- 作者: 王珂、杨博
- 定价: 2800.0元
- 装帧: 视频
- 出版社: 中国矿业大学出版社有限责任公司
- ISBN: 978-7-900785-90-9
煤矿安全生产三维仿真库通过使用最新三维动画模拟技术制作，以影视动画方式再现煤矿职工井上、井下作业过程和生活场景。“煤矿安全生产三维仿真库之事故案例集一”高精度、高仿真性直观展示最近几年来煤矿职工井下生产过程中发生的机电事故（共7起）、顶板事故（共9起）、通风事故（共2起）、瓦斯事故（共4起）、水害事故（共5起），系统的总结了煤矿易发、常见事故的产生原因和发展规律，对如何遏制煤矿各类事故的发生提出了有效的防治对策。
- 作者: 王珂、杨博
- 定价: 2800.0元
- 装帧:
- 出版社: 中国矿业大学出版社有限责任公司
- ISBN: 978-7-900785-91-3
煤矿安全生产三维仿真库通过使用最新三维动画模拟技术制作，以影视动画方式再现煤矿职工井上、井下作业过程和生活场景。“煤矿安全生产三维仿真库之事故案例集二”高精度、高仿真性直观展示最近几年来煤矿职工井下生产过程中发生的机电事故（共10起）、爆破及爆炸事故（共4起）、火灾事故（共4起）、其他事故（共5起），系统的总结了煤矿易发、常见事故的产生原因和发展规律，对如何遏制煤矿备类事故的发生提出了有效的防治对策。
本片通过最鲜明的实例和最直观的教育，来提高煤矿从业人员的安全生产意识，可作为煤矿企业区队班组在班前、班后会上进行安全事故警示教育的生动视频教材，也可作为煤矿安全培训教学的课件使用。
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保水采煤的隔水关键层模型及力学分析
本书针对我国煤炭开采对矿区水资源严重破坏与浪费引起的生态环境破坏现象，提出了利用隔水关键层实施矿区水资源保护的力学模型。针对隔水关键层力学模型，综合运用理论分析、实验研究、物理模拟、数值计算及工程实践等方法，系统研究了破碎岩体压实过程中的渗流特性、隔水关键层的结构稳定性及裂隙演化特征、隔水关键层渗流的非线性动力学特性。以神东矿区为例，系统分析了典型缺水矿区的采矿地质条件，提出了实施保水采煤分区与规划，在此基础上，提出实施保水采煤的隔水关键层原理、方法和技术手段，并应用于工程实践。本书可供从事采矿、安全、力学、地质等领域的广大科技工作者参考。
新型工业化道路以及循环经济的提出迫使人们考虑“绿色矿业”问题。国务院《关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》中对煤炭工业提出了更具体的要求。例如,在指导思想中提出“走资源利用率高、安全有保障、经济效益好、环境污染少和可持续的煤炭工业发展道路”,同时提出要“统筹煤炭工业与相关产业协调发展、统筹煤炭开发与生态环境协调发展、统筹矿山经济与区域经济协调发展的要求”。在发展目标中具体提出“用3~5年时间,矿区生态环境恶化的趋势初步得到控制,再用5年左右时间,形成以煤炭加工转化、资源综合利用和矿山环境治理为核心的循环经济体系”。显然,该意见中的三个统筹就是要把矿区资源优势变成经济优势,就是要把矿区变成矿工的绿色家园。
近年来,我国已兴起了关于“资源与环境协调开发的绿色开采技术”的研究与开发工作。学术界已初步提出了关于煤炭资源绿色开采的概念与技术体系,其技术体系包括:岩层移动与地表沉陷控制及地面土地保护、煤与瓦斯共采、保水开采与煤水共采、矸石充填与资源化利用等。
我国西部干旱半干旱地区,降水量少,蒸发量大,导致水资源严重缺乏和生态环境的脆弱,由于人为的采矿活动,更加剧了水资源和生态环境的破坏,造成植被枯死、土地沙化、水土流失等环境灾害。以晋陕蒙交界的神华矿区为例,该区是我国已探明煤炭储量最大的煤田,也是世界七大煤田之一,煤层赋存好、储量丰富、煤质优良、开采条件优越。因为缺水,区内的自然环境已从公元5世纪的肥沃草原环境退化成现在的亚沙漠环境。区内主要含水层为第四系上更新统萨拉乌苏组含水层,局部含水的烧变岩含水层处于主采煤层上部和煤层浅部,如不加控制,大规模的煤炭开采活动会破坏含水层,造成潜水位下降、居民水井干涸、地表植被死亡、土壤沙化、水土流失等系列问题。
长期以来,煤炭开采都将水视为灾害来治理,对其实行“疏排堵截”为主的治理思想,降低顶底板含水层的水位,疏放相邻区段煤层顶底板的含水层,为工作面采掘消除水患。在煤炭开采过程中,无论是矿井的正常涌水,还是以防治矿井水害为目的进行的人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干,都会不同程度地影响或破坏含水层,造成地下水资源的极大浪费,还污染水环境。因此,无论从自然环境和资源开发协调发展的角度出发,还是从当前矿山企业自身发展的生产和生活用水问题出发,深入研究采煤过程中与水资源保护和利用相关的理论和应用基础问题是十分必要和迫切的,是开发绿色采矿技术的重要内容之一。
本书主要从五个方面系统分析了隔水关键层的结构和渗流力学特性,并介绍了在此基础上建立的隔水关键层保护原理在神东矿区保水采煤实践中的应用。第一,在岩层控制的结构关键层概念和传统的隔水层概念基础上提出了隔水关键层的基本概念。第二,建立了隔水关键层的基本力学模型,系统研究了隔水关键层的结构及
渗流稳定性,给出了隔水关键层渗流系统的失稳判别条件。第三,在传统物理模型试验的基础上,引入了数字图像分析手段,分析了隔水关键层的隔水性能,为实现保水采煤提供了创新技术途径。第四,基于岩石渗流-损伤耦合模型,模拟了隔水关键层的岩层移动及裂隙演化特征,同时系统分析了贯通裂隙与渗流分布的基本特征。第五,提出了保护矿区水资源的隔水关键层原理与方法,并成功地运用到神东矿区保水采煤实践中。
本书的写作和出版得到了国家自然科学基金优秀青年科学基金项目(51322401)、国家自然科学基金煤炭联合基金重点项目(U1261201)、国家重点基础研究发展计划(973 计划)项目(2013CB227900)、中国矿业大学“211工程”三期创新人才培养项目等项目的资助。
由于作者水平所限及时间仓促,书中难免存在疏漏和不足之处,恳切希望同行专家和广大读者给予批评指正。
作者
2013年8月
1 保水采煤隔水关键层的基本概念及力学分析…………………………… 1
1.1 保水采煤隔水关键层的基本概念………………………………… 1
1.2 隔水关键层的结构稳定性分析…………………………………… 2
1.3 隔水关键层的渗流稳定性分析…………………………………… 7
1.4 本章小结…………………………………………………………… 14
2 破碎岩石的压实渗流特性实验研究……………………………………… 15
2.1 破碎岩石压实渗透仪及实验系统………………………………… 15
2.2 试件制备与实验方案……………………………………………… 17
2.3 实验过程及数据采集……………………………………………… 20
2.4 实验结果及分析…………………………………………………… 23
2.5 本章小结…………………………………………………………… 44
3 采场顶板隔水关键层破断特征的物理模拟……………………………… 45
3.1 试验设计及方案…………………………………………………… 45
3.2 数字图像相关法…………………………………………………… 51
3.3 试验结果及分析…………………………………………………… 54
3.4 本章小结…………………………………………………………… 72
4 采动覆岩隔水关键层渗流特性的数值模拟……………………………… 73
4.1 采动覆岩隔水关键层数值计算模型及方案……………………… 73
4.2 采动覆岩破断裂隙演化与渗流特征……………………………… 75
4.3 采动覆岩隔水关键层的隔水能力分析…………………………… 87
4.4 本章小结…………………………………………………………… 93
5 神东矿区保水采煤工程实践……………………………………………… 95
5.1 保水采煤的隔水关键层保护原理………………………………… 95
5.2 神东矿区水文地质结构系统与保水分区………………………… 96
5.3 采动覆岩导水裂隙通道发育规律……………………………… 100
5.4 有隔水层区上覆含水层保水开采……………………………… 104
5.5 本章小结………………………………………………………… 107
参考文献……………………………………………………………………… 109
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