第一章 美国长壁开采概述 1
1.1 引言 3
1.2 高产、高效长壁工作面的要求和限制条件 4
1.3 长壁工作面布置 5
1.4 开采技术 8
1.5 美国长壁工作面的特点及发展趋势 11
1.6 高产工作面的管理及人力因素 19
参考文献 19
第二章 长壁工作面布置设计考虑的因素 21
2.1 引言 23
2.2 长壁工作面布置考虑的一般因素 23
2.2.1 煤炭储量 23
2.2.2 长壁工作面尺寸 23
2.2.3 地质条件 23
2.2.4 原岩（水平）应力 25
2.2.5 多煤层开采 26
2.2.6 河流、溪流或线性地貌 26
2.2.7 石油或天然气井 27
2.2.8 地表沉陷 27
2.3 长壁工作面模拟 28
2.4 岩层控制考虑因素 31
参考文献 32
第三章 岩层的力学性质 35
3.1 引言 37
3.2 上覆岩层的运动 37
3.2.1 直接顶 39
3.2.2 老顶 44
3.2.3 长壁工作面上覆岩层运动的时序 45
3.2.4 岩层层序的影响 49
3.2.5 时间和长壁工作面推进率的影响 51
3.3 支承压力、采空区冒落和巷道变形 51
3.3.1 计算机模型 51
3.3.2 现场测试 53
参考文献 62
第四章 工作面巷道掘进 65
4.1 引言 67
4.2 巷道掘进系统的布置及比较 68
4.2.1 双巷系统 68
4.2.2 三巷系统 69
4.2.3 四巷系统 69
4.3 巷道掘进方法及设备 69
4.3.1 变位掘进法 69
4.3.2 原位掘进法 70
4.4 巷道掘进中煤柱系统类型的调查 72
4.5 巷道间煤柱与隔离煤柱的设计 75
4.5.1 回采巷道和回风系统的巷道间煤柱 75
4.5.2 隔离煤柱 77
4.6 顶板支护 77
4.6.1 工作面运输巷 77
4.6.2 工作面回风巷 78
4.7 影响掘进速度的因素 81
4.7.1 巷道数目 81
4.7.2 煤柱尺寸 81
4.8 工作面巷道日掘进长度的确定 81
4.9 巷道掘进系统示例 84
4.10 长壁工作面煤炭采出率的计算 88
参考文献 91
第五章 液压支架概述 93
5.1 液压支架简介 95
5.1.1 框架式 95
5.1.2 支撑式支架 96
5.1.3 支撑掩护式支架 96
5.1.4 掩护式支架 96
5.2 两柱掩护式支架 98
5.2.1 为什么使用两柱掩护式支架 98
5.2.2 现代化两柱掩护式支架一般特征 100
5.3 掩护式支架构件 102
5.3.1 承载部件 103
5.3.2 液压缸 104
5.3.3 控制和操作构件 107
5.3.4 附属装置 109
5.3.5 电液控制 112
5.3.6 液压液体及其供液系统 112
5.4 电子液压控制系统 121
5.4.1 掩护式支架控制系统 121
5.4.2 支架控制系统布置 125
5.4.3 支架运行模式 127
5.4.4 工作面可视化 131
5.5 掩护式支架性能 131
5.5.1 支架工作阻力与初撑力关系 131
5.5.2 支架支撑循环 133
5.5.3 支柱压力的应用 136
5.5.4 支架性能评价方法 139
参考文献 143
第六章 液压支架的设计与选型 145
6.1 引言 147
6.2 支架设计原理 147
6.3 液压支架构件总体尺寸初步确定 149
6.3.1 采高 149
6.3.2 前方无支柱区 149
6.3.3 通风要求 149
6.3.4 其他因素 150
6.4 支架外部荷载确定 150
6.4.1 顶板荷载合力作用位置 150
6.4.2 顶板荷载确定 152
6.5 支架顶梁和底板荷载 157
6.5.1 顶梁合力 157
6.5.2 底座底板压力 160
6.5.3 实验室试验确定支架顶梁和底板压力分布 163
6.5.4 必要的主动水平作用力 164
6.6 支架底板承载能力确定 165
6.6.1 承载能力的定义和理论 165
6.6.2 底板承载能力测定 168
6.6.3 承载能力影响因素 168
6.7 偏心荷载作用下支架抗扭强度 169
6.8 液压支架静态分析 170
6.9 大尺寸支架模型和电液控元件试验 170
6.9.1 掩护式支架结构 170
6.9.2 电子和液压元件 172
参考文献 174
第七章 煤炭开采——采煤机开采 177
7.1 引言 179
7.2 采煤机长壁工作面设备布置 180
7.3 双滚筒采煤机 183
7.3.1 模型和主要部件 183
7.3.2 采煤机的开采高度 187
7.4 采煤机的截割滚筒和性能 187
7.4.1 截割滚筒 187
7.4.2 截齿的类型 191
7.4.3 影响采煤机性能的因素 192
7.4.4 评价采煤机性能的参数 195
7.4.5 控制采煤机性能的运行参数 197
7.5 采煤机的安装功率 199
7.5.1 采煤机的功率要求 199
7.5.2 采煤机功率能力确定的实例 199
7.6 采煤机的牵引 203
7.6.1 牵引的类型 203
7.6.2 牵引速度的选择和控制 205
7.7 采煤机的截割方法 206
7.7.1 双向割煤方法 207
7.7.2 单向截割方法 208
7.7.3 双向割煤的产量计算 213
7.7.4 采煤机割煤能力和刮板输送机运输能力的计算 217
7.8 采煤机的煤炭装载 219
7.8.1 计算滚筒的装煤能力 219
7.8.2 装煤效率的影响因素 220
7.8.3 其他装载设备 222
7.9 采煤机的自动化 222
7.9.1 煤／岩界面探测器 222
7.9.2 自动化采煤机系统 223
参考文献 226
第八章 煤炭开采——刨煤机开采 229
8.1 引言 231
8.2 长壁开采刨煤或割煤 232
8.2.1 煤层厚度和特征 232
8.2.2 用现场测定法确定煤体的可刨性 232
8.3 刨煤机工作面设备配置 235
8.4 刨煤机类型 238
8.4.1 基座式刨煤机 238
8.4.2 滑行式刨煤机 238
8.5 刨煤机的基本要素 241
8.5.1 刨煤机理 241
8.5.2 刨刀结构 242
8.5.3 刨速 243
8.5.4 牵引力 245
8.5.5 驱动功率 246
8.6 刨煤机的操作 247
8.6.1 刨煤机的行程控制 247
8.6.2 刨深的控制——递增控制法 248
8.6.3 刨煤机的水平控制 249
8.6.4 刨煤的高度控制 251
8.6.5 刨煤机组的锚固 251
8.6.6 刨落煤的尺寸 251
8.7 刨煤机的适用条件 252
8.7.1 煤层硬度及可切性 252
8.7.2 底板条件 253
8.7.3 煤层结构 254
8.7.4 断层 254
8.7.5 顶板条件 255
8.7.6 采高 256
8.7.7 煤层倾角 256
8.8 小结 257
参考文献 257
第九章 煤炭运输系统 259
9.1 引言 261
9.2 煤炭运输系统的布置 261
9.3 可弯曲刮板输送机的主要部件 263
9.3.1 交叉结构-机头驱动 263
9.3.2 机尾部 267
9.3.3 溜槽 268
9.3.4 挡煤板和铲煤板 271
9.3.5 刮板链 271
9.4 可弯曲刮板输送机的选择 275
9.4.1 双边链 275
9.4.2 刮板运输机输送能力的决定因素 275
9.4.3 功率需求的测定 276
9.4.4 链条预张力的确定和维护 279
9.5 煤炭传输系统 283
9.5.1 煤炭自刮板输送机转入桥式转载机 283
9.5.2 桥式转载机 284
9.5.3 胶带运输机 285
9.5.4 箕斗提升系统 285
9.5.5 井下储煤仓 287
9.6 刮板输送机的运行与维护 289
9.6.1 刮板运输机的运行 289
9.6.2 刮板输送机的维护 290
9.6.3 调链和换链 290
参考文献 291
第十章 长壁采煤法在实际应用中的一些问题 293
10.1 液压支架基本性能要求 295
10.2 破碎顶板的控制 296
10.2.1 顶板冒落空穴的控制 296
10.2.2 聚氨基甲酸乙酯注浆法 297
10.2.3 长壁工作面的垮落 298
10.3 双柱支架与四柱支架和垛式支架 298
10.4 准确测定液压支柱压力的方法 301
10.5 预掘工作面设备回收巷 302
10.5.1 简述 302
10.5.2 工作面设备回收巷支护方法 303
10.5.3 支护设计考虑因素 304
10.6 坚硬顶板条件下的长壁开采 305
10.7 割煤过断层 307
10.8 油气井保护煤柱设计 310
10.9 长壁工作面的快速推进和缓慢推进 311
10.9.1 两种对立观点 311
10.9.2 加快或减小工作面推移速度 312
10.9.3 相向推进长壁工作面间的煤柱稳定性 314
10.10 底煤、硬工作面、松软底板和刮板输送机爬行等问题及解决办法 314
10.10.1 底煤 314
10.10.2 坚硬工作面 315
10.10.3 松软底板 316
10.10.4 刮板输送机的滑动 318
10.11 高水平应力下T型交叉点巷道稳定性 318
10.11.1 简述 318
10.11.2 二次主应力方向的改变 319
10.11.3 二次主应力大小的变化 319
10.11.4 区段运输巷稳定性分析 322
10.11.5 总结 325
参考文献 325
第十一章 通风、瓦斯、煤尘与噪声的控制 327
11.1 引言 329
11.1.1 发展方向 329
11.1.2 通风、瓦斯及煤尘控制方案 329
11.2 通风 330
11.2.1 采空区与边界通风系统 330
11.2.2 无边界回风巷时的通风系统 332
11.2.3 通风测定和要求 334
11.3 瓦斯控制 335
11.3.1 简述 335
11.3.2 瓦斯的形成 335
11.3.3 控制瓦斯涌出的因素 336
11.3.4 瓦斯抽放 337
11.4 煤尘防治 347
11.4.1 煤尘的定义、危害和来源 347
11.4.2 煤尘防治方法 348
11.4.3 美国长壁工作面煤尘防治实践 354
11.4.4 风速和煤尘分布的测量和模拟 355
11.5 噪声控制 358
11.5.1 定义和背景 358
11.5.2 噪声控制 359
11.5.3 噪声来源和长壁工作面上的噪声控制 359
参考文献 360
第十二章 长壁工作面搬迁 363
12.1 引言 365
12.2 搬迁前准备工作 366
12.2.1 长壁工作面搬迁目标 366
12.2.2 预先计划 366
12.2.3 职工组织和培训 366
12.2.4 材料供应、工具和设备的准备 367
12.2.5 运输路线和通信系统 368
12.3 搬迁准备 370
12.3.1 建立设备回收巷 370
12.3.2 预先掘出设备回收巷 374
12.3.3 设备检查与维修 374
12.4 搬迁过程 374
12.4.1 搬迁程序 374
12.4.2 拆除运输机机头、机尾和转载机及胶带输送机尾 375
12.4.3 单轨道的拆除 375
12.4.4 采煤机拆除和运送 376
12.4.5 链条的拆除 376
12.4.6 输送机溜槽的拆除 377
12.4.7 支架的撤出和运送 377
12.5 新工作面开切巷设备安装 381
12.5.1 安装准备 381
12.5.2 安装顺序 382
参考文献 382
第十三章 长壁开采系统控制与配电 383
13.1 引言 385
13.2 电力分布 385
13.2.1 电力分布电路 385
13.2.2 变电站与电力中心 392
13.2.3 典型的长壁开采配电 392
13.2.4 长壁工作面照明系统 394
13.3 长壁开采系统控制 396
参考文献 400
第十四章 地表沉陷 401
14.1 引言 403
14.2 地表移动特征 403
14.2.1 地表移动盆地 403
14.2.2 长壁开采中的地表移动和变形 406
14.2.3 地表下沉速度 408
14.3 地质和采矿因素的影响 409
14.4 沉陷预测、评价和减缓措施 411
14.4.1 简述 411
14.4.2 沉陷影响的评价 412
14.4.3 减缓措施 414
14.4.4 减缓实例 416
14.5 对地表和地下水的影响 422
14.5.1 长壁开采及对地下水影响的一般概念 422
14.5.2 长壁开采对地表水和地下水的影响 422
参考文献 427
附录 429