矿业工程
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大采高工作面煤壁破坏机理分析及采场围岩控制研究宋高峰,王振伟 著厚煤层是我国的主采煤层,厚煤层开采技术在很大程度上决定着我国煤炭资源安全、高效、集约开采的发展方向,也是国家能源战略安全的重要保障。其中,厚煤层大采高综合机械化开采技术具有资源回收率高、生产工艺简单、生产效率高、瓦斯涌出量少等优点,逐渐成为我国厚煤层开采的主要技术手段和发展方向。随着科学技术的快速发展和装备水平的不断提高,大采高综采技术在我国发展迅猛,一次采出厚度不断增大,工作面单产水平大幅提高,我国的大采高综采技术逐渐达到领先水平。近年来,大采高工作面采高进一步增加到了7~8m。随着大采高工作面一次采出厚度的增加,以及工作面长度和开采深度的不断加大,工作面上覆岩层的移动范围和破坏程度也随之增大,工作面前方支承压力影响范围更广,基本顶来压更剧烈,采场矿压显现更加明显,顶板作用在煤壁上的压力和时间也随之增加,大面积、大深度的煤壁片帮现象也更加普遍。与此同时,工作面煤壁片帮往往伴随着端面冒顶,造成支架-围岩关系恶化,进一步加剧煤壁破坏。煤壁片帮和端面冒顶等采场围岩控制问题严重威胁工作面人员的安全、影响工作面设备的正常使用、降低工作面产量和经济效益。首先,工作面煤壁片帮和端面冒顶对矿工的生命安全构成极大的威胁;其次,片落煤体及冒落顶板易导致刮板输送机超载,降低采煤机开机率,影响液压支架稳定性,从而降低工作面设备的工作性能和使用寿命,增加设备维护的时间和资金投入;最后,煤壁片帮影响采煤工作面的正常推进,降低工作面单产水平,片帮治理需要巨额资金投入和时间投入,严重制约大采高工作面的安全、高效、集约开采。因此,研究煤壁破坏机理,分析大采高综采工作面煤壁破坏的影响因素,改善支架与围岩相互作用关系,对提高大采高工作面煤壁的稳定性、实现矿井的安全高产高效具有重大意义。基于以上实践问题及其工程意义,笔者开展了理论分析、数值模拟、相似模拟、现场实践等研究工作,以期从能量法的角度进一步丰富煤壁片帮机理的理论研究,从采场系统刚度理论体系进一步完善煤壁片帮影响因素的敏感度分析,从伸缩式两级液压缸立柱的活动规律进一步阐述支架与围岩收敛变形的耦合关系,从采场围岩稳定性三维模型试验进一步揭示“顶板-支架-煤壁”协调变形机制。笔者在王家臣教授的指导下和采矿与岩石开挖实验室师兄弟的帮助下完成本著作,将这本著作呈现给读者,以期读者能加深对煤壁破坏机理及支架-围岩耦合关系的认识,为采场围岩控制提供有益帮助。
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矿业废弃地复垦与生态修复理论与实践张世文等 著矿业废弃地是矿产资源开发的伴生产物,是特殊的国土空间,它的大量存在引起了一系列的生态、环境和社会经济问题,开展矿业废弃地复垦与生态修复研究符合我国的生态文明建设理念。《矿业废弃地复垦与生态修复 理论及实践》共六章,围绕矿业废弃地复垦与生态修复全周期,先对矿业废弃地复垦与生态修复研究概况进行了介绍,提出了矿业废弃地复垦与生态修复的理论框架和实施技术路线,划分了矿业废弃地复垦与生态修复工程类型区划,并提出了不同复垦与修复方向的质量控制标准。然后,以污染为核心,针对矿业废弃地复垦与生态修复前、中和后各环节,结合科学研究和工程实践,阐述并明确了复垦修复前的调查评价、规划设计,复垦修复过程中工程体系和实施要点,以及复垦修复后监测手段、效果评价等。后是矿业废弃地复垦与生态修复工程和研究实践。
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基于压裂检测的煤层瓦斯抽采技术周东平等 著《基于压裂检测的煤层瓦斯抽采技术》以煤矿井下水力压裂裂缝演化和水力压裂后煤层瓦斯重新分布规律的研究为前提,综合分析了煤矿井下水力压裂对煤矿瓦斯重新分布的影响。《基于压裂检测的煤层瓦斯抽采技术》选择微震监测技术和矿井瞬变电磁法两种组合物探方式,开展煤矿井下煤层水力压裂影响范围监测,方便直观地反映出煤矿井下水力压裂后的煤层气分布规律,并在此基础上介绍了水力压裂后煤层瓦斯抽采利用的优化布孔方式、封孔方式、排采工艺等技术。这些技术在煤矿井下水力压裂中已经得到成功应用。
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浅埋煤层长壁开采岩层控制黄庆享《浅埋煤层长壁开采岩层控制》以神府东胜煤田为背景,系统阐述了浅埋煤层矿压规律,提出了浅埋煤层的科学定义,建立了浅埋煤层顶板结构模型,给出了支架工作阻力的计算方法,形成了浅埋煤层顶板控制基本理论,并提出了“等效直接顶”的概念,建立了大采高采场顶板结构理论。《浅埋煤层长壁开采岩层控制》还揭示了覆岩“上行裂隙”和“下行裂隙”发育规律,建立了隔水层稳定性判据,提出了保水开采的分类和方法,建立了浅埋煤层保水开采岩层控制基本理论。此外,《浅埋煤层长壁开采岩层控制》提出了浅埋近距离煤层群分类,建立了煤层群顶板结构理论,提出了浅埋煤层群开采煤柱应力和地表裂缝耦合控制方法。
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厚松散层特厚煤层综放开采巷道围岩变形机理及控制赵国贞 著《厚松散层特厚煤层综放开采巷道围岩变形机理及控制》开展的厚松散层特厚煤层综放开采巷道围岩变形机理及控制研究,有助于从本质上掌握巷道围岩破坏机理,系统研究煤(岩)体的物理力学特性、顶板覆岩的破断特征及结构的稳定性、巷道围岩变形机理,从而确定区段煤柱的合理宽度、优端头不放煤段的长度,优化的巷道支护参数。对降低煤炭开采损失、减少巷道支护和维护成本、提高经济效益、改善采煤工作面作业环境、保障煤矿工人的身心健康、确保煤矿安全高效生产等具有重要意义。《厚松散层特厚煤层综放开采巷道围岩变形机理及控制》可供矿业工程相关专业研究生学习参考,亦可作为从事矿业工程领域研究人员的参考用书。
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西北黄土沟壑径流下采动水害机理及防控技术王启庆,李文平,陈伟,邢茂林,王丹志 著《西北黄土沟壑径流下采动水害机理及防控技术》在分析沟壑区地表地理和水文地质条件的基础上,采用理论分析、数值模拟、现场测试及室内试验等方法和手段,研究了侏罗纪煤层开采覆岩(土)变形破坏规律;揭示了关键隔水层N2红土采动渗透性演化机理;提出了黄土沟壑径流下采动水害类型及分类标准;揭示了黄土沟壑径流下采动突水溃砂机理;研发了针对黄土沟壑区水害类型及相对应的过沟开采的水害防治系统技术,并成功应用。研究成果对西部黄土沟壑区煤炭大规模开采水害防治和水资源保护具有广泛的推广应用意义。《西北黄土沟壑径流下采动水害机理及防控技术》可供采矿工程、煤矿水文地质、煤矿工程地质、环境地质等领域的科研、生产、设计人员及有关部门决策者参考。
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采煤塌陷地建设利用关键陈绍杰等 著我国煤矿城市有150余座,随着煤矿城市的发展,越来越多的建(构)筑物需要建在采煤塌陷地之上。《采煤塌陷地建设利用关键 技术与实践》针对采煤塌陷地建设利用过程中存在的问题,对采煤塌陷地建设利用的流程、常用采煤方法及覆岩破坏规律、煤矿采空区勘察技术与方法、采空区地表移动变形规律与变形预计、采空区场地稳定性及工程建设适宜性评价、采空区灌注充填治理及采空区上新建建(构)筑物抗变形技术等采煤塌陷地建设利用关键技术进行了系统研究,并介绍了采煤塌陷地大型建筑群建设利用实例——山东蓝海领航电子商务产业园。
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APAM絮凝剂对全尾砂浓密输送流变特性的影响规律研究王石 著《APAM絮凝剂对全尾砂浓密输送流变特性的影响规律研究》以宝山铅锌银矿的全尾砂在充填系统中的运行过程为主线,探讨在全尾砂浆沉降、浓缩设施造浆、似膏体料浆制备及似膏体管道输送等过程中,APAM的添加在不同阶段的影响程度和影响规律。
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深部开采底板破裂与裂隙演化基础试验研究陈军涛,郭惟嘉,尹立明,孙文斌,张文泉 著基于深部岩体的物理及力学特性,《深部开采底板破裂与裂隙演化基础试验研究》主要分析了深部煤层采后底板岩体的应力和位移变化规律,建立了深部底板采动岩体的受力模型,获得了隔水层的三种破裂模式及判断准则,推导了不同破裂模式下合理的工作面长度,提出了诱发底板突水灾害的三种突水模式;提出了底板岩体不同采动裂隙的起裂准则,获得了压剪和拉剪应力条件下裂隙演化与主应力及水压的关系,研究了岩体的裂隙几何属性对大尺寸试样裂隙演化及贯通模式的影响规律;基于真三轴实验研究了双轴加载下预制单裂隙和双裂隙大尺寸试样在不同加载速率下破裂、裂隙演化规律及声发射行为特征;获得了以石蜡、凡士林、河砂、碳酸钙和液压油为新型隔水材料的优配比,得到了深部底板采动岩体和断层岩体的裂隙演化规律;模拟研究了高承压水下煤层埋深、断层产状要素及底板不同岩性组合对底板采动岩体裂隙演化的影响作用;利用现场钻孔漏失量反演获得了深部底板采动岩体裂隙演化的实测规律。《深部开采底板破裂与裂隙演化基础试验研究》可供从事采矿工程、安全工程、地下岩土工程及矿山安全生产检测等方面研究的科技工作者及现场工程技术人员参考使用,也可作为本科生和研究生的课外阅读材料。
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中国钨矿山及选矿工艺林海清 著《中国钨矿山及选矿工艺/有色金属文库》分为上、下两篇,共计10章,上篇内容重点写我国钨矿资源、钨矿的发现、钨矿开采发展历程、钨矿山分布、钨矿山建设和现实情况以及主要钨矿山简介等;下篇重点内容为我国钨选矿工艺,分别对黑钨矿的选矿技术和白钨矿的选矿技术进展进行阐述,并对钨矿伴生有价金属综合回收技术安排了专门章节进行论述。