本书系统构建了长壁开采110工法理论与技术体系，首创“切顶短臂梁”理论和平衡开采理论，提出了以NPR锚索支护、顶板定向预裂切裂、碎石帮控制与封堵、矿压远程实时监测等为核心的关键技术，研发了配套的智能化工艺装备，形成了“采-留”协同作业模式，实现了无煤柱开采的技术突破。长壁开采110工法在减少煤炭资源浪费、降低巷道掘进量、改善采场动压环境等方面有显著成效，为煤炭资源的绿色安全高效开采提供了中国方案，对推动采矿技术革新具有里程碑意义。
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现任中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院院长，兼任中国岩石力学与工程学会副理事长。国家自然科学基金重大项目"深部岩体力学基础研究与应用"（50490270）首席科学家、国家重点基础研究计划（973计划）"深部煤炭资源赋存规律、开采地质条件与精细探测基础研究"（2006CB202209）首席科学家，国家杰出青年基金获得者
目录
前言
第1章 长壁采煤工法发展概述 1
1.1 采矿工法的发展演化 1
1.2 长壁开采121工法 2
1.2.1 长壁开采121(大煤柱)工法 2
1.2.2 长壁开采121(小煤柱)工法 4
1.3 长壁开采110工法 5
第2章 长壁开采110工法理论基础 7
2.1 平衡开采理论 7
2.1.1 采矿损伤不变量方程 7
2.1.2 平衡开采控制方程 8
2.2 “切顶短臂梁”理论 8
第3章 长壁开采110工法关键技术 13
3.1 长壁开采110工法顶板定向预裂切缝技术 13
3.1.1 顶板定向预裂切缝技术原理 13
3.1.2 顶板定向预裂切缝技术要求 14
3.1.3 顶板定向预裂切缝关键参数 14
3.1.4 顶板定向预裂切缝效果检测与评价 15
3.2 110工法NPR锚索支护技术 16
3.2.1 NPR锚索支护原理 16
3.2.2 NPR锚索与围岩作用能量原理 19
3.2.3 NPR锚索支护设计要求 21
3.3 110工法碎石帮控制及封堵技术 22
3.3.1 碎石帮侧向压力理论计算 22
3.3.2 碎石帮侧向支护技术 31
3.3.3 巷旁碎石帮封堵技术 34
3.4 110工法矿山压力远程实时监控技术 36
3.4.1 110工法矿压远程监控系统简介 36
3.4.2 110工法矿压远程监控技术原理 36
3.4.3 110工法主要矿压监测内容 38
第4章 长壁开采110工法配套装备 40
4.1 110工法定向预裂切缝装备 40
4.1.1 顶板定向预裂切缝双向聚能张拉爆破管 40
4.1.2 DCA-45顶板定向预裂切缝钻机 40
4.1.3 N00ZJ4515000切缝钻机 44
4.1.4 液态定向切缝机 57
4.1.5 液态水切割机 61
4.1.6 链臂锯切顶机 64
4.2 110工法NPR锚索及其安装设备 65
4.2.1 NPR锚索独特性能 65
4.2.2 NPR锚索安装设备 69
4.3 110工法挡矸结构和护帮锚杆 83
4.3.1 U型钢挡矸结构 83
4.3.2 多托盘锚杆 85
4.3.3 波式多阻护帮锚杆 87
4.4 110工法巷内临时支护装备 90
4.4.1 单元式切顶护帮支架 90
4.4.2 迈步式切顶护帮支架 93
第5章 长壁开采110工法设计 97
5.1 110工法设计原理 97
5.1.1 切顶短臂梁设计原理 97
5.1.2 预裂切缝高度设计原理 98
5.1.3 预裂切缝角度设计原理 98
5.1.4 支护设计原理 99
5.1.5 双向聚能爆破设计原理 99
5.2 110工法主要设计内容 100
5.2.1 分区设计 100
5.2.2 临时支护及挡矸设计 103
5.3 典型条件矿井110工法设计 104
5.3.1 复合顶板110工法设计 104
5.3.2 破碎顶板110工法设计 107
5.3.3 复合夹煤顶板110工法设计 111
5.3.4 坚硬顶板110工法设计 114
5.3.5 厚煤层快速回采110工法设计 118
5.3.6 大埋深中厚煤层110工法设计 123
第6章 长壁开采110工法应用及矿压规律 126
6.1 薄煤层110工法应用及矿压规律 126
6.1.1 工程概况 126
6.1.2 薄煤层切顶卸压顶板运动模式及岩层移动规律 127
6.1.3 薄煤层自成巷110工法采场矿压显现规律 129
6.1.4 薄煤层自成巷110工法巷道矿压显现规律 132
6.2 中厚煤层110工法应用及矿压规律 137
6.2.1 工程概况 137
6.2.2 中厚煤层110工法自成巷采场矿压显现规律 138
6.2.3 中厚煤层110工法自成巷巷道矿压显现规律 140
6.2.4 二次回采工作面采场及巷道矿压显现规律 148
6.3 厚煤层110工法应用及矿压规律 153
6.3.1 工程概况 153
6.3.2 厚煤层自成巷110工法数值模拟 153
6.3.3 厚煤层自成巷110工法巷道矿压显现规律 161
6.3.4 厚煤层自成巷110工法采空区岩体垮落及碎胀效应 172
6.3.5 厚煤层自成巷110工法顶板运动模式及岩层(地表)移动规律 175
6.4 厚层坚硬顶板110工法应用及矿压规律 177
6.4.1 工程概况 177
6.4.2 厚层坚硬顶板110工法采场矿压显现规律 177
6.4.3 厚层坚硬顶板110工法巷道矿压显现规律 181
6.4.4 厚层坚硬顶板110工法采空区岩体碎胀效应 189
6.5 浅埋复合夹煤顶板110工法应用及矿压规律 190
6.5.1 工程概况 190
6.5.2 浅埋复合夹煤顶板110工法采场矿压显现规律 190
6.5.3 浅埋复合夹煤顶板110工法巷道矿压显现规律 194
6.5.4 浅埋复合夹煤顶板碎胀效应 195
6.5.5 浅埋复合夹煤顶板110工法岩层(地表)移动规律 198
6.6 大埋深破碎顶板110工法应用及矿压规律 200
6.6.1 工程概况 200
6.6.2 大埋深破碎顶板运动模式及岩层移动规律 200
6.6.3 大埋深破碎顶板110工法矿压显现规律数值模拟 203
6.6.4 大埋深破碎顶板110工法采场矿压显现规律 207
6.6.5 大埋深破碎顶板110工法巷道矿压显现规律 212
6.6.6 大埋深破碎顶板110工法采空区岩体碎胀效应 223
6.7 冲击地压千米深井110工法应用及矿压规律 225
6.7.1 工程概况 225
6.7.2 冲击地压千米深井采场矿压显现规律研究 226
6.7.3 冲击地压千米深井110工法碎胀充填模拟 229
6.7.4 冲击地压千米深井110工法巷道矿压显现规律 235
6.7.5 冲击地压千米深井110工法采空区岩体碎胀效应 239
参考文献 240
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