基于层次分析法的采空区危险性评价体系构建

为了给采空区治理实施方案提供有力依据，在基于采空区调查和勘查成果的基础上，分析采空区隐患特点，并依据国家有关政策、法规等的要求，运用层次分析法构建采空区危险性评价体系，并对某县矿井采空区进行危险性评价分级，提出相对应的综合治理利用方案。基于对采空区灾害危险性影响因素的分析，构建了以总体系为基准的8个分体系，分别为:采空区积水危险性、采空区火灾危险性、采空区瓦斯及有毒有害气体涌出危险性、采空区漏风危险性、采空区顶板危险性、采空区地表沉陷危险性、采空区矿震危险性以及采空区地表水土流失危险性评价体系。并提出将各灾害以安全、较安全、较危险、危险4个等级的分级作为参考标准。根据构建的采空区灾害危险性评价总体系，对某县54座矿井采空区各类危险性进行了评价分级，提出了10种典型采空区综合治理利用方案。     

民采空区规模对露天矿边坡稳定性的影响分析

结合孝义铝矿边坡下伏民采空区分布特征,建立民采空区边坡三维有限元模型,分析了民采空区规模对边坡位移场、最大应变、最大主应力和最小主应力的影响.结果表明:民采空区规模对边坡主应力的影响非常显著,民采空区规模越大,民采空区顶板拉应力集中程度越高,民采空区和边坡在外力扰动下越容易发生破坏;民采空区规模越大,边坡竖直方向位移越大,民采空区规模对边坡最大主应变的影响并不明显.     

基于EH-4的采空区积水探测与治理

阳湾沟煤矿6203区6号煤层由于历史上开采不合理,上覆采空区可能存在积水隐患,造成后续开采困难。应用EH-4在地表进行采空区探测:3块采空区中6203房采采空区位置最低,与原6201、原6202采空区相互贯通,且与原6201采空区最近距离仅6 m,开采导致的贯通使采空区的积水会由原6201、原6202工作面采空区通过贯通处流向6203房采采空区内,导致采空区内积水。为了保证6203工作面的安全开采,有必要对房采采空区内的积水情况进行打钻探侧,结合地质资料推断并论证了采空区积水的属性特征,确定了井下采空区积水范围和探放水方案,实施了探放水,实现了6203采区6号煤层的安全开采。     

基于Geomagic-Midas-FLAC3D的采空区稳定性分析

井下采空区稳定性分析是金属矿山常需面对的问题,采空区稳定性关系到空区周边开采的安全,对矿山安全生产、经济效益、社会效益等都起到至关重要的作用。从采空区现状调查出发,采用三维模型构建、理论计算及三维数值模拟对井下采空区稳定性进行了计算与分析,研究结果表明:在矿山开采现状条件下,对采空区进行了实地调查及三维激光扫描,切实掌握了各中段采空区的详细分布状况;采用Geomagic软件对采空区模型进行了精确解译,并精简了模型三角面片,可快速统计采空区长、宽、高及体积等基本参数,同时为模型构建提供了基础条件;采用理论计算及三维数值模拟两种方法对井下采空区稳定性问题进行了深入研究,并对井下采空区进行了稳定性安全分区分级。研究结果可为金属矿山采空区稳定性分析及采空区治理提供科学依据。     

基于CDEM的采空区稳定性及临界顶板厚度分析

地下隐伏采空区易导致地表塌陷等问题发生,采空区的顶板稳定性关乎到露天开采的安全,确定采空区临界顶板厚度对采空区安全评价具有重要意义。采空区临界顶板厚度的影响因素复杂,与采空区的几何参数及岩体物理力学参数等多种因素相关。通过量纲分析建立无量纲表达式,得到影响临界顶板厚度的无量纲参数。在此基础上,借助CDEM数值计算方法建立数值模型并进行计算分析。建立了二维采空区数值模型,通过改变采空区的几何参数及岩体物理力学参数,计算采空区顶板的安全系数,研究以上因素对采空区稳定性的影响规律,识别影响顶板安全系数的主要影响因素。建立了采空区二维模型和三维模型的计算模型,得到了无量纲表达式中无量纲临界高度与无量纲强度间的关系,采用指数函数进行拟合得到响应的关系表达式。研究表明：弹性模量、泊松比对临界顶板厚度影响不大,采空区高度对临界顶板厚度无影响;黏聚力对采空区安全系数影响最大,采空区跨度、岩体内摩擦角、岩体密度次之;采空区无量纲高度与无量纲强度之间存在指数衰减关系。     

对煤矿采空区土地开发评估指标体系的研究

煤矿采空区土地是煤矿区可持续发展的重要自然资源.煤矿采空区土地开发利用适宜性评估结果,是煤矿采空区土地利用规划及其开发利用的科学依据,而建立科学的评估指标体系,是煤矿采空区土地开发利用适宜性评估的基础.本文基于煤矿采空区土地开发利用适宜性的基本概念,分析了煤矿采空区土地开发利用适宜性的主要影响因素,提出了煤矿采空区土地开发利用适宜性评估指标体系构建的原则.基于AHP法建立了煤矿采空区土地开发利用适宜性评估的层次结构模型,依据该层次结构模型构造了各层次判断矩阵,并进行了层次单排序和层次总排序及其一致性检验.经研究分析得到:断层、地震烈度、采空区体积、煤层埋藏深度、采空区面积、节理裂隙、岩土体承载力及煤层层数等,是煤矿采空区土地开发利用适宜性评估的主要指标.     

高温源和封闭对采空区瓦斯运移规律的影响

为了得到采空区瓦斯运移规律,以小型采空区气体运移规律实验台为研究对象,利用计算流体力学软件Ansys-fluent对综放面采空区瓦斯运移规律进行了数值模拟,研究采空区在采用"U"型通风方式下,通风量、高温源和封闭分别对采空区的瓦斯浓度分布的影响。结果表明:通风量适当的增大能明显的降低采空区浅部的瓦斯浓度;采空区出现高温源后,随着温度升高,采空区底部瓦斯受热加剧,升浮作用明显,使得瓦斯向采空区上部积聚;采空区进行封闭措施后,采空区浅部瓦斯浓度上升较快,在各个方向上的浓度梯度逐渐消失,整个采空区瓦斯浓度不断上升并最终趋于平衡。     

采空区三维探测技术在安庆铜矿的应用

介绍了采空区三维探测系统的基本组成、工作原理以及在安庆铜矿的应用情况。在建立采空区三维模型的基础上,计算出了采空区的体积和超欠量,掌握了采空区顶板、片帮的现况。为安庆铜矿采空区的监测、二步回采方案的设计与爆破、控制超欠量以及对采空区顶板、片帮等方面,提供了科学依据。     

基于数值模拟正交试验的采空区稳定性因素的敏感性分析

采空区稳定性受多种因素的制约,确定各影响因素的敏感性,对确定复杂采空区失稳主控因素,为采空区稳定性综合评判体系构建过程中权重确定具有十分重要意义。通过综合分析将单轴抗压强度、RQD、节理面间距、地下水、泊松比、采空区高度、采空区面积、采空区埋深、采空区的长宽比作为分析因素。基于正交设计和数值模拟方法确定9因素4水实验方案,利用霍克布朗准则将空区影响因素转化为岩石力学参数,以塑性区总体积,顶板塑性区体积,边壁塑性区体积为考核指标,对实验结果进行了极差分析,综合确定采空区埋深,采空区面积,单轴抗压强度,长宽比4个因素是对空区稳定性影响最为敏感,对采空区稳定性评估时影响因素权重确定以及生产中设计矿房尺寸,具有理论指导意义。     

采空区注二氧化碳防灭火的数值模拟研究

为了研究采空区注二氧化碳期间二氧化碳在采空区的流动规律,建立了三维采空区几何模型,利用数值模拟的方法,研究了二氧化碳在采空区中的流动特点.结果表明:采空区注惰气可以减少工作面向采空区的漏风量,当向采空区注入相同流量的二氧化碳或氮气时,注二氧化碳比注氮气更能减少工作面向采空区的漏风,同时注二氧化碳可以使整个采空区的氧气体积分数都有所下降,注氮气只是在深入采空区一定距离后,采空区氧气体积分数才有明显的下降.向采空区注二氧化碳比注入氮气更能有效的减少工作面向采空区的漏风和降低采空区内氧气体积分数,即采空区注二氧化碳的防灭火效果比注氮气要好.     

某铁矿山隐伏采空区精准探测方法

为消除采空区给铁矿山人员和生产带来的巨大安全隐患,对采空区精准探测方法进行了研究。在深入分析高密度电阻率法采空区探测工作原理的基础上,建立了采空区探测模型,据此总结出采空区在电阻率剖面图中所具有的高阻异常和电阻率突变的识别特征。以五台-吕梁地区某大型铁矿山采空区为例,进行了精准探测。根据采空区识别标志圈定了采空区异常的分布范围,采空区在探测成果图中有较明显的反映,电阻率异常特征与解译标志基本符合;钻探验证表明,通过高密度电阻率法可有效识别出采空区;结合采空区三维激光扫描成果,建立了采空区三维模型,精确地获取了采空区的空间特征信息。研究结果表明：采用高密度电阻率法圈定异常、钻探验证和三维激光扫描建模的综合探测方法可对铁矿山采空区进行高效、经济、精准探测。     

赣南某钨矿采空区稳定性评价及治理技术方案

金属矿山在地下开采过程中，如何保证矿区采空区的稳定性成为矿山安全生产的关键所在。本文以赣南某钨矿采空区为研究对象，进行采空区探测、稳定性评价与治理技术方案研究。研究在对该矿山开采历史及空区现状情况进行详细调查和整理的基础上，利用三维激光扫描仪扫描采空区得到其点云数据，结合3DMine软件建立该采空区的三维形态，基于未确知测度理论构建多指标综合评定体系，确定该矿区采空区的稳定性等级，并结合矿区采空区治理技术条件，提出了相应的空区治理技术方案，为矿山空区治理提供技术支撑。     

新疆某铜矿采空区治理与监测方案研究与应用

新疆某铜矿是多年开采的矿山，矿山开采采矿方法为分段凿岩阶段空场采矿法和全面采矿法，在开采过程中形成了一定规模的采空区，给未来生产造成了较大的安全隐患。为了消除或减小采空区对矿山安全开采的危害，针对采空区存在的现状，本文通过采空区调查、工程地质调查及采空区采场稳定性研究、采空区缓冲层厚度研究、安全对策措施研究等，提出了“充、崩、封”相结合的采空区治理方案以及常规地压与单通道声发射相结合的地压监测方案。为矿山的采空区治理和安全有序生产提供决策依据和技术保障，也可为类似条件矿山的采空区治理提供一定的借鉴。     

高密度电法在铁矿隐伏采空区探测中的应用

为消除采空区给铁矿采矿生产安全带来的巨大威胁,本文以袁家村铁矿采空区探测为研究对象,应用高密度电阻率法对隐伏采空区的探测进行了研究,分别建立了简单地质条件下和复杂地质条件下的采空区探测正演模型。在简单地质条件下正演模拟计算得出的电阻率剖面图中,不同装置下的采空区均具有高阻异常和电阻率突变的响应特征。在复杂地质条件下,灰岩、变辉绿岩等复杂地质体在电阻率剖面图上也有明显的异常反映,并且偶极装置对采空区异常的反映更加明显,空间位置更加吻合。在现场采空区探测中,采空区在探测成果图中有明显的反映。根据采空区识别标志圈定了采空区异常的分布范围。经钻探验证,电阻率异常空间位置与采空区实际位置基本符合。结合采空区三维激光扫描,建立了采空区立体模型,精确地获取了采空区的空间特征信息。     

矿山采空区HMES勘探及三维模拟

地下采空区是一种潜在的地质灾害,需要查清其范围、深度和规模等,便于进一步治理。分析了地下采空区的地球物理特性和电阻率特征,利用HMES技术对辽源矿山采空区进行勘探,圈定出地下采空区的范围。利用三阶二次B-样条插值函数对空间散列点进行曲面拟合,并将其应用到地下采空区的三维模拟中,效果良好。     

考虑矿柱流变效应的采空区力学模型分析

采空区是地下采矿活动中所形成的空洞区。 为预测采空区自稳时间,指导矿山安全生产,本研究以某 钨矿 2 线 0 沿南采空区为工程背景,通过采空区影响因素敏感性分析,基于 Burgers 蠕变模型和弹性薄板模型,构建采 空区三维蠕变力学模型,最后应用 Flac3D 模拟软件,进行采空区自稳流变效应的对比分析。 结果表明:根据构建的采 空区三维蠕变力学模型,推导出了顶板下沉位移量随时间变化的表达式,计算得出该采空区自稳时间为 120. 22 个月, 与采用 Flac3D 软件计算得出的 118. 06 个月自稳时间相近,表明所建立的三维蠕变力学模型能够较好地应用于采空区 自稳时间的预估。     

华蓥山隧道采空区危险性的可拓评价

以渝广高速公路华蓥山隧道采空区为研究对象,采用可拓方法对采空区危险性进行评价。选取10个定性和定量影响因子,根据物元分析理论,构建采空区危险性评价的物元分析模型,用简单关联函数确定权重,并根据其关联度对华蓥山隧道采空区危险性的等级进行可拓评价,评价结果为:6个采空区中有3个采空区危险性一般,1个采空区危险性较高,2个采空区危险性极高。研究结果表明:可拓分析可避免主观因素影响,其评价结果与现场实际情况基本吻合,对现场安全施工有指导意义,证明该评价方法应用于采空区危险性评价是可行的、合理的。     

采空区通地表漏风状态下的矿井诱导通风系统研究

承德铜矿采用有底柱分段崩落法开采,随着地下矿山开采进展及采空区增大,出现采空区通地表漏风现象,受采矿方法所限,漏风通道不能通过充填、封堵且与地表相通,对矿井通风系统的稳定性影响非常严重。通过分析该矿山采空区漏风特点,建立了采空区通地表三维物理模型,并基于Fluent软件对采空区通地表漏风风速流场规律进行了数值模拟。研究表明:采空区通地表漏风条件下,工作面及采空区流场的分布在各方向上具有明显的分区规律。漏风采空区通道距工作面越近,对工作面风流影响越大,采空区风流趋向一定的规律向回风巷道移动;当漏风速度较小时,在漏风通道和工作面的采空区风流大致呈“U”形流动,越靠近工作面风流越大。根据上述分析,提出利用通地表采空区回风,将漏风通道加入通风网络中,在风向最易改变点来诱导通地表采空区回风,形成诱导通风系统,重建通风系统动态模型。针对控制采空区漏风的通风网络进行了诱导通风研究,较好地解决了采空区漏风问题。上述研究反映出,将采空区作为通风回路的诱导通风网络并重新优化通风网络,是解决采空区漏风控制问题的有效手段。     

荆门市白庙街办石膏矿采空区特征及稳定性分析

阐述荆门市白庙街办石膏矿采空区的地质背景条件和采空区特征,总结采空区地面塌陷特征及影响因素,通过采空区矿柱及顶板的稳定性计算表明采空区稳定性无法得到保证,存在较大安全隐患。2019年初荆门市开始对研究区内石膏矿采空区及影响区进行地面变形专业监测工作,并根据采空区目前变形程度的不同,分别采用不同的处置措施,从而有效地规避了地质灾害的发生。