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1 绪论1

1.1 研究的目的及意义1

1.2 研究现状2

1.2.1 顶板断裂垮落机理的研究现状3

1.2.2 顶板大面积垮落引起空气冲击灾害的研究现状5

1.3 研究内容与研究方法10

1.3.1 主要研究内容10

1.3.2 研究方法11

1.4 研究思路与技术路线11

2 采空区顶板垮落-空气耦合冲击的理论研究14

2.1 引言14

2.2 采空区顶板垮落-空气耦合冲击的力学模型15

2.2.1 全部切落-整体运动型顶板垮落空气冲击的理论模型15

2.2.2 O-X形顶板垮落空气冲击的理论模型22

2.2.3 房采采空区顶板垮落空气冲击的理论模型29

2.3 采空区顶板垮落空气冲击灾害的理论预测34

2.3.1 活鸡兔井1-2煤层顶板整体切落的空气冲击预测34

2.3.2 活鸡兔井1-2上煤层与霍洛湾矿2＃煤层采空区顶板垮落的空气冲击预测40

2.4 本章小结52

3 采空区顶板垮落空气冲击的实验研究54

3.1 实验装置与监测设备54

3.1.1 相似比的确定54

3.1.2 实验装置设计55

3.2 顶板垮落空气冲击的实验方案与实验测试过程57

3.2.1 实验方案57

3.2.2 实验测试过程58

3.3 采空区顶板整体垮落空气冲击实验的结果分析59

3.3.1 顶板整体垮落冲击风速测试结果及采空区速度场分析59

3.3.2 顶板垮落空气冲击巷道风速实验数据及结果分析65

3.4 顶板垮落空气冲击实验结果与理论预测结果的比较分析71

3.4.1 巷道口风速比较分析72

3.4.2 巷道内风速比较分析72

3.5 本章小结73

4 采空区顶板垮落空气冲击灾害的危险评价研究75

4.1 采空区顶板垮落空气冲击灾害研究的重点75

4.2 采空区顶板垮落空气冲击灾害的评价理论75

4.2.1 井下人员损伤的理论分析75

4.2.2 巷道设备损坏的理论分析79

4.2.3 巷道密闭墙损坏的理论分析81

4.3 采空区顶板垮落空气冲击的灾害评价算例分析83

4.3.1 井下人员损伤的算例分析83

4.3.2 巷道设备损坏的算例分析92

4.3.3 巷道防灾密闭墙损坏的算例分析94

4.4 本章小结105

5 采空区顶板垮落空气冲击灾害的控制实践及应用107

5.1 顶板大面积垮落空气冲击灾害的现场控制概述107

5.2 活鸡兔井1-2煤层顶板垮落空气冲击灾害的现场控制实践108

5.2.1 活鸡兔井21303工作面顶板强制预裂爆破方案设计109

5.2.2 活鸡兔井21303工作面顶板强制爆破初次来压灾害预防的效果分析114

5.2.3 活鸡兔井21303工作面顶板强制爆破空气冲击灾害预防的效果分析115

5.3 霍洛湾矿房柱式开采采空区顶板垮落空气冲击灾害的控制实践115

5.3.1 霍洛湾矿房柱式开采采空区密闭墙的方案设计116

5.3.2 密闭墙的受载分析116

5.3.3 密闭墙的强度校核117

5.3.4 霍洛湾矿房柱式采空区顶板岩层破坏状态监测方案设计及实施118

5.4 本章小结120

6 研究结论与展望122

6.1 主要结论122

6.2 不足与展望123

参考文献124