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第1章 绪论1

1.1 研究目的与意义1

1.2 国内外研究进展2

1.3 本书研究的内容和方法5

1.3.1 主要研究内容5

1.3.2 主要研究方法6

参考文献8

第2章 矿井水文地质条件11

2.1 引言11

2.2 矿井涌水基本条件11

2.2.1 矿井水的来源11

2.2.2 矿井涌水的通道14

2.2.3 矿井水文地质类型划分17

2.3 研究区水文地质条件18

2.3.1 区域地质背景18

2.3.2 开滦范各庄井田水文地质条件21

参考文献29

第3章 煤层顶底板岩石力学条件30

3.1 引言30

3.2 煤层顶底板岩石力学性质30

3.3 岩石全应力-应变-渗透规律33

3.4 水对岩石力学性质的控制36

3.4.1 含水量对岩石变形与强度的影响36

3.4.2 不同含水量下的岩石变形破坏机制38

3.5 沉积结构面及其对岩体力学性质的影响40

3.5.1 引言40

3.5.2 沉积结构面的成因类型41

3.5.3 沉积结构面对岩体力学性质的影响42

3.6 断层带附近煤岩体物理力学性质45

3.7 岩石破坏的工业CT分析47

3.7.1 工业CT分析47

3.7.2 岩石破坏的基本形式48

3.7.3 煤层顶底板岩石微观破坏机理51

3.8 煤层顶底板岩石破坏准则51

3.8.1 莫尔-库仑（Mohr-Columb）准则51

3.8.2 格里菲斯（Griffith）准则53

参考文献54

第4章 地应力条件及其对矿井突水的控制56

4.1 引言56

4.2 岩体中地应力场构成56

4.3 开滦矿区地应力场特征58

4.3.1 开滦矿区原岩应力测量58

4.3.2 地应力随深度的变化59

4.3.3 垂直应力与水平应力之间的关系60

4.4 地应力对煤层底板压裂破坏的影响62

4.4.1 煤层底板水压破坏突水机理62

4.4.2 煤层底板水压破裂与最小主应力的关系63

4.4.3 基于地应力的煤层底板采动破坏突水机理64

4.5 裂隙岩体渗透特性与应力耦合关系65

4.6 基于地应力的煤层底板突水危险性评价应用70

参考文献74

第5章 煤层顶底板突水危险性地质评价理论与方法75

5.1 引言75

5.2 矿井突水类型及典型案例75

5.2.1 矿井突水类型76

5.2.2 开滦范各庄矿典型突水案例78

5.3 煤层底板突水危险性地质评价81

5.3.1 煤层底板隔水介质条件81

5.3.2 水压与隔水层厚度比83

5.3.3 煤层底板突水危险性评价分类84

5.3.4 煤层底板突水危险性评价方法85

5.4 煤层顶板突水危险性地质评价86

5.4.1 导水裂隙带高度86

5.4.2 第四系冲积含水层的突水危险性90

5.4.3 煤层顶板砂岩裂隙含水层的突水危险性91

参考文献91

第6章 开滦范各庄井田煤层顶底板突水危险性评价93

6.1 引言93

6.2 井田突水特征93

6.3 煤层底板突水危险性地质评价95

6.3.1 12煤层底板突水地质条件分析95

6.3.2 研究区12＃煤层底板突水危险性评价101

6.4 煤层顶板突水危险性评价104

6.4.1 5＃煤层顶板突水地质条件分析104

参考文献113

第7章 煤层底板突水的复合板力学模型及数值模拟分析114

7.1 引言114

7.2 多层厚板力学模型及计算方法114

7.2.1 多层厚板力学模型115

7.2.2 多层厚板状态方程的解116

7.2.3 多层厚板理论解计算程序框图117

7.2.4 突水危险性分析117

7.3 煤层底板突水的复合薄板力学理论119

7.3.1 三层薄板力学模型119

7.3.2 中性面距离e的重新定位120

7.3.3 弯曲等效导出抗弯刚度和弯曲折算模量122

7.3.4 伽辽金法应用于薄板的小挠度弯曲问题123

7.3.5 煤层底板力学特性对复合岩层变形的影响124

7.4 复合薄板理论的数值模拟分析129

7.4.1 计算模型129

7.4.2 复合岩层力学参数的计算130

7.4.3 数值模拟结果分析131

7.5 煤层底板突水危险评价力学模型133

7.5.1 煤层底板突水危险的理论判据133

7.5.2 煤层底板复合岩层的极限水压力分析133

参考文献135

第8章 采场底板变形破坏规律及其预测137

8.1 引言137

8.2 煤层开采底板岩体变形破坏特征及渗透规律137

8.3 煤层底板三带厚度的确定139

8.3.1 煤层底板采动破坏深度的确定139

8.3.2 有效隔水层保护带厚度的确定140

8.4 采场底板破坏深度观测方法141

8.4.1 底板破坏深度的影响因素分析141

8.4.2 采场底板破坏深度观测方法141

8.4.3 底板破坏深度观测实例142

8.5 煤层底板突水影响因素及底板突水优势面理论144

8.5.1 煤层底板突水影响因素144

8.5.2 煤层底板突水优势面理论145

8.6 开采因素对煤层底板变形破坏影响数值模拟分析146

8.6.1 计算模型146

8.6.2 煤层底板垂直应力分布147

8.6.3 煤层底板岩体的变形破坏规律149

8.6.4 开采深度的影响153

参考文献155

第9章 煤层底板突水危险性评价专家系统156

9.1 引言156

9.2 煤层底板突水危险性评价专家系统156

9.2.1 系统设计目标及原则156

9.2.2 专家系统的开发步骤157

9.2.3 专家系统开发工具的选择158

9.3 煤层底板突水危险性评价专家系统的结构与功能160

9.3.1 底板突水危险性评价专家系统的结构体系160

9.3.2 底板突水危险性评价专家系统的功能161

9.3.3 底板突水危险性评价专家系统的特点161

9.4 煤层底板突水危险性评价专家系统的结构162

9.4.1 底板突水的主要影响因素162

9.4.2 系统的参数选取及其量化分析162

9.4.3 底板突水危险性评价专家系统的人机交互界面163

9.5 煤层底板突水危险性评价专家系统的知识库167

9.5.1 系统的知识库结构167

9.5.2 系统的知识表达方式168

9.5.3 典型突水案例知识库169

9.6 底板突水危险性评价推理途径174

9.6.1 专家系统的推理方法174

9.6.2 底板突水危险性评价专家系统的推理途径176

9.6.3 基于突水系数的底板突水危险性评价推理途径177

9.6.4 基于突水优势面的底板突水危险性评价推理途径180

参考文献186

第10章 采场覆岩变形破坏规律及导水裂隙带高度确定方法188

10.1 引言188

10.2 采场覆岩变形破坏规律及垂直分带特征188

10.3 覆岩导水裂隙与层向拉伸率的关系190

10.3.1 覆岩破坏状态与导水裂隙带的发育190

10.3.2 岩层弯曲下沉曲线形态与岩层拉伸率计算方法191

10.3.3 裂采比、岩层层向临界拉伸率与岩性的关系193

10.4 采场覆岩离层发育规律分析194

10.4.1 层面的弱黏结特性及其离层方式194

10.4.2 离层的三种采动状态195

10.5 覆岩导水裂隙带高度观测方法196

10.5.1 导水裂隙带高度的钻孔冲洗液漏失量观测方法196

10.5.2 井下仰斜钻孔导高观测方法199

10.6 巨厚松散层防水煤岩柱高度确定方法201

10.6.1 防水安全煤岩柱的地层结构力学模型201

10.6.2 松散层厚度与防水安全煤岩柱高度的关系分析202

10.6.3 厚松散层条件下的防水安全煤岩柱留设方法202

10.7 覆岩导水裂隙带高度观测应用实例分析204

10.7.1 龙口矿区北皂煤矿海域导水裂隙带高度观测研究204

10.7.2 开滦钱家营煤矿七煤层开采覆岩导高观测207

参考文献211

第11章 含水层（水体）下安全开采上限确定工程实例212

11.1 引言212

11.2 开滦钱家营矿巨厚含水冲积层下安全开采上限研究212

11.2.1 钱家营矿六采区的地质开采条件213

11.2.2 钱家营矿六采区覆岩结构分析216

11.2.3 8＃、9＃和12＃煤层开采上限的确定222

11.3 林南仓矿含水冲积层下安全开采上限研究230

11.3.1 林南仓矿地质开采条件230

11.3.2 林南仓矿西四采区煤层厚度及覆岩结构分析232

11.3.3 林南仓矿西二采区导高观测与提高开采上限现状237

11.3.4 林南仓矿西四采区煤层开采上限的确定242

11.4 七台河铁麒煤矿桃山水库下煤层安全开采上限研究246

11.4.1 铁麒煤矿地质条件247

11.4.2 桃山水库下压煤开采可行性论证248

11.4.3 桃山水库压煤区开采上限的确定251

参考文献260