第1章 研究概述 1
1.1研究背景 1
1.1.1神东矿区短壁连采顶板控制发展阶段 1
1.1.2全垮落法短壁连采需解决的主要问题 2
1.2研究内容 3
1.3研究方法与技术路线 3
第2章 榆家梁42209顶板全垮落法短壁连采顶板控制 5
2.1监测目的和内容 5
2.1.1监测目的 5
2.1.2监测内容 5
2.1.3监测人员与时间 7
2.2试验区域概况和监测方案 8
2.2.1现场试验条件 8
2.2.2监测方案 10
2.2.3监测工作统计 11
2.3顶板运动及其控制实践 12
2.3.1顶板运动规律 12
2.3.2极限回采面积 31
2.3.3回采方案优化 34
2.3.4顶板控制技术 35
2.3.5回采率分析 38
2.4本章小结 38
第3章 短壁连采顶板运动与极限面积理论计算 40
3.1神东矿区短壁连采采场覆岩分类 40
3.1.1单一复合关键层结构——厚冲积层薄基岩 48
3.1.2多层关键层结构——薄冲积层厚基岩 49
3.1.3含有复合关键层的多层关键层结构——厚冲积层厚基岩 49
3.2短壁连采采场的关键层判别 50
3.2.1短壁连采采场的关键层位置判别 51
3.2.2短壁采场单一组合关键层结构形成条件、判别以及载荷和极限面积 53
3.2.3含有复合关键层的多层关键层判别 55
3.3单一复合关键层（两关键层）结构顶板运动及控制 56
3.3.1榆家梁矿42209短壁连采工作面概况 56
3.3.2榆家梁矿42209短壁连采工作面上覆关键层结构 57
3.3.3强放以后的顶板运动规律 60
3.3.4单一复合关键层结构短壁连采顶板控制措施 61
3.4薄表土层多关键层结构顶板运动及控制 61
3.4.1上湾矿51203CL短壁连采概况 62
3.4.2上湾矿51203CL短壁连采工作面上覆关键层结构 65
3.4.3上湾强放后的顶板极限悬顶面积计算 66
3.4.4薄表土层多层关键层结构短壁连采顶板控制措施 66
3.5厚表土层多关键层结构顶板运动及控制 67
3.5.1大柳塔煤矿12406-3切眼外侧旺采区概况 67
3.5.2大柳塔煤矿12406-3切眼外侧旺采上覆关键层结构 68
3.5.3厚表土层多层关键层结构短壁连采顶板控制措施 70
3.6三角形、梯形短壁连采块段顶板极限悬顶面积计算 70
3.6.1三角形顶板极限悬顶面积 72
3.6.2梯形顶板极限悬顶面积计算 72
3.6.3计算实例——榆家梁42213短壁连采块段 73
3.7本章小结 81
第4章 短壁连采覆岩运动与应力分布数值模拟 82
4.1数值仿真原理 82
4.1.1 FLAC3D程序计算方法 82
4.1.2 FLAC3D基本功能和特征 83
4.1.3软件的优点 83
4.1.4五种计算模式 84
4.1.5多种结构形式 84
4.1.6强大的前后处理功能 85
4.2采场数值建模 85
4.2.1弹性阶段 86
4.2.2塑性阶段 86
4.3模拟方案 87
4.3.1模拟方案 87
4.3.2主要研究内容 89
4.4模拟结果分析 89
4.4.1方案Ⅰ——切块后退式 89
4.4.2方案Ⅱ——切块前进式 102
4.4.3方案Ⅲ——支巷后退式 107
4.5本章小结 117
第5章 短壁连采覆岩组合运移规律相似材料模拟研究 119
5.1相似材料模拟实验目的 119
5.2相似材料模拟实验原理 120
5.2.1几何相似 120
5.2.2容重及强度相似 120
5.2.3初始动力状态相似 120
5.2.4边界条件相似 121
5.2.5时间相似常数 121
5.3实验模型设计 121
5.3.1相似参数的确定 121
5.3.2相似材料配比 122
5.3.3模型监测设计 123
5.3.4模型制作 124
5.4短壁连采覆岩组合运动规律与支承压力分布 125
5.4.1工作面开挖初期阶段 126
5.4.2直接顶初次冒落阶段 128
5.4.3覆岩关键层组合初次断裂阶段 129
5.4.4顶板周期来压阶段 131
5.4.5综合结果分析 131
5.5本章小结 132
第6章 通风与安全 133
6.1通风风路畅通性 133
6.1.1 42209工作面通风概况 133
6.1.2通风通道 133
6.2现场实测研究 134
6.2.1通风监测布置方案 134
6.2.2监测结果分析 135
6.2.3采空区自燃发火危险性分析 136
6.2.4采空区温度变化 139
6.3采空区瓦斯运移规律数值模拟 140
6.3.1模拟软件ANSYS CFD/CFX 140
6.3.2模拟结果分析 141
6.4采硐通风安全分析 144
6.4.1采硐内气体成分实测 144
6.4.2硐口硐底风流流动 144
6.4.3煤机司机位置 146
6.4.4神东多年安全实践 147
6.5本章小结 148
第7章 全垮落法短壁连采安全评价 149
7.1顶板控制的安全性评价 149
7.1.1评价因素及评分标准 149
7.1.2 42209工作面的各评价因素分值 152
7.1.3顶板全垮落法短壁连采工作面顶板安全评价 153
7.1.4顶板全垮落法短壁连采顶板条件分析 154
7.2通风安全评价 154
7.2.1评价原理 154
7.2.2主要影响因素分析及评价函数建立 155
7.2.3通风安全评价及适用条件 159
7.3本章小结 159
第8章 主要研究结论 161
8.1顶板控制方面 161
8.2通风安全方面 162
主要参考文献 163