本书重点围绕我国深部煤层开采底板突水通道动态形成过程机理、水害评价防治的科学技术问题,以华北型煤田东缘代表矿井为例,采用野外调研、理论分析、原位测试、室内试验、数值模拟等多种方法,按照华北煤田东缘矿区的赋煤地质结构特征深部煤层开采底板变形破坏的动态监测方法深部煤层开采底板岩层变形破坏的时空演化特征和突水模式深部煤层开采底板破坏深度预测方法和开采底板突水危险性评价方法深部煤层开采底板水害治理模式和治理效果序列验证评价方法的思路开展研究。
煤矿高浓度粉尘污染严重威胁了矿工职业健康和安全生产,目前,煤矿常用的通风控除尘和喷雾降尘效果不佳,本文根据风-雾双控协同增效降尘理念,采用理论分析、数值模拟、实验测试和现场实测相结合的方法,揭示煤矿截割通风控除尘机制及喷雾降尘规律,并优选出适用于综掘面作业区的旋流雾化喷嘴及除尘方案。本书研究在行业内首次提出微米级粉尘、大尺度雾化及尘雾凝并仿真的可行性研究方法,为喷雾降尘技术的应用提供了重要的理论基础与研究手段;从“风-雾”双控层面,采用先进的分析手段获得了典型通风方式粉尘阻控规律,为粉尘防控瓶颈难题提供了切实可行的技术方案。
本书为学术专著。本书基于临界散体柱支撑理论和上盘岩体渐进崩落的极限平衡分析法,结合大北山铁矿的矿体分布特点及开采方案,考虑放矿扰动的影响和地表充填散体的动态过程,提出了采动地表陷落范围的预测模型;然后实验研究了放矿扰动下矿体倾角和回采顺序对散体侧压力的影响规律,得出放矿扰动下散体侧压力强度变化率的拟合函数,并揭示塌陷区内移动散体柱的支撑作用机理,提出保障采动地表陷落范围最小化的临界散体柱构建方法;并根据得出的演化规律,以某铁矿试验采场为依托,进行了现场试验,取得了良好的效果,为我国铁矿石大规模回采与生态环境优质保护协调发展提供一种理论工具。
本书主要将随机场与可靠度理论应用到煤层底板采动破坏与稳定可靠度的计算中,为底板水害防治提供理论依据。全书共分为10章,首先论述了有关概率论与随机变量等方面的基本理论,在此基础上引入随机场理论并对岩土参数的随机场建模进行阐述,最后对煤层底板采动稳定可靠度进行计算。
本书以煤的孔隙结构研究为切入点,着力研究煤的瓦斯赋存特征及其影响因素对突出风险的作用机理,系统地分析了不同煤阶煤样的孔裂隙发育规律并进行分形研究,探索了煤的变质程度、工业组分、孔径分布、分形维数等内在因素及压力、温度等外在因素对煤的瓦斯吸附、解吸特性的影响,构建煤的瓦斯赋存特征因素数学分析模型,设计并编程完成瓦斯突出风险的深度学习型智能预警系统,现场运行验证该系统可以成功运用于工程实践。
本书以丰富的实践和浅显的理论, 总结出应对深井复杂应力软弱岩煤层及恶劣环境下的围岩稳定控制“两个理论, 十大技术”, 即: “锚注支护理论”和“小区域高应力富含带”理论和预控、置换、封闭、强韧封层、激隙泄压、稳压胶结、留压注浆、构建均质同性、主动动态注浆增强提升支护工作阻力, 优化集成各支护单元容错十项关键技术。能过在“新奥法”基础上的全面跨越提升, 建立起我国主动动态的支护体系, 以应对深井各种复杂叠加应力和极弱煤岩体的围岩控制。
本书主要介绍了我国煤矿井下两种特殊巷道的一系列重要相关因素及关键应对技术,旨在有效提高成巷速度、大幅缩短掘巷时间。其中完全沿空掘巷部分以淮北矿业股份有限公司许疃煤8214风巷为研究背景,富水松散砂岩巷道部分以鄂尔多斯色连二矿3-1煤回风大巷为研究背景。