深部开采预防巷道滞后突水技术与实践

前言

第1章 绪论

1．1 巷道滞后突水研究的意义

1．1．1 研究目的与意义

1．1．2 巷道滞后突水分析

1．1．3 巷道滞后突水原因分析

1．2 国内外研究现状

1．3 本书主要内容

参考文献

第2章 深部岩石力学性质试验

2．1 常规岩石力学参数测试

2．1．1 试验系统简介

2．1．2 标准岩石的试件

2．1．3 试样制备

2．1．4 岩石拉伸试验

2．1．5 岩石单轴压缩试验

2．1．6 岩石三轴压缩试验

2．1．7 顶板冲击倾向性分析

2．1．8 试验结果分析

2．2 断层物质蠕变试验

2．2．1 试验日的及试验内容

2．2．2 断层物质蠕变试验结果

2．2．3 F0断层物质蠕变试验成果分析

2．3 小结

参考文献

第3章 深部原岩应力及采动应力场特征

3．1 地应力概述

3．1．1 地应力的成因

3．1．2 地应力的影响因素

3．2 地应力实测方法

3．2．1 地应力测量原理及方法

3．2．2 应力解除法实测的主要过程

3．2．3 钻孔应力解除法的应力计算

3．3 华泰公司深部地应力实测

3．3．1 原岩应力测点布置及测试

3．3．2 原岩应力实测结果分析

3．4 范各庄矿地应力实测

3．4．1 范各庄矿地应力

3．4．2 地应力测量结果分析

3．5 采动应力场特征

3．5．1 围岩应力分布规律

3．5．2 采动支承压力分布规律

3．5．3 煤层底板应力状态分布规律

3．6 小结

参考文献

第4章 深部巷道断裂滞后突水机制

4．1 巷道时效突水类型

4．2 巷道断裂突水

4．3 断裂构造发育特征

4．3．1 断裂构造的主要成因类型

4．3．2 断层形成机制及力学解释

4．3．3 矿井断裂构造展布的基本规律

4．3．4 褶皱构造与断裂构造的关系

4．3．5 断裂构造对突水的影响

4．3．6 断裂构造区内的突水原理

4．3．7 断层水文地质类型

4．4 断裂破碎带物质的岩体结构力学效应

4．4．1 断裂破碎带物质的岩体结构效应

4．4．2 断裂破碎物质的力学效应

4．5 断裂活化滞后突水机制

4．5．1 采场断裂活化机理分析

4．5．2 断裂微结构面扩展机制

4．5 3断层活化分析

4．6 承压水导升机理

4．6．1 承压水底板损伤破坏模型

4．6．2 承压水的力学效应分析

4．6．3 承压水导升的溶蚀机理

4．6．4 承压水在断裂突水中的作用

4．7 小结

参考文献

第5章 优化支护参数预防巷道滞后突水机理

5．1 差异流动变形破坏

5．1．1 差异流动破坏

5．1．2 原位蠕变试验中差异流动变形破坏现象

5．1．3 差异流动变形类型划分

5．2 差异流动变形与巷道围岩变形

5．3 巷道围岩变形与突水的关系

5．4 深部巷道支护与巷道围岩变形

5．5 优化支护参数预防巷道滞后突水机理

5．5．1 巷道支护与突水时间效应分析

5．5．2 防突措施

5．5．3 优化支护参数预防滞后突水机理

5．6 小结

参考文献

第6章 深部巷道锚杆支护参数设计

6．1 深部采区开采地质条件

6．1．1 煤层特征

6．1．2 矿井水文地质

6．2 深部巷道掘进与支护技术

6．2．1 巷道掘进与支护方法

6．2．2 巷道支护方案

6．3 锚杆支护参数设计理论

6．3．1 锚杆支护设计的基础资料

6．3．2 锚杆支护形式与主要参数选择

6．3．3 辅助支护

6．4 扩大区三采区锚杆支护参数设计

6．4．1 设计所需基本参数

6．4．2 计算结果及巷道支护施工图

6．5 锚杆支护参数优化数值模拟

6．5．1 支护优化设计

6．5．2 锚杆支护参数优化

6．5．3 支护方案确定

6．6 巷道矿压观测方案及分析

6．6．1 巷道矿压观测内容

6．6．2 观测方案

6．6．3 315轨道下山矿压数据分析

6．6．4 31511东上巷离层观测

6．7 小结

参考文献

第7章 断层破碎带富水性探测与注浆加固技术

7．1 工程背景

7．1．1 含水层及隔水层

7．1．2 断层导水性

7．1．3 地下水动态特征

7．2 岩层富水性探测技术与方法

7．2．1 高密度直流电阻率探测法

7．2．2 工作面直流电透视法

7．2．3 矿井瞬变电磁法

7．3 瞬变电磁法探测技术

7．3．1 瞬变电磁法技术简介

7．3．2 矿井瞬变电磁探测方法

7．3．3 探测方案设计

7．3．4 资料处理解释与探测成果

7．4 钻探注浆加固方案设计

7．4．1 钻探注浆加固位置

7．4．2 注浆施工方法

7．5 小结

参考文献

第8章 巷道矸石充填技术与实践

8．1 阳城煤矿矸石充填背景

8．2 矸石充填置换方案的设计与选择

8．2．1 矸石充填方案

8．2．2 充填方案设计

8．2．3 设计方案比较

8．3 贮矸空间尺寸设计

8．3．1 方案设计总体思路

8．3．2 贮矸空间尺寸设计

8．4 护巷煤柱宽度理论设计

8．5 护巷煤柱宽度数值模拟

8．5．1 数值模型的建立

8．5．2 数值计算结果

8．6 充填巷合理开掘顺序优化设计

8．6．1 充填区域充填巷的布置原则

8．6．2 充填巷两侧煤柱支承应力分布

8．6．3 充填巷开掘顺序优化

8．7 矸石充填工艺和巷采系统布置

8．7．1 矸石充填机设计

8．7．2 矸石充填工艺

8．8 充填巷支护设计

8．8．1 充填巷道支护设计

8．8．2 支护工艺

8．9 现场应用效果数值模拟

8．9．1 应力分布及影响范围

8．9．2 塑性区分布

8．9．3 位移变化量

8．9．4 应力变化量

8．10 小结

参考文献

彩图 2100433B

《深部开采预防巷道滞后突水技术与实践》基于深部开采工程背景，通过深部岩体力学常规试验和断层破碎带蠕变试验，探讨了深部岩石力学性质及其与突水有关的变形破坏特征。根据现场实测和理论分析，研究了深部地应力场特征及采动应力场特征。从断裂构造发育特征、构造形成机制、水文地质类型及断裂破碎带物质的岩体结构力学效应人手，探讨了断裂活化滞后突水机制以及承压水导升机理，分析了差异变形破坏与围岩变形、突水之间的关系，结合生产实际优化了深部开采巷道支护参数，在探明断层位置及富水性的基础上实施了断层带注浆加固技术，完善了煤矿巷道矸石充填技术与工艺，研究成果对预防巷道滞后突水具有很好的指导意义，在生产现场取得了良好的应用效果。

《深部开采预防巷道滞后突水技术与实践》可供采矿工程、地下工程、地质工程、土木工程等专业和从事相关课题研究的科研人员、现场工程技术人员和高等院校师生参考使用。

《深部开采基础理论与工程实践》系统总结了"创新群体"近几年来在深部资源开采基础理论与应用、深部地质构造探测、软岩工程岩体力学理论与支护技术等方面的成果，收入了专题评述、研究论文等。主要总结了深部资源开采的有关问题，尤其是结合我国煤矿深部开采问题开展了大量现场研究工作，对深部采矿中高温、高压、高渗透压作用下岩石的基本力学性能、破坏特征和破坏机理、深部岩层移动规律等进行了系统总结，并涉及了一些深部开采工程实例。

第1章 绪论 1.1 露天矿运输工艺现状 1.1.1 国外露天矿运输现状 1.1.2 国内露天矿运输现状 1.2 露天矿运输方式 1.2.1 铁路运输 1.2.2 公路运输 1.2.3 胶带运输机运输 1.2.4 联合运输 1.2.5 重力运输 1.3 露天矿深部开采运输系统实践与研究的意义 1.3.1 鞍钢集团矿业公司发展史 1.3.2 意义第2章 鞍钢集团露天铁矿运输系统实践 2.1 鞍钢矿业生产现状 2.1.1 露天矿山开采技术 2.1.2 鞍钢露天矿开拓运输工艺实践 2.2 露天运输科研新成果 2.2.1 矿山关于运输的科研情况 2.2.2 相关科研成果 2.3 鞍矿露天矿运输遇到的问题 2.4 提高露天矿运输效率的途径第3章 陡坡铁路和双能源汽车 3.1 陡坡铁路的研究 3.1.1 陡坡铁路的优点 3.1.2 陡坡铁路在国外的使用情况 3.1.3 我国陡坡铁路运输工艺研究现状 3.2 双能源汽车 3.2.1 双能源汽车的特点 3.2.2 双能源汽车的发展第4章 整车提升 4.1 露天矿矿用汽车整车提升机的形式 4.1.1 外部驱动力卷扬整车提升运输系统 4.1.2 汽车自驱动 卷扬整车提升运输系统 4.1.3 汽车自驱动整车提升运输系统 4.2 露天矿矿用汽车整车提升机的特点 4.3 露天矿矿用汽车整车提升机的合理使用条件 4.4 齐大山铁矿整车提升概念设计第5章 轻质气体平台低空运搬技术研究 5.1 简介 5.1.1 轻质气体平台低空运搬的基本原理 5.1.2 轻质气体平台运输系统的优势 5.2 氦气球与飞艇发展现状 5.2.1 飞艇技术的发展现状 5.2.2 飞艇技术关键研究领域 5.2.3 系留气球、飞艇的结构和材质 5.2.4 我国浮空器的发展历程和技术现状 5.2.5 真空气球的设想 5.3 氦气平台低空运搬项目调研 5.3.1 调研目的与调研方案 5.3.2 调研的工作过程与对象 5.3.3 调研的主要成果 5.3.4 调研结论与建议 5.4 氢气平台低空运搬技术可行性研究 5.4.1 氢气的来源 5.4.2 氢气球存在的安全问题及应对策略 5.4.3 氢气作为汽车燃料的研究进展 5.5 轻质气体平台低空运搬技术方案 5.5.1 系统概述 5.5.2 系统结构 5.5.3 轻质气体平台低空运搬系统的生产能力的可行性 5.5.4 氦气平台低空运搬安全性分析 5.5.5 经济可行性分析 5.6 轻质气体平台低空运搬项目研究成果 5.6.1 轻质气体平台低空运搬技术相关专利申请 5.6.2 悬浮运输机模拟实验 5.7 轻质气体平台结论及建议 5.7.1 结论 5.7.2 建议参考文献2100433B

突水是指大量地下水突然集中涌入井巷的现象 。掘进或采矿过程中当巷道揭穿导水断裂、富水溶洞、老窑积水，地下水大量突然涌入矿山井巷的现象。矿井突水是煤矿生产过程最具威胁的灾害之一，人员伤亡大，经济损失列于煤矿三大事故的榜首。一旦矿井发生突水,如何及时准确地判断突水成因,查找突水水源,是解决和进一步预防突水灾害的关键问题。

在硐室、巷道施工过程中，穿过溶洞发育的地段(尤其是遇到地下暗河系统)、厚层含水砂砾石层或与地表水连通的较大断裂破碎带等所发生的突然大量涌水现象。

突水对地下工程的施工危害极大。