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1 绪论1

1.1 问题的提出1

1.2 国内外研究现状5

1.2.1 煤壁前方煤体应力分布及塑性区范围研究现状5

1.2.2 大采高工作面煤壁片帮机理研究现状7

1.2.3 煤壁片帮控制技术研究现状12

1.2.4 超声无损探伤技术发展现状16

1.3 本书主要研究内容与研究方法17

1.3.1 主要研究内容17

1.3.2 研究方法及技术路线19

1.4 本书预期研究成果21

2 基于正交试验和有限变形理论煤壁前方塑性区范围研究25

2.1 基于正交试验煤壁前方塑性区范围数值模拟研究25

2.1.1 数值模拟软件对比及选择26

2.1.2 煤壁片帮塑性变形系数及其正交试验设计28

2.1.3 煤壁片帮塑性变形系数多元非线性回归分析31

2.2 基于有限变形理论煤壁前方塑性区范围计算求解33

2.2.1 顶梁弹塑性有限变形理论认识基础33

2.2.2 基于顶板弹塑性有限变形的煤体应力求解34

2.3 煤壁前方塑性区范围描绘39

2.3.1 同忻矿煤体基本力学参数三轴试验结果40

2.3.2 8107大采高综放面煤壁前方塑性区范围描绘44

2.3.3 煤壁前方塑性区范围两种计算方法对比分析45

2.4 本章小结46

3 不同硬度煤层大采高综放面煤壁片帮机理研究48

3.1 不同硬度煤体片帮迹线分类48

3.1.1 不同硬度煤体三轴压缩试验应力－应变特性对比48

3.1.2 煤壁片帮迹线与煤体硬度关系探讨51

3.2 基于尖点突变理论坚硬煤层大采高综放面煤壁片帮机理研究53

3.2.1 煤壁片帮尖点突变模型的建立53

3.2.2 坚硬煤层不同片帮迹线条件下片帮机理研究56

3.3 软弱煤壁弧形滑动失稳机理研究60

3.3.1 软弱煤壁弧形滑动片帮数值模拟研究60

3.3.2 煤壁弧形滑动失稳起始破裂位置探讨64

3.3.3 煤壁弧形滑动失稳力学建模及计算分析65

3.4 含软弱夹矸煤层大采高综放面煤壁片帮机理研究68

3.4.1 含软弱夹矸煤层煤壁片帮主要形式68

3.4.2 含软弱夹矸煤层煤壁片帮力学建模与计算69

3.4.3 基于控制平面分区的含软弱夹矸煤壁失稳条件分析72

3.5 本章小结73

4 8107大采高综放面煤壁片帮关键影响因素综合确定75

4.1 基于三角模糊算法煤壁片帮关键影响因素计算分析75

4.1.1 片帮基本事件分类及其三角模糊概率计算75

4.1.2 片帮基本事件三角模糊重要度计算89

4.2 煤壁片帮关键影响因素合理值范围的数值模拟分析94

4.2.1 关键影响因素数值模拟方案设计94

4.2.2 煤壁片帮关键影响因素合理值范围确定96

4.3 煤壁片帮关键影响因素回归分析104

4.4 本章小结106

5 基于综放支架系统可靠性煤壁片帮控制技术107

5.1 支架系统可靠性与煤壁片帮控制互馈关系研究107

5.2 基于共因失效计算模型综放支架系统可靠性研究108

5.2.1 大采高综放支架故障概率共因失效计算模型的提出109

5.2.2 ZF15000/27.5/42型综放支架立柱系统可靠性计算示例110

5.3 “固液同步型”支架故障检测技术及其检测机理111

5.3.1 综放支架“固液同步型”故障检测技术的提出111

5.3.2 综放支架“固液同步型”故障检测技术的内涵114

5.4 本章小结127

6 同忻矿8107大采高综放面煤壁片帮控制现场工程实践129

6.1 基于“固液同步型”故障检修实践煤壁片帮控制效果探析129

6.1.1 ZF15000/27.5/42型综放支架“固液同步型”故障检测方案设计129

6.1.2 液压支架“固液同步型”故障检测结果统计分析132

6.1.3 综放面不同故障率区段煤壁控制效果对比分析138

6.1.4 支架“固液同步型”故障检修前后煤壁控制效果对比分析139

6.2 大采高综放面煤壁片帮安全评价系统研发应用151

6.2.1 安全评价系统开发构想及操作界面151

6.2.2 安全评价系统的应用检验152

6.3 本章小结156

7 结论与展望157

7.1 研究取得的主要成果157

7.1.1 大采高综放面煤壁前方塑性区范围157

7.1.2 不同硬度煤层大采高综放面煤壁片帮机理157

7.1.3 大采高综放面煤壁片帮关键影响因素研究158

7.1.4 大采高综放开采煤壁片帮控制技术158

7.1.5 同忻矿8107大采高综放面煤壁片帮控制现场工业性试验159

7.1.6 大采高综放开采煤壁片帮安全评价系统开发与现场应用检验159

7.2 创新点160

7.3 展望160

附录 C＋＋编程代码162

参考文献172