书名：深部煤矿岩层控制及智能开采技术
定价：528.0
ISBN：9787030815194
作者：康红普等
版次：1
出版时间：2025-04

内容提要：
本书以“十三五”国家重点研发计划项目“煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术”研究成果为主编著而成。主要内容涉及深部巷道围岩大变形与破坏机理、深部巷道支护-改性-卸压协同控制原理与技术、深部巷道围岩注浆改性关键材料、深部工作面覆岩结构演化与智能开采模式、深部工作面自适应智能开采技术与装备、深部煤矿岩层控制与智能开采工程示范6个方面。提出深部强采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论，揭示了深部强采动巷道围岩大变形机理；提出深部巷道支护-改性-卸压协同控制原理，研发出高强度锚杆与锚索支护材料与技术、高压劈裂注浆材料与技术及水力压裂卸压技术与装备，形成支护-改性-卸压“三位一体”协同控制技术；提出深部超长工作面集约化智能开采模式，研发出工作面多信息融合的智能开采技术与装备。这些技术成果应用在中煤新集能源股份有限公司口孜东矿、新汶矿业集团有限责任公司华丰煤矿等千米深井建成示范工程上，结果显示巷道围岩变形减小50%以上。智能开采工作面工效显著提高，为我国深部煤炭资源安全高效开发提供了理论和技术支撑。



目录：
目录
前言
第1章 概述 1
1.1 深部煤炭开采的重要性与挑战 1
1.1.1 深部煤矿分布与煤炭资源开采的重要性 1
1.1.2 深部煤炭开采面临的难题与挑战 1
1.2 国内外研究现状 3
1.2.1 深部岩石力学与开采理论 3
1.2.2 深部巷道围岩控制技术 4
1.2.3 深部采场岩层控制技术 7
1.2.4 深部煤矿智能开采技术 9
1.2.5 深部煤矿岩层控制与智能开采存在的问题 11
1.3 本书的主要内容 11
参考文献 13
第2章 深部巷道围岩大变形与破坏机理 17
2.1 深部强采动巷道流变与结构失稳大变形理论框架 17
2.1.1 与现有巷道变形理论的差异 18
2.1.2 强采动与大变形的概念与内涵 18
2.1.3 强采动巷道围岩流变与结构失稳大变形理论框架 19
2.2 巷道围岩劣化与强度衰减规律 20
2.2.1 口孜东矿煤岩基本物理力学性质 20
2.2.2 口孜东矿煤岩矿物组分与孔隙结构特征 22
2.2.3 损伤岩样动静载劣化机制 27
2.3 偏应力与梯度应力诱导裂隙扩展规律 39
2.3.1 真三轴物理模拟试验系统研制 39
2.3.2 偏应力诱导裂隙扩展的规律 39
2.3.3 泥岩在双轴压缩下的层裂机制 49
2.3.4 梯度应力诱导裂隙扩展的规律 60
2.3.5 深井巷道围岩位移场？裂隙场时空演化规律现场测试 69
2.3.6 深井强采动巷道锚杆全杆体轴力光纤光栅(FBG) 监测 74
2.4 高地应力与强采动叠加作用下岩体流变效应与大变形机理 79
2.4.1 岩石流变的晶格错动 79
2.4.2 卸荷流变本构模型及其二次开发 85
2.4.3 巷道围岩锚固承载结构流变大变形 106
2.5 深井采动巷道围岩结构失稳与破坏模式 107
2.5.1 巷道张拉破坏型失稳 107
2.5.2 巷道剪切破坏型失稳 108
2.5.3 巷道结构破坏型失稳 108
2.5.4 深井巷道围岩破坏模式试验研究 110
参考文献 116
第3章 深部巷道支护-改性-卸压协同控制原理及技术 118
3.1 巷道支护-改性-卸压“三位一体” 协同控制原理 118
3.1.1 深部巷道围岩大变形控制思路与方法 118
3.1.2 高预应力锚杆主动支护机理 118
3.1.3 高压劈裂注浆主动改性机理 130
3.1.4 水力压裂主动卸压机理 142
3.1.5 支护-改性-卸压“三位一体”协同控制原理 155
3.2 巷道支护-改性-卸压“三位一体”协同控制技术 206
3.2.1 高预应力锚杆主动支护技术 206
3.2.2 高压劈裂注浆主动改性技术 216
3.2.3 水力压裂主动卸压技术 223
参考文献 230
第4章 深部巷道围岩注浆改性关键材料 232
4.1 深部巷道围岩注浆改性关键材料研发思路 232
4.2 无机胶凝材料开发 233
4.2.1 无机胶凝材料组成设计 234
4.2.2 无机胶凝材料超细加工 247
4.3 纳米增强剂开发 251
4.3.1 纳米类水滑石层板元素的影响 251
4.3.2 纳米LiAl-LDH维度的影响 254
4.3.3 零维纳米LiAl-LDH掺量的影响 260
4.3.4 LiAl-LDH对无机胶凝材料的增强机理 264
4.4 有机调节剂开发 273
4.4.1 煤岩表面基团与成分分析 273
4.4.2 有机液态调节剂 274
4.4.3 有机固态调节剂 281
4.4.4 浆液与煤界面的黏结机理 287
4.5 微纳米无机复合改性材料开发 288
4.5.1 高效悬浮剂开发 288
4.5.2 注浆适应性 294
4.6 注浆现场试验 301
4.6.1 可注性试验 302
4.6.2 工业性试验 303
参考文献 312
第5章 深部工作面覆岩结构演化及智能开采模式 316
5.1 三维采动应力动态迁移规律 316
5.1.1 深井超长工作面采动应力分布特征 316
5.1.2 工作面采动应力分布特征影响因素 321
5.1.3 工作面采动应力动态迁移特征 331
5.2 工作面顶板分区破断机理 337
5.2.1 深部岩体中裂隙分布特征 337
5.2.2 深井超长工作面基本顶的破断特征 340
5.2.3 深井超长工作面顶板分区破断模型 341
5.2.4 工作面覆岩破断特征与动压发生机理 346
5.2.5 工作面支架阻力分布特征与影响因素 358
5.3 工作面围岩的破坏特征与控制准则 363
5.3.1 深部工作面矿压的显现特征 363
5.3.2 岩层垂直移动规律与顶板载荷估算 365
5.3.3 微震事件时空的分布特征 371
5.3.4 微震活动与顶板压力的相关性 377
5.3.5 顶板微震活动的影响因素 382
5.3.6 深井超长工作面围岩区域化控制方法 385
5.4 工作面多信息融合的智能开采模式 391
5.4.1 多信息融合智能开采模式的提出与系统实现 392
5.4.2 智能开采指标体系的建立 393
5.4.3 千米深井超长智能开采工作面的参数与工艺 394
参考文献 399
第6章 深部工作面自适应智能开采技术及装备 401
6.1 深部超长工作面智能开采思路的构建 401
6.1.1 深部煤层开采现状 401
6.1.2 超长工作面智能化开采现状 401
6.1.3 深部超长工作面自适应智能开采构思 402
6.2 深井液压支架-围岩耦合分析与抗冲击技术 402
6.2.1 基于深井高围压？高扰动的液压支架-围岩耦合特性研究 403
6.2.2 基于机液协同的液压支架抗动载冲击技术研究 436
6.2.3 基于刚柔耦合液压支架抗动载冲击技术研究 442
6.3 深部超长工作面支护装备群组协同智能控制技术 453
6.3.1 深部超长工作面智能开采技术路径 454
6.3.2 工作面围岩-设备状态感知技术 454
6.3.3 液压支架运动学模型与控制仿真 459
6.3.4 深部超长工作面三维虚拟仿真决策系统 463
6.4 深部超长工作面多信息融合围岩稳定性监测预警技术 473
6.4.1 工作面围岩稳定性预警指标体系 473
6.4.2 工作面围岩稳定性监测数据智能分析 474
6.4.3 工作面多信息融合围岩稳定性监测预警平台 483
6.5 深部超长工作面智能开采装备体系 492
6.5.1 大采高液压支架设计 492
6.5.2 工作面智能开采装备的选型和配套 498
6.5.3 工作面超前支护技术与装备 501
参考文献 503
第7章 深部煤矿岩层控制及智能开采工程示范 505
7.1 中煤新集口孜东矿千米深井强采动巷道围岩控制工程示范 505
7.1.1 巷道围岩地质与生产条件 505
7.1.2 巷道支护-改性-卸压协同控制方案 511
7.1.3 围岩控制效果分析 517
7.2 中煤新集口孜东矿千米深井松软煤帮巷道围岩控制工程示范 524
7.2.1 示范巷道地质条件与支护现状 524
7.2.2 巷道预应力锚注控制方案 528
7.2.3 井下试验与煤帮控制效果分析 531
7.3 中煤新集口孜东矿千米深井岩巷控制工程示范 536
7.3.1 口孜东矿岩巷大变形与支护结构破坏特征 536
7.3.2 示范巷道的地质条件与支护现状 541
7.3.3 巷道围岩地质力学参数 543
7.3.4 巷道围岩高压锚注-喷协同控制方案 546
7.3.5 高压锚注-喷协同控制井下试验 549
7.3.6 巷道围岩高压锚注-喷协同控制效果 551
7.4 中煤新集口孜东矿千米深井7m 超大采高智能开采工程示范 553
7.4.1 试验工作面地质与生产条件 553
7.4.2 示范工作面大采高开采方式论证 558
7.4.3 示范大采高工作面参数的确定 566
7.4.4 工作面多信息融合智能控制技术 566
7.4.5 开采效果与工效分析 567
7.5 山东新汶华丰煤矿岩巷围岩控制工程示范 569
7.5.1 岩巷工程示范概况 569
7.5.2 示范岩巷地质力学测试 569
7.5.3 岩巷初始支护设计 572
7.5.4 巷道控制初始设计方案 574
7.5.5 巷道矿压分析 577
7.6 山东新汶华丰煤矿煤巷围岩控制工程示范 578
7.6.1 煤道围岩控制工程概况 578
7.6.2 示范煤巷地质力学测试 579
7.6.3 锚杆支护初始设计 581
7.6.4 围岩控制效果与矿压规律 584
参考文献 586