1绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.1.1研究背景 1
1.1.2课题的提出 2
1.1.3课题研究的意义 3
1.1.4研究试验区情况区简介 4
1.2研究现状 6
1.2.1工作面底板突水的机理 6
1.2.2工作面底板突水的数值模拟研究 8
1.2.3工作面底板突水相关影响因素研究 9
1.2.4工作面底板突水监测方法研究 13
1.3本书研究思路及主要内容 14
1.4本书出版的目的 14
2条带开采工作面底板的力学解析 15
2.1基本原理 15
2.1.1半无限平面边界上受垂直集中力的作用 15
2.1.2半无限平面边界上受分布载荷的作用 16
2.2条带开采工作面底板应力计算 17
2.2.1条带煤柱荷载计算 17
2.2.2条带煤柱荷载强度计算 18
2.2.3条带开采底板的应力解析 19
2.3工作面底板不同位置应力分析 21
2.4不同采留比的工作面底板应力分析 24
2.5工作面底板在水压力作用下破裂导水的断裂力学分析 26
2.6本章小结 28
3工作面底板突水的数值模拟研究 29
3.1大型有限元软件ANSYS简介 29
3.2模型的建立及参数选择 29
3.2.1模型建立 29
3.2.2应力和边界条件 30
3.2.3材料性质与格网划分 31
3.3不同开采步骤的模拟结果 32
3.3.1不同的开采步距模拟方案 32
3.3.2应力变化情况 32
3.3.3应变变化情况 37
3.4工作面的采留比与底板突水的关系数值模拟 41
3.5工作面底板裂隙带应力强度因子的数值方法计算 47
3.5.1计算思路及模型建立 47
3.5.2有限元计算过程及结果 49
3.5.3结果分析 51
3.6本章小结 52
4工作面底板突水数理统计及ANN突水预测 54
4.1工作面底板突水数理统计研究的意义 54
4.2工作面底板突水的相关因素统计分析 54
4.2.1资料收集情况 54
4.2.2断层对底板突水的影响 56
4.2.3工作面宽度对工作面底板突水的影响 57
4.2.4地下水压力、隔水层厚度与工作面底板突水的关系 58
4.2.5底板岩层组与工作面底板突水的关系 60
4.3工作面突水的神经网络判别系统 61
4.3.1 ANN简介 61
4.3.2神经网络的选择 62
4.3.3网络设计 62
4.3.4神经网络的训练与预测 64
4.3.5应用界面的建立 68
4.3.6应用实例 68
4.4本章小结 70
5工作面底板突水监控方法的基础研究 71
5.1运用工作面底板岩层角位移监控工作面底板突水的相关理论 71
5.1.1开采过程的工作面顶底板变化规律 71
5.1.2角位移临界值作为岩层破坏突水的理论依据 72
5.1.3工作面底板岩层角位移与其破坏导水关系的数值模拟分析 75
5.1.4岩层角位移与其破坏导水关系的室内测试 80
5.1.5岩层角位移与其破坏导水关系的实例 84
5.2工作面底板突水的网络并行电法监测基本原理 86
5.2.1基本原理 86
5.2.2分析原理 87
5.3微震监测的基本原理 94
5.4多种方法的综合运用 95
5.5本章小结 95
6监测仪器设备 97
6.1网络并行电法系统 97
6.1.1网络并行电法技术概述 97
6.1.2网络并行电法监测系统 100
6.2角位移监测系统 104
6.2.1角位移检测原理 104
6.2.2 HZI—J101S系列多点角位移监测系统 105
6.3微震监测系统 109
6.3.1微震监测原理 109
6.3.2微震监测系统 110
6.4本章小结 116
7工作面底板突水监控实践 117
7.1概述 117
7.1.1矿区概况 117
7.1.2观测工区地质及水文地质特征 117
7.1.3研究目的与任务 120
7.2监测系统设计与施工 120
7.2.1监测系统设计 120
7.2.2安装监测系统 123
7.2.3选用的仪器设备 126
7.3数据采集与处理 126
7.3.1数据采集 126
7.3.2数据处理 130
7.4分析与解释 135
7.4.1埠村煤矿9113工作面底板破坏变形综合观测成果分析与解释 135
7.4.2埠村煤矿9115工作面底板破坏变形综合观测成果分析与解释 162
7.4.3埠村煤矿9115工作面开采对9113工作面破坏的叠加效果分析 172
7.5本章小结 174
8主要结论及应用展望 176
8.1主要结论 176
8.2应用展望 177
8.2.1监测方法应用展望 177
8.2.2 ANN突水预报方法应用展望 177
参考文献 178