南芬露天铁矿滑坡远程监测预警系统的应用

南芬露天铁矿目前正在进行三期扩帮四期开采工程,矿区工程地质条件较复杂,岩石以绿泥岩为主,遇水强度急剧降低,加之频繁生产爆破振动,致使边帮岩体多处出现张裂、滑塌、滚石等灾害。本研究以“滑动力大于抗滑强度是滑坡产生的充要条件”作为滑坡体滑动的主要判据,并应用“滑坡远程监测预警系统”在南芬露天矿滑坡体上构建了系统的“滑坡体远程监测网”。通过近10个月的现场试验,获得大量宝贵数据,为矿山安全可持续开采提供了安全保障。     

南芬露天采场楔形滑坡机理及滑动力监测预警分析

近些年,南芬露天铁矿开采深度越来越大,局部已经形成552 m高边坡(标高142~694 m)。由于主采场断面呈"V"字型展布,采场底部空间日益狭小,滚石和滑坡灾害有效避险空间丧失,严重威胁人员和机械的安全。针对上述问题,矿山启动了三期扩帮四期开采工程,受老滑坡体影响,下盘扩帮过程中连续3年发生了多次局部滑坡灾害。针对"2016-1101滑坡"深部滑动力监测预警曲线进行分析,结合现场调查,判断其滑坡成因和破坏模式;采用赤平极射投影法分析了滑坡发生机理和滑坡体安全系数;利用FLAC3D中的Fish语言构建了具有负泊松比特性的恒阻大变形锚索(NPR)数值分析模型,并对"2016-1101滑坡"进行数值建模分析,将实际监测结果和模拟结果进行对比,发现二者具有显著的一致性,为其他类似边坡的滑坡机理分析和数值模拟计算提供了理论和实践依据。     

南芬露天铁矿下盘高陡边坡稳定性分析与监测预警技术研究

随着矿山开采的进行,南芬露天铁矿形成高差约456 m,整体坡度达46°的高陡边坡,多次出现张裂、滑塌等地质灾害。首先,对滑坡区域工程地质条件进行分析,得出滑坡特征与机理。然后,进行基于MSARMA法的边坡稳定性定量评价与敏感性分析,建立排水条件下边坡稳定性分析方法,并验证了排水有效性,利用FLAC~(3D)进行边坡扩帮工程稳定性模拟。最后,提出采用坡体排水与预裂爆破技术,同时构建基于滑动力远程实时监测预警系统的滑坡体监测网。研究结果表明:滑体在降雨与扩帮工程影响下会再次滑移,采用预裂爆破技术与排水措施有效提高边坡稳定性,20个监测点组成的滑坡体监测网成功实现了南芬下盘边坡稳态实时监控与预测预报。     

西露天煤矿南采区到界过程中滑坡区清理方案

滑坡是露天开采过程中最大的安全隐患之一。平庄西露天煤矿顶帮于2013年4月17日发生了较大型滑坡,据估算滑体总量近300万m3。若不能对滑体有效清理,南采区无法正常到界,数十万吨煤炭资源将无法进行回采。如何能够及时有效清理4.17滑坡体,开采滑体及边帮下压煤已经成为保证西露天煤矿经济效益持续化,保证职工收益的重要途径。南采区端帮开采到界及内排是滑坡清理的重要阶段,如何安全、有效的开采及内排,是此次滑落区清理的关键。     

南芬露天矿下盘扩帮中部滑坡机理及治理措施

随着露天矿进入深凹开采,边坡稳定问题一直是困扰露天矿生产的重要因素。对南芬露天矿下盘扩帮中部滑坡进行了分析,讨论了滑坡原因并提出了治理措施,保障了边坡的安全稳定,实现了扩帮生产的安全有序。     

基于滑动力监测滑坡系统的预警模式研究

基于滑动力大于抗滑力是滑坡发生的充分必要条件的预警原则,研发出一套滑坡远程实时监测预报系统,其对滑坡地质灾害预报预警具有重要意义。以滑坡滑动力模拟试验和滑坡室内物理模型试验为基础,初步确定出滑坡的预警模式,然后以平庄露天煤矿、西气东输（延安段）管道工程、南芬露天铁矿、朔州露天井工联合开采煤矿为现场应用研究对象,开展了滑坡监测及预警预报的现场试验研究,对前面提出的滑坡预警模式进行了充分的验证。结果显示,现场滑坡滑动力监测曲线的预警模式与室内模拟试验推断出的结果是一致的,说明这种预警模式可以用来继续分析判断其他现场边坡体的稳定性,在滑坡发生前做出准确预警预报。     

南芬露天铁矿滑坡体特征分析及稳定性评价

采用MSARMA法和基于该方法开发研制的边坡工程稳定性MSARMA法评价分析系统,针对南芬露天铁矿滑坡体下方矿石回采前后,对滑坡体的稳定性进行定量评价,为露天矿边坡几何参数优化和安全可持续开采提供了科学依据。     

平庄西露天煤矿断层滑坡监测预警研究

平庄西露天煤矿工作帮反倾逆层边坡岩层断层构造作用明显,滑坡灾害危险程度高。为了实时掌握滑坡体变化状态,基于下滑力大于抗滑力这一滑坡发生的充分必要条件,采用具有滑坡灾害加固-监测-预警一体化功能的滑动力远程监测预警系统装备,实现了滑动力感知、传输、分析和监测预警的全过程。在该滑坡区域布设滑动力监测站点和位移监测站点,近3个月的监测结果表明：滑动力远程监测预警系统运行效果良好,实现了对“07-0118滑坡”各阶段的监测预警,且滑动力监测效果优于位移监测,验证了该系统的先进性和实用性。该系统的成功应用为其他类似边坡的监测预警提供了技术方法和实践依据。     

陕西宁强县凤凰街滑坡体远程监测预警系统研究

我国滑坡地质灾害分布广,类型多,频度高,强度大,根据极限力学平衡原理,开发出滑坡体远程监测预警系统,继而应用该原理和设备对凤凰街滑坡体进行远程监测预报系统设计,在滑坡体上安装了三套滑坡体远程监测预警系统,为滑坡地质灾害预测预报提供科学依据。     

南芬露天铁矿下盘滑坡治理的研究

由于南芬露天铁矿下盘边坡地质条件的特殊性,12～14线发生大规模滑坡,危及到矿山正常的安全生产。通过滑坡研究治理方案的确定及实施,一方面为矿山三期扩帮开采先剥岩,另一方面增加矿石量近800万t,具有重大的经济效益。     

西部生态脆弱矿区保水采煤实践进展

“保水采煤”是应鄂尔多斯盆地北部侏罗纪煤田独特的矿床地质条件而提出,经过多年研究和探索,在基础研究、工程实践等领域取得了大量成果。总结了不同阶段保水采煤研究的最新进展和存在的科学问题。基础研究阶段,查明了煤层与含（隔）水层空间关系、煤层覆岩结构类型,划分了保水采煤地质条件分区,编绘了基于地下水位保护的采煤方法规划图,提出了开采区域评价方法和采煤方法等实现“保水采煤”的途径。在工程实践阶段,以生态水位保护为原则,开展了基于含水层结构保护的充填开采、窄条带开采、限高（分层）开采、短壁机械化开采法、快速推进法等“因地制宜”的保水采煤工程实践,开展了基于岩溶承压含水层结构保护的底板注浆加固保水采煤工程实践;以水资源保护、利用为原则,开展了基于地下水转移储存、采空区储水的保水采煤工程实践。     

向斜构造区域综采面超前支承压力分布规律研究

与正常回采期间相比,向斜构造区域回采期间的综采面超前支承压力分布规律存在特殊性。采用FLAC^3D数值模拟方法研究了1204综采面向斜构造区域开采期间的超前支承压力分布规律。另外,1204工作面超前支护方式采用单体液压支护+铰接顶梁支护方式,单体液压支柱选用DZ-35型,Π型钢梁选用DFB4000-300型,用压力表对材料巷超前支护范围内的单体液压支护压力进行了实测,分析了向斜构造区域开采期间的超前支承压力分布规律。数值模拟和现场实测研究得出:向斜构造区域回采时,过向斜轴部阶段的应力集中程度最大,仰采阶段的次之,俯采阶段的最小;但俯采阶段的支承压力影响范围最大,过向斜轴部阶段的次之,仰采阶段的最小。     

融合概率积分模型与D-InSAR的开采沉陷预计

矿区地表植被多,开采沉陷速度快、量值大,所产生的地质灾害较一般性的地表沉陷严重,极易使得2景SAR影像失去相干性,造成解缠错误。针对矿区SAR影像相干性较低、下沉盆地中央相位值易丢失的情况,结合合成孔径雷达干涉差分技术（Differential interferometric synthetic aperture radar,D-InSAR）和基于遗传算法的概率积分模型,提出了一种矿区开采下沉盆地预计方法。以该方法利用矿区下沉盆地边缘一定数量的相干系数较高且下沉较明显的D-InSAR监测值和下沉盆地中央最大下沉点与拐点附近的少量观测值对某矿II3720工作面进行试验,首先利用概率积分模型反演概率积分法预计参数并采用遗传算法进行多次优化,然后利用得到的参数对该工作面下沉盆地进行模拟预计,结果表明：通过该方法得出的下沉盆地参数及下沉值与实测值较接近,有助于弥补由于矿区SAR影像干涉效果不佳而导致的预计精度不高的不足,通过少量的观测数据可较为有效地预计矿区下沉盆地,对于提高矿山开采沉陷监测与预计的精度有一定的参考价值。     

极分散深部矿体开采对地表及建构筑物的影响分析

地下矿山大规模开采会对周围岩体造成扰动,会出现围岩的变形、开裂或者移动,逐渐对地表及其建构筑物造成威胁。以张家岭整合矿区深部大规模开采对地表及其建构筑物的稳定性影响为研究背景,通过辨识得到张家岭整合矿区影响范围内主要建构筑物的保护等级,进而分析影响地表变形的主要因素,结合实际工程地质条件,采用数值模拟方法,利用3Dmine-FLAC_3^D联合建模分析方法,对张家岭整合矿区深部矿体一期及二期开采后,地表变形及地表构建筑物稳定性进行分析。计算结果表明：一期开采地表移动变形较小,随着二期开采的展开,地表最大竖直位移及最大水平位移逐步增大,其中地表最大沉降为10mm;分析在深部开采结束后, G206国道、尾矿库、竖井、村落、诸河流的地表倾斜、地表曲率及地表水平变形值均满足相关规范要求,因此得出张家岭矿区地下开采对该区域的地表变形影响较弱。     

采煤沉陷区拟沉陷土地复垦阶段划分研究

矿区土地复垦是解决矿产开釆与耕地保护之间矛盾的有效手段,土地复垦阶段划分逐渐受到各方重视。复垦时机的选择是解决何时、何地、如何复垦的关键,针对现有的煤炭开采技术,以某矿区为例,对其进行了土地复垦阶段划分,通过复耕率、复垦成本和复垦工程成功率3个角度验证了复垦阶段划分的可行性,对推动土地复垦工作的实施、完善土地复垦规程和提高土地复垦方案的成功率具有重要意义。     

地下金属矿山深部开采引起地表移动变形规律研究

地下金属矿山深部开采引起地表移动变形的预测是一项技术难题。通过对某矿区工程地质特点和开采技术条件进行深入了解,建立了具有较高仿真度的三维深部开采模型,并对矿区的开采进行了系统的模拟研究。通过开采三期工程(1 337~1 237 m)时地表下沉的计算值与现场GPS实测值之间的吻合,较准确地预测出四期工程深部开采过程中的各阶段移动角及地表移动变形范围,为该矿山深部开采地下工程的布置及地表移动范围的设计提供了依据。     

鄂尔多斯深部矿区冲击地压防治思考

根据国家能源西进战略,鄂尔多斯矿区近年来新建了部分深部矿井,由于缺乏深部开采经验,其在矿井建设阶段未充分考虑冲击地压因素,导致矿井在开采过程中面临冲击地压灾害。通过对鄂尔多斯深部矿区冲击地压显现现场调研,分析了其冲击地压影响因素,提出了鄂尔多斯深部矿区冲击地压研究方向。鄂尔多斯深部矿区受开采深度、煤岩冲击倾向性、顶板特性、区段煤柱以及高强度开采等因素的影响,矿井面临冲击地压灾害。在借鉴中东部深井冲击地压灾害防治的基础上,该矿区冲击地压研究工作取得了一定成果,但仍应在成煤规律、覆岩运动、顶板疏放水诱冲、保护层开采、超大工作面冲击规律以及坚硬煤层卸压等方面进一步研究,从而实现鄂尔多斯深部矿区冲击地压灾害的科学防治。     

麦坝矿区铝土矿采矿方法优化及应用

我国铝土矿矿石开采逐步由露天开采转入地下开采,并且我国原生沉积性铝土矿床大多数为缓倾斜薄矿床,矿体直接顶底板围岩稳固性差。麦坝铝土矿矿区同样属于缓倾斜薄矿脉沉积性矿床,在试采期对基建采场回采过程中贫化损失指标较大,针对麦坝矿区如何控制损失率和贫化率、提高采场出矿能力,麦坝矿区对试采期间所选用的采矿方法进行了优化,改变了采场底部出矿结构并增加采场切割上山,从而减小了损失率和贫化率,较试采期基建采场相比回采率提高了33.12个百分点,提高了采场出矿能力,为矿山生产任务的完成提供了技术支撑,取得了良好的经济效益。     

徐楼铁矿地面沉降成因及预测

为深入分析徐楼铁矿地表沉降成因,预测矿区地面沉降规律,首先分析了该矿一期采矿工程地面沉降的发育现状,然后从围岩应力场、矿体赋存条件、矿区地下水疏排、区域地质构造、采空区充填等方面对矿区地面沉降成因进行了讨论,最后基于矿区现有的工程地质资料及地面沉降监测资料,采用概率积分法和曲线拟合法预测了矿区地面沉降范围及沉降量,并对预测结果进行了分析。结果表明：①该矿区地面沉降是围岩应力场、矿体赋存条件、矿区地下水疏排、区域地质构造、采空区充填等因素共同作用的结果;②概率积分法预测的采空沉陷区面积约0.22 km2,矿区主井、副井、风井及采矿工业场地大部分位于预测采空塌陷区内,可能引发的采空区塌陷灾害危险性较大;③曲线拟合结果与实测数据较吻合,可较好地反映矿区沉降的实际情况,精度较高。上述结果进一步表明：近年来,矿区地面沉降量和沉降范围呈剧烈加速的趋势,实测沉降影响范围及沉降量远小于预测结果,可见地表仍有一部分建（构）筑物及设施位于预测沉降范围内,此外,随着二期采矿工程的全面展开,矿区地面沉降量及沉降范围在短期内仍会继续增大。     

煤炭矿区建设项目造价控制模式研究

 本文给出了一种全新的工程造价管理模式——工作流程式全过程动态造价管理模式。首先针对煤矿区建设项目的内在特征,对比分析了国内外造价管理模式,然后分别从建设项目设计阶段、招标阶段、施工阶段、结算阶段四个阶段进行造价控制模式剖析,之后分析了该模式具体实施过程中出现的问题,最后探讨未来实施该模式的改革思路,并给出一些建议。