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1 绪论1

1.1 浅埋煤层岩层控制理论3

1.1.1 浅埋煤层的矿压特征3

1.1.2 浅埋煤层的特征与分类5

1.1.3 浅埋煤层顶板结构理论6

1.2 浅埋煤层保水开采研究11

1.2.1 浅埋煤层顶板破断的空间结构形态11

1.2.2 保水开采条件与隔水层稳定性14

1.3 部分开采顶板控制理论15

1.4 充填开采方法与技术19

1.4.1 充填开采技术进展19

1.4.2 充填材料及其力学特性22

1.4.3 充填体的力学作用机理24

1.4.4 条带充填开采岩层控制理论25

2 覆岩地质条件及保水开采分类26

2.1 煤层赋存条件26

2.1.1 自然地理26

2.1.2 地质构造特征27

2.1.3 煤层赋存特征28

2.1.4 煤层顶板基岩特征31

2.2 覆岩工程地质特征33

2.2.1 煤层覆岩结构类型33

2.2.2 风化带工程地质特征34

2.2.3 顶板基岩工程地质特征35

2.2.4 隔水层工程地质特征37

2.2.5 黏土隔水层应力应变及渗透系数变化规律39

2.3 煤与水赋存的空间组合关系42

2.4 萨拉乌苏组及其地下水资源45

2.5 保水开采分类与分区46

2.5.1 保水开采分类46

2.5.2 保水开采分区47

2.6 特殊保水开采区覆岩类型49

2.6.1 特殊保水区分布状况49

2.6.2 覆岩结构类型49

3 柔性条带充填原理及充填材料研究52

3.1 柔性条带充填开采原理52

3.1.1 条带充填方法52

3.1.2 柔性条带充填开采技术原理54

3.1.3 柔性条带充填方式55

3.1.4 条带充填工艺56

3.2 陕北风积沙的工程特性57

3.2.1 陕北风沙滩地区分布状况57

3.2.2 陕北风积沙物理特性57

3.3 膏体充填材料的特点及可泵性62

3.3.1 膏体充填材料的特点62

3.3.2 膏体充填材料的可泵性65

3.4 充填体强度的确定67

3.4.1 早期强度67

3.4.2 后期强度69

3.4.3 膏体充填材料强度的确定71

4 条带充填的隔水岩组稳定性实验研究73

4.1 条带充填物理相似模拟实验设计73

4.1.1 相似条件及相似参数73

4.1.2 黏土隔水层的相似性研究75

4.1.3 柔性充填材料的相似性研究78

4.1.4 模型布置80

4.2 条带充填开采隔水岩组稳定性的物理模拟81

4.2.1 柔性条带充填开采上行裂隙和下行裂隙发育规律82

4.2.2 中部基岩下沉规律84

4.2.3 隔水层及其支撑岩柱移动规律84

4.2.4 充填材料强度对覆岩的控制作用86

4.2.5 充填条带载荷量及压缩量变化规律89

4.3 条带充填开采数值模拟研究90

4.3.1 条带充填数值计算模型91

4.3.2 覆岩应力场和塑性区分布特征91

5 条带充填保水开采的隔水岩组力学模型95

5.1 隔水岩组结构力学模型95

5.2 隔水岩组下沉曲线分析98

5.3 上行裂隙发育高度分析106

5.4 下行裂隙发育分析110

5.4.1 下行裂隙发育深度110

5.4.2 下行裂隙发育位置110

6 充填条带和隔水岩组稳定性控制因素113

6.1 岩柱载荷量及岩柱压缩量113

6.2 充填条带载荷和压缩量115

6.2.1 充填条带载荷量及充填条带压缩量115

6.2.2 充填条带压缩量的相似材料试验115

6.2.3 充填条带压缩量影响因素117

6.3 隔水岩组下沉量影响因素118

6.4 上行裂隙发育高度影响因素分析120

6.5 下行裂隙发育深度影响因素分析121

6.6 隔水岩组稳定性影响因素总结123

7 条带充填开采隔水岩组稳定性判据124

7.1 隔水岩组稳定性判据124

7.2 基岩黏土型覆岩合理充填参数确定方法125

参考文献128