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第1章 绪论 1

1.1 房式开采方法 1

1.1.1 房式开采的特点 1

1.1.2 房式开采的系统布置 2

1.1.3 房式开采装备与工艺 5

1.2 房式开采现状及其引发灾害问题 9

1.2.1 房式开采现状及煤柱分布情况 9

1.2.2 房式煤柱引发的矿区灾害问题 11

1.3 房式开采煤柱回收方法 14

1.3.1 传统回收房式开采煤柱方法 14

1.3.2 充填回收房式开采煤柱方法 17

1.4 固体充填采煤岩层移动特征 18

1.4.1 固体充填采煤岩层控制原理 18

1.4.2 固体充填采煤岩层控制方法 21

第2章 房式煤柱稳定性判别理论 28

2.1 煤柱的一般物理力学性能 28

2.1.1 碎胀特性及密度测试 28

2.1.2 抗拉强度测试 30

2.1.3 抗压强度、弹性模量及泊松比测试 32

2.1.4 剪切强度、内摩擦角及黏聚力测试 33

2.2 影响煤柱强度的主控因子 35

2.2.1 采矿地质条件 35

2.2.2 煤柱物理力学性能 37

2.2.3 煤柱留设条件 37

2.3 房式煤柱失稳形式及过程 39

2.3.1 煤柱变形失稳形式 39

2.3.2 房式煤柱变形失稳过程 40

2.4 煤柱稳定性判别方法及标准 43

2.4.1 宏观煤柱强度公式 43

2.4.2 煤柱稳定性判别标准 44

第3章 充填材料物理力学特性测试 46

3.1 房式开采区域充填材料来源与基本特性 46

3.1.1 充填材料来源及基本情况 46

3.1.2 充填材料物理特性测试 49

3.2 单一充填材料力学特性测试 58

3.2.1 充填材料的应变与应力关系 58

3.2.2 充填材料的压实度与应力关系 61

3.2.3 充填材料的时间相关特性 62

3.3 混合配比固体充填材料力学特性 68

3.3.1 混合配比方案设计 68

3.3.2 混合充填材料的力学特性测试结果分析 69

第4章 固体充填回收房式煤柱方法 75

4.1 充填材料输送系统 75

4.1.1 充填材料地面预处理系统 75

4.1.2 充填材料井上下运输系统 76

4.2 综合机械化固体充填回收房式煤柱方法 80

4.2.1 综合机械化固体充填回收房式煤柱系统布置 80

4.2.2 综合机械化固体充填回收房式煤柱关键设备 81

4.2.3 综合机械化固体充填回收房式煤柱工艺流程 87

4.3 抛料充填回收房式煤柱方法 90

4.3.1 抛料充填回收房式煤柱系统布置 90

4.3.2 抛料充填回收房式煤柱关键设备 91

4.3.3 抛料充填回收房式煤柱工艺流程 93

4.3.4 人工矿柱－抛料充填回收房式煤柱方法 94

4.4 房式区域长壁机械化掘巷充填开采方法 97

4.4.1 长壁机械化掘巷充填开采基本原理 97

4.4.2 掘巷充填开采预留煤柱宽度选取方法 97

第5章 固体充填回收房式煤柱围岩变形理论分析 104

5.1 充填回收房式煤柱围岩特征 104

5.2 充填体与煤柱耦合控顶力学分析 105

5.2.1 充填体与煤柱模型简化 105

5.2.2 顶板变形力学模型建立与求解 107

5.2.3 煤柱受力规律分析 110

5.2.4 顶板变形规律分析 117

5.3 充填回收房式煤柱围岩控制关键 124

5.3.1 煤柱与顶板变形的主要影响因素 124

5.3.2 充填效果评价指标 125

5.3.3 煤柱及顶板变形控制关键指标 128

第6章 固体充填回收房式煤柱采场覆岩变形规律分析 129

6.1 物理相似模型的建立 129

6.1.1 模型的相似参数 129

6.1.2 模型的基本参数及监测方案 130

6.1.3 模型的开采方案 133

6.2 充填体相似材料实验 133

6.2.1 充填体相似材料应力－应变关系测试 133

6.2.2 充填体相似材料确定 135

6.3 不同充实率时充填回收房式煤柱采场覆岩变形规律 136

6.3.1 煤房开挖后覆岩状态 136

6.3.2 充实率为0时覆岩变形规律 136

6.3.3 充实率为40％时覆岩移动破坏特征 139

6.3.4 充实率为60％时覆岩移动破坏特征 142

6.3.5 充实率为80％时覆岩移动破坏特征 145

6.3.6 不同充实率覆岩移动变形破坏特征对比分析 147

第7章 固体充填回收房式煤柱围岩稳定性分析 151

7.1 模型的建立及方案设计 151

7.1.1 数值分析模型建立 151

7.1.2 模拟方案设计 152

7.1.3 煤柱安全应力与临界充实率设计 153

7.2 二次非充填采动影响条件下采场煤柱稳定性分析 154

7.2.1 煤柱应力分布 154

7.2.2 煤柱塑性区分布 167

7.3 不同充实率条件下煤柱稳定性分析 173

7.3.1 煤柱应力分布 173

7.3.2 煤柱塑性区分布 176

7.4 不同充填工作面长度条件下采场煤柱稳定性分析 178

7.4.1 煤柱应力分布 178

7.4.2 煤柱塑性区分布 182

第8章 固体充填回收房式煤柱工程设计 184

8.1 机械化抛料充填回收房式煤柱工程设计 184

8.1.1 矿井概况与地质采矿条件 184

8.1.2 煤柱稳定性及充实率设计 187

8.1.3 抛料充填回收房式煤柱采场矿压显现分析 187

8.1.4 抛料充填采煤系统与装备 188

8.2 综合机械化充填回收房式煤柱工程设计 193

8.2.1 矿井概况与地质采矿条件 193

8.2.2 煤柱稳定性及充实率设计 194

8.2.3 固体充填回收房式煤柱采场矿压显现分析 195

8.2.4 综合机械化充填回收房式煤柱系统与装备 196

8.3 长壁机械化掘巷充填开采工程设计 210

8.3.1 矿井概况与地质采矿条件 210

8.3.2 长壁掘巷充填开采合理煤柱宽度选取 210

8.3.3 长壁机械化掘巷充填开采方案 216

参考文献 230