目录 1
前言 1
1 东北煤矿区采煤地表沉陷与治理状况 1
1.1 采煤地表沉陷与治理概况 1
1.1.1 东北及内蒙古东部煤炭资源分布简介 1
1.1.2 新中国成立前掠夺式开采概况 1
序 1
1.1.3 新中国成立后采煤地面保护概况 2
1.2 矿区地表移动与变形观测 2
1.2.1 地表移动观测概况 2
1.2.2 观测资料统计与评价 3
1.3 保护煤柱留设状况 3
1.3.1 留设保护煤柱的对象及圈定依据 3
1.3.2 保护煤柱留设方面存在的问题 4
1.4 建筑物、水体、铁路下压煤及开采情况 4
1.4.1 建筑物、水体、铁路下压煤状况 5
1.4.2 建筑物、水体、铁路下采煤状况 7
1.5 地表移动观测与压煤开采组织管理 7
2 东北煤矿区地表移动观测资料综合分析与成果 9
2.1.1 矿区地质特征简介 9
2.1 矿区地质采矿条件简述 9
2.1.2 观测站采矿特征简述 11
2.2 地表移动观测简介 11
2.2.1 观测线概况 11
2.2.2 观测数据处理 11
2.2.3 观测精度 11
2.3 地表移动与变形基本规律 12
2.3.1 矿区地表移动与变形分布形态 12
2.3.2 矿区地表移动与变形表达式 15
2.4 地表移动参数确定方法 16
2.4.1 一般参数的确定方法 16
2.4.3 参数分析中数据取舍原则 17
2.5 地表移动一般参数及分析 17
2.5.1 松散层移动角 17
2.4.2 特定参数的确定方法 17
2.5.2 边界角 18
2.5.3 移动角 25
2.5.4 裂缝角 33
2.5.5 充分采动角 36
2.5.6 最大下沉角 38
2.5.7 超前影响角和最大下沉速度滞后角 40
2.5.8 地表最大下沉速度 41
2.6 地表移动特定参数与分析 43
2.6.1 地表下沉系数 43
2.6.2 地表水平移动系数 48
2.6.3 主要影响角正切 49
2.6.4 开采影响传播角 54
2.6.5 拐点偏距 58
2.7 对东北煤矿区地表移动观测资料综合分析的结论 62
3 东北煤矿区煤层覆岩破坏观测及其规律 63
3.1 覆岩破坏特征及最终形态 63
3.1.1 覆岩破坏类型 63
3.1.2 覆岩破坏特征 63
3.1.3 覆岩破坏范围最终形态 70
3.2 覆岩离层分布的时空规律 71
3.2.1 覆岩离层带的形成机理 71
3.2.3 覆岩离层带分布时空规律 72
3.2.2 覆岩离层力学平衡结构 72
3.2.4 离层分布影响因素 75
3.3 地表破坏与覆岩破坏的关系及区别 78
4 地表及岩层移动与变形的相似材料模拟 80
4.1 相似理论概述 80
4.2 相似材料配比与模型制作工艺 82
4.2.1 对相似材料的基本要求与分类 82
4.2.2 相似材料选择 83
4.2.3 相似材料配比 83
4.2.4 相似比例尺的选择及模型制做工艺 89
4.3 相似模型位移、应力的观测方法 91
4.3.1 透镜观测法 91
4.3.2 传感器观测法 93
4.4 相似材料模拟实例 96
4.4.1 综放开采覆岩破坏模拟 96
4.4.2 覆岩离层分布规律模拟 98
4.4.3 井筒变形与破坏模拟 101
4.4.4 露天边坡稳定性模拟 104
4.4.5 条带法开采引起的地表移动模拟 107
4.4.6 节理岩体采动沉陷的模拟 112
4.5 关于相似材料模拟方法的认识 114
5.1 采动岩体的力学属性与模型 116
5 采动岩体变形的数值分析 116
5.1.1 采动岩体的力学属性 116
5.1.2 采动岩体的力学模型 116
5.2 煤矿立井采动变形有限元法数值分析 117
5.2.1 数学模型建立 117
5.2.2 阜新五龙东风井变形的弹塑性有限元数值分析 122
5.3 采动井筒变形的空间弹塑性节理有限元法模拟 125
5.3.1 空间弹塑性节理有限单元模型建立 125
5.3.2 三维八节点弹塑性节理有限元法原理 127
5.3.3 辽源西安立井破坏研究 134
5.4.1 离散单元法的基本理论 137
5.4 覆岩离层的离散单元法数值分析 137
5.4.2 离散单元程序的计算机实施与特殊处理 141
5.4.3 岩层离层时空分布过程分析 143
5.5 对离散单元法模拟覆岩变形破坏的认识 146
6.1.2 地表塌陷坑对井下重大危害事故纪实 148
6.1 浅部开采地表塌陷及危害情况调查 148
6.1.1 地表塌陷概况 148
6 浅部开采地表塌陷对矿井生产的危害及其治理 148
6.1.3 地表塌陷坑调查 149
6.2 塌陷坑对井下危害程度分析 151
6.2.1 矿区地表塌陷坑分类 151
6.2.2 塌陷坑对井下危害程度分析 153
6.3 大明一矿地面塌陷坑治理 153
6.3.1 塌陷坑治理的原则和方针 153
6.3.2 防止积水溃入井下的塌陷坑治理 153
6.3.3 对井下无透水威胁地面塌陷坑的治理 154
6.4 小结 155
7 东北煤矿区建筑物及大户群村庄下采煤 157
7.1 建筑物下采煤概况 157
7.2 建（构）筑物下采煤的深厚比条件分析 158
7.3 建（构）筑物下采煤的建筑结构措施 159
7.4 用活动基础调平变形房屋的理论与实践 160
7.4.1 活动基础的设计原则 160
7.4.2 活动基础的安装与调试 161
7.4.3 应用实例 162
7.5.1 设计要点 165
7.5 抗采动变形结构房屋设计 165
7.5.2 建筑物承受附加作用力的计算方法 166
7.5.3 钢筋混凝土圈梁的受力和配筋计算 168
7.5.4 设计实例 171
7.6 对建筑物下采煤的认识与体会 177
8.1 铁路下采煤概况 179
8.1.1 概况 179
8 东北煤矿区铁路下采煤 179
8.2 本溪矿区沈（阳）丹（东）铁路煤柱试采 180
8.2.1 铁路煤柱试采条件概况 180
8.1.2 铁路下采煤条件分析 180
8.2.2 试采工作要求与安全措施 182
8.3 地下采煤引起铁路路基及上部建筑移动变形规律 185
8.3.1 地下采煤引起铁路路基移动变形特征 185
8.3.2 铁路路基移动变形与采煤条件的关系 186
8.4 试采区铁路路基移动与变形预计 186
8.4.1 预计的起始数据和预计参数选取 186
8.4.2 预计内容 188
8.4.3 移动与变形预计结果 188
8.4.4 路基下沉速度预计 190
8.4.5 预计结果的比较与分析 191
8.5 沈丹线铁路下采煤的路基及轨道观测工作 191
8.5.1 观测线的布设 191
8.5.2 观测内容与观测精度分析 191
8.5.3 路基和线路移动结果 192
8.6.1 路基采动结果分析 193
8.6 路基和上部建筑采动影响分析 193
8.6.2 桥涵及高柱信号采动影响分析 198
8.7 沈丹线采动的路基与线路维修工作 200
8.6.3 对沈丹线采动后果的认识 200
8.8 试采工作的经济效益分析 201
8.9 对东北煤矿区铁路下采煤工作的认识 202
9 采动地表沉陷控制研究 203
9.1 采动地表沉陷控制目的与方法分类 203
9.1.1 地表沉陷控制目的与意义 203
9.1.2 地表沉陷控制方法分类 203
9.2.2 东北矿区充填采空区法建筑物下采煤实践 204
9.2.1 充填开采法地表下沉系数 204
9.2 充填采空区法控制地表沉陷 204
9.3 条带开采法控制地表沉陷 207
9.3.1 条带开采方法简介 207
9.3.2 条带宽度设计原则 208
9.3.3 条带开采法采留宽度设计 208
9.3.4 东北煤矿区条带法开采控制地表下沉实践 210
9.4 覆岩离层带充填控制地表沉陷 214
9.4.1 离层带充填技术概述 214
9.4.3 高压注浆井设计 215
9.4.2 采动覆岩离层带分布 215
9.4.4 注浆站及其主要设备 216
9.4.5 充填材料选择 218
9.4.6 注浆量计算 219
9.4.7 注浆量与注浆泵压力匹配 220
9.4.8 注浆工艺与要求 222
9.5 离层充填控制地表沉陷效果分析 222
9.5.1 抚顺矿区覆岩离层充填效果分析 222
9.5.2 大屯矿区离层充填效果分析 225
9.5.3 新汶矿区离层充填效果分析 225
9.5.4 兖州矿区离层充填实践 226
9.5.5 丰城矿区离层充填实践 228
9.6 关于覆岩与地表沉陷控制技术的几点认识 229
10.1.1 井筒采动变形破坏调查 230
10 煤矿井筒采动变形破坏研究 230
10.1 我国煤矿井筒采动破坏特征及分类 230
10.1.2 我国煤矿井筒保护煤柱开采情况 232
10.1.3 煤矿井筒采动破坏特征及分类 232
10.2 井筒保护煤柱留设不合理导致井筒变形 233
10.2.1 井筒变形特征 233
10.2.2 采场围岩变形分布 234
10.2.3 井筒变形破坏机理 236
10.2.4 阜新五龙矿东风井采动变形实例分析 237
10.3.2 井筒破坏机理 241
10.3 岩体弱面采动导致井筒破坏 241
10.3.1 井筒破坏特征 241
10.3.3 采动岩体沿弱面滑动判据 244
10.3.4 本溪彩屯矿立井及工业场地煤岩柱整体滑移实例分析 253
10.3.5 辽源西安立井采动变形实例分析 260
10.4 山区地表滑坡导致井筒错断 264
10.4.1 井筒破坏特征 264
10.4.2 井筒破坏机理 264
10.4.3 山区地表滑坡导致井筒错断实例 266
10.5 深部开采支承压力引起的立井损坏 268
10.6 立井采动损坏研究中应考虑的其它因素 270
10.7 井筒变形破坏的修复措施 271
10.7.1 井壁破坏的修复措施 271
10.7.2 井筒设备变形修复措施 273
10.8 立井采动损坏的综合评价体系 274
10.8.1 影响立井采动损坏的因素 274
10.8.2 综合评价模型建立 274
10.8.3 评价因子的确定 276
10.8.4 立井采动损坏评价 279
10.8.5 评价实例 280
主要参考文献 285