本书针对我国典型煤矿深部高强度开采条件，以采动围岩体的强烈卸荷效应为主线，明晰了煤层、顶底板岩体和承压水等整体力学平衡体系的联动关系，揭示了底板岩体压剪、卸荷破裂与基本顶结构失稳的联动机理，明确了深部开采底板卸荷破裂的触矸效应；界定了基本顶结构失稳作用下底板岩体的应力.渗流分区，研究了其分区破裂演化及分形几何特征；建立了深部开采底板岩体卸荷破裂模型，确立了底板岩体卸荷破裂的灾变机理，细化了深部开采底板岩体卸荷破裂分区并评价了其强扰动危险性，系统构建实施了应力卸荷.渗流调控及注浆改造协同的深部开采底板应力卸荷分区分级防控关键技术，从而为我国深部煤炭资源安全高效开采提供了理论依据和技术支撑。
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2005.09—2009.07，河南理工大学，采矿工程专业，本科生；
2009.09—2012.07，中国矿业大学（北京），采矿工程专业，硕士研究生；
2015.09—2018.07，中国矿业大学（北京），采矿工程专业，博士研究生。2012.07—2015.08，河南能源集团，赵固一矿综采队，技术员；
2018.07—2020.06，中国矿业大学（北京），力学博士后流动站，博士后；
2020.06—至今，煤炭科学研究总院有限公司，深部开采与冲击地压防治研究院，学术带头人。采矿工程，矿山灾害机理与防控1. 深部开采底板岩体卸荷断裂致灾机理与防控关键技术，中国煤炭工业协会中国煤炭工业科学技术奖二等奖，2022年，排名第1（本书依托项目）。
2. 深部开采底板岩体卸荷-渗流断裂灾变机理与分区分级监测防控关键技术，中国安全生产协会安全科技进步奖，2023年，排名第2。中国岩石力学与工程学会采矿岩石力学分会理事会理事，《煤炭学报》、《煤炭科学技术》青年编委
目录
前言
1 绪论 1
1.1 深部开采扰动致灾特点 2
1.1.1 深部开采工程扰动特点 2
1.1.2 深部开采顶底板岩体卸荷致灾行为 5
1.2 深部开采底板破裂行为及控制研究进展 12
1.2.1 深部岩体力学特性 13
1.2.2 深部开采底板应力场演化 15
1.2.3 深部开采底板破裂机理 16
1.2.4 深部开采底板破裂及突水防控 19
1.3 深部开采底板卸荷面临的科学与技术问题及解决方法 21
1.3.1 深部开采底板卸荷面临的科学与技术问题 21
1.3.2 解决问题思路及方法 22
1.3.3 研究意义 23
参考文献 24
2 深部开采底板卸荷破裂微震特征 31
2.1 华北型煤田典型深部开采工程地质 31
2.1.1 赵固一矿深部开采工程地质 31
2.1.2 邢东矿深部开采工程地质 36
2.2 赵固一矿底板卸荷破裂微震特征 42
2.2.1 微震监测原理及监测方案 42
2.2.2 微震监测事件分布特征 43
2.2.3 基于微震事件的顶底板破裂特征 47
2.3 邢东矿底板卸荷破裂微震特征 49
2.3.1 微震监测系统及监测方案 49
2.3.2 采空区底板卸荷破裂微震事件分布特征 49
2.4 本章小结 52
参考文献 52
3 深部开采顶底板联动失稳模型与力学机制 54
3.1 深部开采底板破裂力源 54
3.2 顶底板初次失稳结构模型及联动机制 56
3.2.1 顶底板初次失稳结构模型 56
3.2.2 顶底板初次失稳联动机制 56
3.3 顶底板周期失稳结构模型及联动机制 61
3.3.1 顶底板周期失稳结构模型 61
3.3.2 顶底板周期失稳联动机制 63
3.4 基本顶失稳下底板卸荷变形规律 67
3.4.1 底板冲击载荷 67
3.4.2 底板卸荷变形 70
3.5 本章小结 77
参考文献 78
4 深部开采底板岩体变形破裂模拟分析 79
4.1 块体离散元模型 79
4.2 顶底板初次失稳联动模拟 80
4.2.1 不同采深下底板应力联动变化 81
4.2.2 不同采深下底板位移联动变化 85
4.3 顶底板周期失稳联动模拟 90
4.3.1 不同采深下底板应力联动变化 90
4.3.2 不同采深下底板位移联动变化 93
4.4 不同扰动强度下顶底板失稳联动模拟 98
4.4.1 不同扰动强度下底板应力联动变化 98
4.4.2 不同扰动强度下底板位移联动变化 99
4.5 本章小结 102
参考文献 103
5 深部开采底板岩体分区破裂演化 104
5.1 深部开采底板岩体分区破裂模型 104
5.2 深部岩体加卸荷破裂力学特性 106
5.2.1 常规加卸荷破裂力学特性 107
5.2.2 围压卸荷破裂力学特性 109
5.3 深部开采底板岩体分区破裂演化 123
5.3.1 端部及触矸效应区底板岩体破裂演化 123
5.3.2 卸荷区底板岩体破裂演化 124
5.3.3 底板岩体水力渗透破裂演化 127
5.4 底板岩体破裂地质雷达探测 133
5.4.1 探测方案及数据处理 133
5.4.2 探测结果 134
5.5 本章小结 136
参考文献 138
6 深部开采底板岩体动态破裂相似模型实验 139
6.1 实验原理 139
6.2 实验设计 140
6.2.1 模型铺设及测点布置 140
6.2.2 测量仪器及数据收集 142
6.2.3 加荷设计及模型开采 142
6.3 深部开采底板岩体动态破裂规律 144
6.3.1 底板岩体动态破裂演化过程 144
6.3.2 底板岩体应力变化规律 147
6.3.3 底板岩体位移变化规律 152
6.4 深部开采底板岩体动态破裂分形几何特征 156
6.4.1 底板岩体动态破裂分形特征 156
6.4.2 底板裂隙倾角发育特征 159
6.4.3 底板裂隙长度与数量发育特征 161
6.5 本章小结 162
参考文献 163
7 深部开采底板岩体卸荷破裂力学机理 164
7.1 深部开采卸荷与底板变形破裂关系 164
7.1.1 开采卸荷与底板破裂深度关系 165
7.1.2 开采卸荷与底板流变损伤关系 165
7.2 深部开采底板岩体卸荷的强扰动特征 166
7.2.1 深部开采底板应力卸荷量特征 166
7.2.2 深部采场底板岩体卸荷时效特征 170
7.2.3 深部采场底板岩体位移特征 171
7.3 深部开采底板岩体卸荷破裂力学机理 172
7.3.1 深部开采底板卸荷岩体质量评价 172
7.3.2 深部开采底板岩体卸荷破裂灾变机理 173
7.3.3 深部开采底板岩体渗透破裂演化机制 174
7.4 深部开采底板岩体卸荷破裂分区及扰动危险性 178
7.4.1 深部开采底板岩体卸荷破裂分区 178
7.4.2 不同工程尺度下底板岩体卸荷破裂危险性 180
7.5 本章小结 185
参考文献 187
8 深部开采底板卸荷破裂分区评价与监测预警技术 188
8.1 超前底板破裂结构辨识解析分区技术 189
8.1.1 三维/二维地震勘探 189
8.1.2 掘进超前探测 191
8.1.3 采前综合物探 193
8.2 采场底板卸荷破裂风险分区评价技术 203
8.2.1 底板卸荷破裂深度评价 203
8.2.2 底板破裂结构探查评价 207
8.3 深部开采底板卸荷突水分区监测预警技术211
8.3.1 水文动态变化监测预警 212
8.3.2 微震监测实时预警 216
8.3.3 矿压在线监测预警 220
8.3.4 底板破裂深度监测 221
8.4 本章小结 221
参考文献 222
9 深部开采底板应力卸荷分区分级防控关键技术 224
9.1 深部开采底板应力卸荷分区分级调控技术 225
9.1.1 弱卸荷区分级开采优化调控技术 225
9.1.2 强卸荷区分级切顶卸压调控技术 228
9.1.3 极强卸荷区分级充填开采调控技术 232
9.1.4 高承压水压力区分级动态引流调控技术 257
9.2 深部开采底板井？地联合分区分级注浆加固技术 258
9.2.1 薄隔水层底板井下穿层/定向钻孔注浆加固技术 258
9.2.2 厚隔水层底板地面水平分支孔注浆加固技术 267
9.3 本章小结 271
参考文献 272
10 创新点与展望 274
10.1 创新点 274
10.2 展望 275
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