5.1.2弹性地基上的梁弯曲理论在采场中应用范围的扩展 88

2.5.2长壁工作面中非周期性的增压过程（M．鲍莱茨基） 97

2.5.3长壁采煤工作面的矿山压力显现（A．比林斯基） 102

2.5.4顶板岩体对长壁工作面支架的作用特征及大小 111

2.5.5几个煤层同时开采的相互影响 114

3巷道周围的应力状态 117

3.1 弹性问题 117

3.1.1圆形断面巷道周围岩体中的应力状态 117

3.1.2矩形断面巷道周围岩体中的应力状态 121

3.1.3椭圆形断面巷道周围岩体中的应力状态 123

3.1.4压力拱理论 127

3.2弹性－塑性－粘性问题 128

3.3带裂纹的弹性问题 132

4 矿井开采对岩体变形的影响 137

4.1 概述 137

4.2长壁工作面周围岩体的变形 140

4.3断裂带和连续变形带的岩体变形 142

4.4实现充分垮落的长壁工作面合理走向长度 145

4.5上行开采时破坏性影响区高度的确定 145

5 冲击地压 148

5.1冲击地压的类型及起因 148

5.2流变试验中的冲击地压 159

5.3冲击地压的预防 161

6.1 岩石和瓦斯突出的形成及过程 164

6 深井瓦斯和岩石突出 164

6.2突出的防治方法 170

6.3利用格子档限制突出范围 174

7矿井开采引起的岩层和地表变形的确定方法 175

7.1矿井开采对地表影响学科的发展 175

7.2确定地下开采引起的地表变形方法的发展过程 176

7.3开采对地表影响的现代波兰理论及其评价 177

7.4地表变形的主要概念 179

7.5布德雷克－克诺特理论 181

7.6李特维尼申理论 191

7.7萨乌斯托维奇理论 194

7.8柯瓦尔契克理论 199

7.9柯赫曼斯基理论 205

7.10奥哈布理论 209

7.11 阿维尔申理论 211

7.12采区形状、尺寸和推进方向对地表变形的影响 214

7.13回采速度对地表变形的影响 221

7.14疏排含水层引起的地表变形 222

7.1 5减少开采对地表影响的可能性 233

7.1 6开采引起的管道变形计算（M．胡戴克） 234

8 矿井开采的煤柱问题 236

8.1煤层残块中的应力大小及其分布 236

8.1.1影响煤柱压力的因素 245

8.1.2煤柱强度 246

8.2支承煤柱宽度的计算 248

8.2.1普罗托迪雅柯诺夫的支承煤柱宽度计算法 249

8.2.2按允许压应力计算支承煤柱的宽度 251

8.3残留煤柱下方或上方岩体中的应力状态 252

8.4在煤层露头上方有含水层时安全煤柱的确定标准 258

8.5保护煤柱 264

8.5.1保护煤柱的最小尺寸 264

8.5.2回采井筒保护煤柱时围岩和井壁变形的确定 266

8.5.3保护煤柱的开采方法 279

8.5.4双向和单向开采引起的井筒变形 281

9 研究岩石性质及在岩体中所产生的采动影响现象的 288

实验室和现场测试仪器及方法 288

9.1岩体力学研究的课题 288

9.2岩体模拟的基础 289

9.2.1模拟相似准则 290

9.2.2相似材料的力学指标 291

9.2.3相似材料的配比 295

9.2.4模型制作技术对其质量的影响 296

9.2.5采掘空间周围矿压显现的模拟方法 297

9.2.5.1有一个和两个裸露面的岩层模拟试验 297

9.2.5.2二氧化碳突出时岩体状态及其对支架影响的模拟试验 299

9.2.5.3巷道围岩状态的模拟试验 300

9.2.5.4采场周围岩体矿压显现的模拟试验 303

9.2.5.5立井井壁矿压模拟试验 305

9.2.5.6岩体变形及其与井壁相互作用的模拟试验 307

9.3岩体的物理力学性质试验 308

9.3.1现场条件下岩体性质的初步试验方法 308

9.3.1.1.1岩石的宏观试验及其范围 309

9.3.1.1岩体裸露面的直接试验方法 309

9.3.1.1.2用动力法测试岩体的物理力学性质 315

9.3.1.2地球物理测井法 323

9.3.1.2.1钻孔测井法 323

9.3.1.2.2岩石物理性质试验 332

9.3.2岩石物理力学性质的实验室测试方法 335

9.3.2.1实验室试验岩样的采集及制备方法 336

9.3.2.1.1未受扰动岩样的采集 338

9.3.2.1.2扰动岩样的采集 340

9.3.2.1.3实验室试样的保护 342

9.3.2.1.4试样标签的制作 342

9.3.2.2.1松散岩石粒度成分的测定 343

9.3.2.2岩石物理力学性质试验 343

9.3.2.2.2岩石湿度测定 350

9.3.2.2.3有机物含量测定………………………………………………………3519.3.2.2.4比重测定 352

9.3.2.2.5容重和孔隙度测定 353

9.3.2.2.6岩石渗透系数测定 357

9.3.2.2.7松散岩石密度测定 360

9.3.2.2.8实验室固结仪的岩石压缩性试验 367

9.3.2.2.9利用直接剪切仪测试内摩擦角和密实度 376

9.3.2.2.10利用三轴剪切仪测试内摩擦角和粘结度 380

9.3.2.2.11抗压强度测定 386

9.3.2.2.12抗弯强度测定 390

9.3.2.2.13抗拉强度测定 392

9.3.2.2.14致密度测定 396

9.3.2.2.15三轴受力状态的岩石抗压强度试验 397

9.4矿井采动影响现象的观测与研究 399

9.4.1卸载测定法 400

9.4.1.1 岩石卸载测定装置——DMI-RAI-WG-2 400

9.4.1.2岩石压力变化探测器 400

9 4.2支架阻力试验装置 401

9.4.2.1支柱阻力测定器——RBS 402

9.4.2.2采煤工作面液压支柱压力记录仪 402

9.4.2.3 403型矿用支架荷载测定器 402

9.4.2.4锚杆锚固力测定器 403

9.4.2.5 SACSIR型锚杆拉力计 403

10.1.1井筒保护煤柱的留设 405

10.1立井井筒保护煤柱 405

10缓倾斜和无构造破坏煤层中井筒保护煤柱的 405

开采设计指南 405

10.1.2井筒保护煤柱开采期间及开采结束后井筒功能的确定 406

10.2井筒保护煤柱开采可能性及范围的评价 406

10.2.1井壁类型、状态和井筒装备及其附近巷道的调查 406

10.2.2地表建筑及其设施状况的调查和地面结构物相应保护 407

等级的划分 407

10.2.3岩体地质结构的调查 408

10.2.4岩层含水状况及其对井筒和其它采掘空间以及地面结构物影响的调查 408

10.2.5井筒周围已采情况分析（柱外或柱内），采空区位置及其影响的评价 409

10.2.6 矿井开采引起的冲击地压、火灾和瓦斯涌出灾害的调查 410

10.2.7.2矿井开采对井筒、地面井口结构物和井底巷道可能造成的影响分析 411

10.2.7.1取决于岩层的地质结构和开采方法的系数和参数的确定 411

10.2.7 回采保护煤柱引起的岩层和井筒变形预计方法的选择 411

10.3井筒保护煤柱合理开采方法的选择 412

10.3.1开采煤层的选择及开采范围和顺序的确定 412

10.3.2开采规程的制定 412

10.3.3采煤方法和充填方法的确定 412

10.3.4协调开采原则的确定 413

10.3.4.1煤柱范围内的等量开采原则 414

10.3.4.2下一煤层开采起始时间的确定 414

10.3.4.3两个或两个以上对井筒和岩层及地面井口结构物产生不良影响的矿井开采协调 414

变形观测设计的编写 415

10.5岩层、井筒、井口附近结构物以及井筒附近巷道 415

10.4.2井口地面结构物的保护方法 415

10.4.1井筒附近巷道的保护方法 415

10.4井筒、井筒附近巷道和井筒附近地面结构物的保护 415

10.6开采井筒保护煤柱经济效果的分析 416

11 煤柱开采期间的检测工作 417

11.1 井筒保护的准备工作 417

11.2井柱开采时，由于岩体下沉引起井筒（位于石炭纪致密 418

岩层中）井壁破坏的防护 418

11.2.1回采井筒保护煤柱时岩体压力对井壁的影响 419

11.2.2岩层移动对井壁产生的垂直作用力 421

11.2.3井壁保护方法 422

11.3井筒机械设备的保护 431

11.2.5开采煤层上、下方井壁的可缩性处理 431

11.2.4开采煤层内井筒周围的加固保护 431

11.4煤柱回采期的检查工作 437

11.4.1井筒检查 437

11.4.2地面设施的检查 439

11.4.3检测周期及检测记录 439

12 补充 440

12.1 隧道或浅部巷道支架的矿山压力计算——M．胡戴克-E．斯维斯特方法 440

12.2巷道和断层煤柱的开采 442

12.3铁矿矿山岩体和地表变形的计算——M．胡戴克和Z． 446

斯勒安赞斯基方法 446

附录 上西里西亚和下西里西亚煤田烟煤矿区结构物、 450

设备和地表保护煤柱留设规程 450