岩体崩塌的早期预警方法与试验验证

岩块体崩塌的早期预警一直是岩土工程灾害研究的热点和难点问题。传统监测方法大多关注于破坏阶段,因此很难实现崩塌等脆性破坏灾害的早期预警。实际上,崩塌通常经历分离和破坏两个阶段。关注分离破坏阶段的前兆事件,可更快提醒公众在灾难性的崩塌事件之前寻求庇护。本次实验应用激光多普勒测振技术,通过新型物理模型实验,开展危岩分离破坏前兆现象识别研究。实验采取新型的冰冻实验方法来模拟岩块体黏结强度不断降低,块体随着时间推移,稳定性不断降低,最终于117 s发生破坏。监测结果显示,频率监测指标分别在50 s和115 s发生分离和加速破坏前兆。基于分离阶段破坏前兆识别提前67 s实现预警,而基于加速破坏阶段的破坏前兆识别则在破坏前2 s触发预警。相较于传统的基于破坏前兆识别的预警思路,基于分离破坏前兆识别的预警方法提前65 s对岩块体崩塌破坏进行预警,具有更好的时效性,可有效利用早期预警的"黄金期",为工程中更好地应对崩塌灾害争取时间。基于分离破坏前兆识别的岩块体崩塌灾害预警思路是矿山等高陡边坡岩体崩塌等脆性破坏灾害应急预防的发展方向。     

新疆阿勒泰骆驼峰崩塌稳定性计算

对北疆阿勒泰地区基岩山区崩塌在查明崩塌地质灾害地质环境条件的基础上,通过对降雨、融雪、地震等不同工况下的崩塌破坏性进行计算,确定崩塌的稳定性的方法探讨。     

山西省柳林县山体崩塌地质灾害特征及成因分析

针对山体崩塌会造成财产损失及人身重大伤害的问题，以山西省柳林县为例，针对该区域内山体崩塌地质灾害特征及成因展开分析研究。从柳林县山体形态特征和山体地质特征入手，对山体崩塌地质灾害特征进行分析，依据分析结果，结合柳林县自然环境及人类活动特点，对山体进行崩塌实验。根据理论分析、实验和实地考察结果对比可知，该区域内冻融、降雨、人类活动、自然风化、基岩外露或基岩埋藏较浅等因素，是该地区内产生山体崩塌地质灾害的主要成因。     

岩体崩塌灾害成因机制与早期预警研究综述

作为我国常见的一种地质灾害,崩塌成因复杂,分布范围广,隐蔽性和突发性强,危害性大,其早期预警技术一直难以实现.通过对岩体崩塌灾害成因机理与预警研究总结得出,开展崩塌灾害发生的主控因素岩桥的定量识别与模糊评价,是未来岩体崩塌灾害预警预防的关键所在,而固有振动频率等动力学指标在岩桥损伤分析、危岩快速识别以及崩塌早期预警等方...     

异常活跃地压的微震监测预警研究

香炉山钨矿经过多年不规范的开采,形成了复杂、连通、部分堆叠的巨型采空区,矿山开采面临着较为严重的顶板冒顶、矿柱崩塌、大规模采空区崩塌等地压灾害隐患.为了实现对地压灾害的监测预警,提升安全保障程度,建立了一套84通道的全数字型微震监测系统.对2018年约1个月的地压活跃期,特别是局部采场顶板冒顶的剧烈地压活跃期进行了准确有效的监测预警,并进一步对顶板冒顶地压异常活跃期内微震监测波形的时频特征进行了分析,为有效信号辨识、监测预警及机制机理分析提供了有效数据.     

露天矿超高边坡灾变影响因素与防控关键技术研究综述

以2015年国家安监总局统计的125个露天矿山基本信息为出发点,分析了我国露天矿山边坡现状与设计高度分布情况,将边坡高度500 m以上划分为超高边坡,未来超高边坡由现在的2%增加到14%。结合国家“十三五”规划相关建议,阐述了进行超高边坡研究的重要性和必要性。以超高边坡灾变机理、安全防控技术以及在线监测预警技术为研究对象,在分析整理国内外相关资料的基础上,从高应力与卸荷作用、高应力与岩体变形破坏、渗透特性与渗流规律、物理模拟与数值仿真、爆破安全控制技术、大吨位深锚索加固技术、在线安全监测及智能预警技术等方面,总结了目前超高边坡灾变过程关键影响因素、防控技术以及监测预警技术现状,结合超高边坡工程特点,指出目前研究存在的问题与技术难点,并分析了超高边坡研究发展的趋势,指出了超高边坡研究面临的挑战,包括：①节理-水-应力等多因素耦合作用下灾变机理及破坏模式;②超高边坡灾变机理大型物理模拟平台建设与数值仿真技术;③微损伤爆破超高边坡安全控制技术;④大吨位预应力深锚索加固超高边坡治理技术;⑤超高边坡滑坡在线安全监测与预警技术。     

基于普适型仪器的崩塌监测预警初探——以珠海市高新区两处崩塌为例

崩塌是珠海市常见的一种地质灾害,发生时掩埋公路、砸坏路基及建筑,造成经济损失、引起人身伤亡。按照《中国地质调查局地质灾害监测预警普适型仪器设备示范试用工作方案(2020年3月)》的要求,在珠海市高新区选择了2处崩塌灾害点,布设多功能智能监测仪、土壤水分传感器、翻斗式雨量计和高清视频监测仪等设备,对地质灾害体的变形破坏、相关因素、宏观前兆等指标开展专业化综合监测。在监测系统运行的近一年中,捕捉到了崩塌监测体毫米级的变形。通过2处崩塌监测预警工作的建设,为珠海市类似问题提供了可供参考的解决方案。     

基于GIS的矿井溃水溃沙预警方法

针对矿井易发生溃水溃沙事故而造成严重后果,结合矿井的实际工作,根据大量的勘探数据,研究了基于GIS的溃水溃沙灾害实时预警方法和面向生产计划的预警方法。采用空间建模、拓扑分析、距离分析等手段,根据工作面上覆基岩厚度等信息进行分析和预警,并辅助工作人员做出消警决策和生产计划决策。以神东矿区为研究背景,证实该方法实用、高效,能够满足现代煤矿企业对溃水溃沙预警信息化的需求。     

基岩水井压裂增水机理分析

基岩地层压裂增水与岩层性质密切相关,不同岩性其力学性质及其裂隙构造不同,压裂机理与工艺方法就不同。根据基岩地下水岩层特点,结合水力压裂增水试验,着重分析了水力压裂的形成机制,探寻了不同岩层及其力学性质与压裂的关系。     

基于云计算的煤矿冲击地压监控预警技术研究

为研究冲击地压各监测参量之间的相互关系,提高冲击地压监测预警的准确性,通过对冲击地压发生机理、各监测手段的监测原理进行分析,运用大数据分析方法和云平台技术,开发了一种多参量联合监测的冲击地压监控预警平台。研究结果表明:该平台提高了各监测参量的兼容性和同步性,实现监测数据深度挖掘和远程分析;平台可对矿井进行分区分级预警,对回采工作面、掘进工作面、无明显采动扰动区域采用不同的监测方法和预警指标,提高预警的针对性和准确性;预警算法中各指标、各参量所占比重,均可根据冲击地压类型、影响因素、监测指标活跃程度等调整,提高预警算法对采掘和地质复杂环境的适应性,经10余个矿井现场应用表明,该系统能有效提高监测数据对安全生产的指导作用。     

天空地一体化技术在尾矿库监测预警中的应用

现阶段对于尾矿库的监测方法主要运用实时在线监测系统和人工监测相结合的方式,对尾矿库的表面位移、内部位移、浸润线、降雨量等影响尾矿库稳定性的因素进行安全监测,当监测数据超过设定阈值时进行预警。针对现有尾矿库监测手段单一、监测类型不全面,不能及时有效预警等问题,建立了基于遥感卫星监测、无人机监测和地面传感器实时监测的天空地一体化尾矿库监测预警方法。通过对天、空、地三端的数据进行整合分析,利用WebGIS技术将数据进行可视化展示,当数据超过阈值时能实时通过短信、电子邮件、小程序等方式向尾矿库管理单位、应急指挥单位和监管单位根据不同的预警级别进行预警发布。结合该方法开发的应用系统在国内某市的150座尾矿库监测预警系统中成功应用,实现了对尾矿库的实时、动态监测预警,取得了很好的应用效果。     

煤矿底板突水定量预警准则及预警系统研究

为研究煤矿开采底板突水预警准则,研发水害监测预警技术,实现底板突水超前预警,采用矿井水文地质分析、力学分析、地球物理勘探等技术手段,分析了矿井底板突水征兆,建立了监测指标体系,研究了水害预警现场布置方式,提出了采动影响下底板破坏深度的实时监测反演方法。根据监测指标及突水力学判据,提出了矿井底板突水定性预警准则和定量预警准则,开发了底板水害预警系统。最后以许厂矿11603工作面为例,布置水害预警系统,实施了底板突水灾害监测预警。结果表明,水害预警系统可以实时监测煤层底板预警指标,反演底板岩体力学变形破坏情况,结合预警准则,实现煤矿底板突水监测预警。     

煤矿冲击地压多参量监测综合评价方法

针对现有的冲击地压多参量监测综合评价方法,提出冲击地压多参量监测两级指标综合评价方法。该方法依据冲击启动理论,从冲击启动的载荷类型出发,首先对引起冲击地压的各种因素进行两级分类,并将载荷类型作为一级指标I_i,计算出监测区域各载荷类型的权重。然后将各载荷类型下不同的监测方法作为二级指标C_ij,进而求得不同载荷类型下不同传感器的综合指标I_ij。最后用该综合指标与对应监测方法的监测结果M_ij相乘,即可求得不同载荷类型下的冲击地压预警指数W_i以及多种载荷共同作用的冲击地压综合预警指数W′,取其最大值作为冲击地压预警指数W,计算结果可作为冲击地压危险等级的判定标准。结果表明,这种新的冲击地压多参量综合评价方法不仅可以分析某一类载荷类型对冲击地压的贡献情况,还可以分析不同载荷类型对冲击地压的综合作用情况。     

尾矿坝汛期坝体浸润线监测预警值研究

鉴于当前尾矿库在线监测系统中关于浸润线埋深预警值的选定上存在困难,本文在已有研究基础上,结合浸润线在线监测系统,从坝体稳定性角度,分析研究了尾矿坝坝体浸润线监测的预警值,提出了汛期尾矿库坝体最不利浸润线的确定方法,将预警参数分为企业、县安监局、市安监局三级预警,并针对不同工况确定三级预警参数,此研究成果可为在线安全监测系统的预警提供技术支持。     

生态脆弱矿区风化基岩含水层显微高速摄像研究

以陕北侏罗纪煤田红柳林煤矿风化基岩含水层为研究对象,采用钻孔显微高速摄像技术,对不同深度、平面位置的地下水渗流进行显微观测。结合钻探、测井及水文实验成果,揭示生态脆弱矿区风化基岩含水层渗流规律,分析传统采煤工作面涌水量预测方法的误差,并研究基于钻孔显微高速摄像的采煤工作面涌水量预测方法。研究结果表明:钻孔显微高速摄像技术是简单易实施的技术,可以低成本获取大量有效水文地质参数。研究区风化基岩含水层垂向上表现出强非均质性,其中岩性对非均质性影响最大,其次是风化程度,即含水层强径流段多集中在同一岩性的上段。在平面上,钻孔等水位线推演出的区域流场与实测局部流场基本一致,但局部受地形、水文等因素影响出现差异。由于研究区风化基岩含水层垂向不均质性和平面复杂特性,传统采煤工作面涌水量预测方法存在误差,提出了基于显微高速摄像探测的采煤工作面涌水量预测方法。显微高速摄像技术突破在线监测后,可实现矿区流场实时监测,对水害进行实时预警,对水资源影响有定量评价结果。     

超高分子量聚乙烯拉伸性能的红外辐射研究

采用先进的试验设备和方法对超高分子量聚乙烯（UHMWPE）材料在不同的加载速度下进行拉伸力学性能试验的同时,对其承载变形过程又进行了热红外辐射温度的监测。对超高分子量聚乙烯材料试验过程中不同加载速度下应力与应变、平均红外辐射温度与应变、平均红外辐射温度与机械功之间的关系进行了分析研究。研究结果为超高分子量聚乙烯材料在矿山机械及其他机械中的应用提供了理论依据和参考。     

保康温泉崩塌成因机制与稳定性评价

根据工程勘查获取的详细资料,阐述湖北省襄阳市保康温泉崩塌体的分布发育特征,分析其典型危岩体的成因机制及破坏模式,研究结果表明,其崩塌体主要在降雨诱发及溶蚀作用下,受主控裂隙面控制,发生滑移式、坠落式、倾倒式失稳破坏;定量评价其典型危岩体的稳定性,提出进行危岩清除、设置被动防护网、挂网锚护、专业监测等综合防治措施和建议。     

地下水监测井钻探施工技术

地下水监测井是进行地下水监测的公益性、永久性基础设施,其施工质量直接决定后期的运行效果,钻探成孔是施工中的重要环节。河南省范围内地下水监测工程站点主要分布在黄淮平原、南阳盆地、洛阳盆地及灵三盆地,监测地下水的类型以孔隙水为主,其次为基岩裂隙水和岩溶水。钻探施工根据监测井性质和地质条件不同,分别采用泵吸反循环、正循环回转钻进、冲击钻进及空气潜孔锤钻进等。根据不同钻探工艺原理论述了施工技术要点,对比分析了各工艺的特点及应用效果,总结的施工经验可供类似工程参考。     

深部高应力工作面冲击危险监测预警效能分析及优化

合理的冲击地压监测预警方法及其预警指标和临界值，可以有效预测煤岩体活动的危险程度，指导现场冲击地压防治工作的开展。以园子沟煤矿1012001工作面为研究对象，利用其回采过程中的微震、钻屑、应力在线监测数据，对其冲击地压监测预警方法进行了预警效能分析和指标优化。研究表明，1012001工作面原有的钻屑量、应力在线、微震监测预警指标临界值偏高，且预警级别单一，无法对压力显现进行有效预警，整体的预警效能差；利用现场监测数据和统计分析的方法优化了原有的监测预警指标及其临界值，得到了钻屑分段预警、应力在线分级预警、微震多子项分级预警模式及其相应的预警指标临界值，研究成果可以为现场冲击地压监测预警体系的建立提供借鉴。     

履带行走支架车专用压力监测装置的研制

根据履带行走支架车的具体特点,设计、研制出集压力采集、显示、预警于一体的智能化数字式压力监测装置。分析了该装置的组成及工作原理,探讨了预警方式,给出了预警等级划分的方法。