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
　　1.1 巷道滞后突水研究的意义 1
　　1.1.1 研究目的与意义 1
　　1.1.2 巷道滞后突水分析 2
　　1.1.3 巷道滞后突水原因分析 5
　　1.2 国内外研究现状 6
　　1.3 本书主要内容 7
　　参考文献 9
　　第2章 深部岩石力学性质试验 11
　　2.1 常规岩石力学参数测试 11
　　2.1.1 试验系统简介 11
　　2.1.2 标准岩石的试件 12
　　2.1.3 试样制备 12
　　2.1.4 岩石拉伸试验 13
　　2.1.5 岩石单轴压缩试验 17
　　2.1.6 岩石三轴压缩试验 20
　　2.1.7 顶板冲击倾向性分析 24
　　2.1.8 试验结果分析 30
　　2.2 断层物质蠕变试验 32
　　2.2.1 试验目的及试验内容 32
　　2.2.2 断层物质蠕变试验结果 34
　　2.2.3 Fo断层物质蠕变试验成果分析 53
　　2.3 小结 64
　　参考文献 65
　　第3章 深部原岩应力及采动应力场特征 67
　　3.1 地应力概述 67
　　3.1.1 地应力的成因 67
　　3.1.2 地应力的影响因素 68
　　3.2 地应力实测方法 69
　　3.2.1 地应力测量原理及方法 69
　　3.2.2 应力解除法实测的主要过程 70
　　3.2.3 钻孔应力解除法的应力计算 72
　　3.3 华泰公司深部地应力实测 75
　　3.3.1 原岩应力测点布置及测试 75
　　3.3.2 原岩应力实测结果分析 78
　　3.4 范各庄矿地应力实测 81
　　3.4.1 范各庄矿地应力 81
　　3.4.2 地应力测量结果分析 82
　　3.5 采动应力场特征 83
　　3.5.1 围岩应力分布规律 83
　　3.5.2 采动支承压力分布规律 85
　　3.5.3 煤层底板应力状态分布规律 87
　　3.6 小结 88
　　参考文献 89
　　第4章 深部巷道断裂滞后突水机制 90
　　4.1 巷道时效突水类型 90
　　4.2 巷道断裂突水 91
　　4.3 断裂构造发育特征 92
　　4.3.1 断裂构造的主要成因类型 92
　　4.3.2 断层形成机制及力学解释 93
　　4.3.3 矿井断裂构造展布的基本规律 95
　　4.3.4 褶皱构造与断裂构造的关系 96
　　4.3.5 断裂构造对突水的影响 96
　　4.3.6 断裂构造区内的突水原理 97
　　4.3.7 断层水文地质类型 98
　　4.4 断裂破碎带物质的岩体结构力学效应 99
　　4.4.1 断裂破碎带物质的岩体结构效应 99
　　4.4.2 断裂破碎物质的力学效应 103
　　4.5 断裂活化滞后突水机制 104
　　4.5.1 采场断裂活化机理分析 105
　　4.5.2 断裂微结构面扩展机制 107
　　4.5.3 断层活化分析 108
　　4.6 承压水导升机理 114
　　4.6.1 承压水底板损伤破坏模型 114
　　4.6.2 承压水的力学效应分析 116
　　4.6.3 承压水导升的溶蚀机理 118
　　4.6.4 承压水在断裂突水中的作用 120
　　4.7 小结 126
　　参考文献 126
　　第5章 优化支护参数预防巷道滞后突水机理 127
　　5.1 差异流动变形破坏 127
　　5.1.1 差异流动破坏 127
　　5.1.2 原位蠕变试验中差异流动变形破坏现象 127
　　5.1.3 差异流动变形类型划分 132
　　5.2 差异流动变形与巷道围岩变形 133
　　5.3 巷道围岩变形与突水的关系 134
　　5.4 深部巷道支护与巷道围岩变形 135
　　5.5 优化支护参数预防巷道滞后突水机理 136
　　5.5.1 巷道支护与突水时间效应分析 136
　　5.5.2 防突措施 138
　　5.5.3 优化支护参数预防滞后突水机理 139
　　5.6 小结 141
　　参考文献 141
　　第6章 深部巷道锚杆支护参数设计 142
　　6.1 深部采区开采地质条件 142
　　6.1.1 煤层特征 142
　　6.1.2 矿井水文地质 143
　　6.2 深部巷道掘进与支护技术 148
　　6.2.1 巷道掘进与支护方法 148
　　6.2.2 巷道支护方案 149
　　6.3 锚杆支护参数设计理论 152
　　6.3.1 锚杆支护设计的基础资料 152
　　6.3.2 锚杆支护形式与主要参数选择 156
　　6.3.3 辅助支护 166
　　6.4 扩大区三采区锚杆支护参数设计 168
　　6.4.1 设计所需基本参数 168
　　6.4.2 计算结果及巷道支护施工图 173
　　6.5 锚杆支护参数优化数值模拟 177
　　6.5.1 支护优化设计 178
　　6.5.2 锚杆支护参数优化 179
　　6.5.3 支护方案确定 192
　　6.6 巷道矿压观测方案及分析 194
　　6.6.1 巷道矿压观测内容 194
　　6.6.2 观测方案 195
　　6.6.3 315轨道下山矿压数据分析 197
　　6.6.4 31511东上巷离层观测 204
　　6.7 小结 206
　　参考文献 206
　　第7章 断层破碎带富水性探测与注浆加固技术 208
　　7.1 工程背景 208
　　7.1.1 含水层及隔水层 208
　　7.1.2 断层导水性 210
　　7.1.3 地下水动态特征 210
　　7.2 岩层富水性探测技术与方法 211
　　7.2.1 高密度直流电阻率探测法 211
　　7.2.2 工作面直流电透视法 212
　　7.2.3 矿井瞬变电磁法 213
　　7.3 瞬变电磁法探测技术 214
　　7.3.1 瞬变电磁法技术简介 214
　　7.3.2 矿井瞬变电磁探测方法 220
　　7.3.3 探测方案设计 221
　　7.3.4 资料处理解释与探测成果 224
　　7.4 钻探注浆加固方案设计 229
　　7.4.1 钻探注浆加固位置 229
　　7.4.2 注浆施工方法 230
　　7.5 小结 231
　　参考文献 232
　　第8章 巷道矸石充填技术与实践 233
　　8.1 阳城煤矿矸石充填背景 233
　　8.2 矸石充填置换方案的设计与选择 233
　　8.2.1 矸石充填方案 233
　　8.2.2 充填方案设计 235
　　8.2.3 设计方案比较 235
　　8.3 贮矸空间尺寸设计 237
　　8.3.1 方案设计总体思路 237
　　8.3.2 贮矸空间尺寸设计 237
　　8.4 护巷煤柱宽度理论设计 238
　　8.5 护巷煤柱宽度数值模拟 241
　　8.5.1 数值模型的建立 241
　　8.5.2 数值计算结果 242
　　8.6 充填巷合理开掘顺序优化设计 245
　　8.6.1 充填区域充填巷的布置原则 245
　　8.6.2 充填巷两侧煤柱支承应力分布 245
　　8.6.3 充填巷开掘顺序优化 248
　　8.7 矸石充填工艺和巷采系统布置 249
　　8.7.1 矸石充填机设计 249
　　8.7.2 矸石充填工艺 250
　　8.8 充填巷支护设计 251
　　8.8.1 充填巷道支护设计 251
　　8.8.2 支护工艺 254
　　8.9 现场应用效果数值模拟 255
　　8.9.1 应力分布及影响范围 255
　　8.9.2 塑性区分布 256
　　8.9.3 位移变化量 257
　　8.9.4 应力变化量 259
　　8.10 小结 261
　　参考文献 261
　　彩图

　　《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。