本书共6章，通过将试验分析方法与数值模拟、物理相似模拟方法相结合，定量地分析了突出煤层群上保护层开采过程中主要保护效果指标与主要影响因素之间的关系，以及在被保护层中掘进煤层巷道时的瓦斯固气耦合瓦斯涌出问题，对于上保护层开采工程实践具有指导作用。
本书可供从事煤炭开采领域的生产技术人员及相关研究人员学习借鉴，也可供高等院校采矿工程专业师生参考。
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究目的及意义
1.2 保护层开采国内外研究现状
1.2.1 保护层开采围岩变形破坏规律的研究
1.2.2 保护层开采保护效果变化规律研究
1.2.3 保护层开采对被保护层内其他工艺的影响研究
1.2.4 卸压作用下煤巷掘进瓦斯涌出量计算研究
1.3 本书主要研究内容、技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
2 基于响应面模型的上保护层开采赋存条件的敏感度研究
2.1 敏感度分析及响应面法计算理论
2.1.1 敏感度分析
2.1.2 基于响应面的敏感度分析
2.1.3 响应面功能函数
2.1.4 响应面实验设计
2.2 数值模拟实验方案设计
2.2.1 响应面法实验方案设计输入参数的确定
2.2.2 响应面模型设计方案的确定
2.2.3 基于膨胀变形量的保护效果敏感性考察指标的确定
2.2.4 响应面功能函数的确定
2.3 上保护层开采有限元模型的建立
2.3.1 有限元数值计算几何模型
2.3.2 数值计算模型载荷及边界条件
2.3.3 数值计算模型材料参数
2.4 数值计算结果处理与分析
2.4.1 数值计算结果处理
2.4.2 响应面功能函数回归效果检验
2.4.3 保护效果指标的敏感度分析
2.5 本章小结
3 煤层群上保护层开采不同层间距保护效果变化规律的物理相似模拟研究
3.1 物理相似模拟材料研究
3.1.1 物理相似模拟理论
3.1.2 物理相似模拟材料物理力学性质研究
3.1.3 模型实验相似材料的确定
3.2 相似模型层间距的确定与模型的制作
3.2.1 保护层开采层间距的确定
3.2.2 相似模型的铺设
3.3 试验过程及测试方案
3.3.1 试验步骤
3.3.2 基于埋设压力盒的被保护层应力变化测试
3.3.3 基于数字散斑法的模型变形测试
3.4 实验结果及分析
3.4.1 上保护层开采煤岩层变形破坏特征
3.4.2 基于数字散斑的三带高度的确定
3.4.3 不同层间距被保护层卸压规律
3.4.4 不同层间距保护角、保护范围变化规律
3.4.5 急倾斜上保护层开采物理相似模拟实验
3.4.6 基于响应面模型的上保护层开采赋存条件的敏感性研究验证
3.5 本章小结
4 煤巷掘进瓦斯涌出量与被保护层残余瓦斯压力关系研究
4.1 工程背景
4.1.1 保护层开采工程背景
4.1.2 被保护层内煤巷掘进空间位置
4.2 研究区域瓦斯压力
4.2.1 研究区域原始瓦斯赋存条件
4.2.2 被保护层瓦斯压力测孔布置方案
4.2.3 被保护层瓦斯疗余压力分有规律
4.3 煤巷据进瓦斯涌出数子模型
4.3.1 基本假设
4.3.2 煤层瓦斯流动固气锅台计算模型
4.3.3 煤巷据进煤壁瓦斯涌出量计算模型
4.4 煤巷断面瓦斯涌出的数值计算
4.4.1 数值计算平台
4.4.2 计算的几何樓型
4.4.3 模型初始条件和边界条件
4.4.4 狄值计算参数
4.5 煤巷瓦斯涌出计算结果与分析
4.5.1 巷道掘进引起断面瓦斯渗流参数变化
4.5.2 巷道掘进速度对煤壁瓦斯涌出量的影有
4.5.3 掘进循环对巷道两侧煤壁瓦斯涌出总量的影有
4.6 基于煤巷掘进瓦斯涌出量的保护层开采残余瓦斯压力的确定
4.6.1 煤层瓦斯压力对煤巷掘进瓦斯涌出的影响
4.6.2 基于煤巷掘进瓦斯涌出的煤层瓦斯压力临界面
4.7 本章小结
5 上保护层开采现场试验研究
5.1 现场考察内容
5.2 东林煤矿上保护层开采的现场试验
5.2.1 保护层开采工程概况
5.2.2 现场测试方案
5.2.3 现场测试结果及分析
5.3 上保护层开采保护范围划定方法分析
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要研究成果及结论
6.2 主要创新点
6.3 后续研究工作及展望
参考文献
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