煤矿采空区失稳灾害预测及综合防控技术

为减小煤矿采空区失稳灾害的发生概率、保证周边居民生命和财产安全、避免采空区失稳灾害带来大规模的生态破坏现象,对煤矿采空区失稳灾害进行预测和防控。利用粗糙集理论剔除冗余和缺陷信息,结合突变级数法得到失稳灾害预测指标体系,利用熵权理论获得地质、水文、环境、结构指标对应的灾害权重,引入置信度完善预测识别准则,完成失稳灾害预测,在此基础上,采用综合防控技术降低煤矿采空区自然灾害的发生频率。实验结果表明,所提方法的煤矿采空区失稳灾害预测结果精准度高,同时综合防控技术能够有效提高煤矿采空区的安全性。     

煤矿采空区失稳灾害链式效应与链式类型研究

煤矿采空区失稳灾害特别是大面积房柱式采空区失稳诱发矿震或冲击气浪灾害一直缺乏有效的预测预防和控制。为了研究煤矿采空区失稳灾害的发生机理,进而达到预测预防和控制的目的,基于煤矿采空区失稳灾害主要影响因素分析,引入灾变链式理论,研究了煤矿采空区失稳灾害中致灾环境、致灾因素、作用方式、承灾体4个要素之间的关系,构建了煤矿采空区失稳灾害链式效应结构模型和数学理论模型,获得了煤矿采空区基本失稳模式和链式类型,并结合案例进行了分析。研究表明,煤矿采空区失稳灾害主要影响因素包括区域地质及构造分布、采空区/煤柱尺寸与形态、采空区覆岩及围岩岩性、水文地质条件、采空区上下及周围煤层开采情况、采空区类型及遗留时间、静载和动载等8个方面;通过研究致灾环境、致灾因素、作用方式、承灾体4个要素之间的关系,可以构建煤矿采空区失稳灾害链式效应结构模型和数学理论模型;煤矿采空区基本失稳模式和链式类型主要包括6种,即单一煤柱采空区失稳链、构造影响下采空区失稳链、含水采空区失稳链、开采扰动影响下采空区失稳链、静载影响下采空区失稳链、动载影响下采空区失稳链,每种灾害链的发生模式各有异同;案例表明,煤矿采空区失稳灾害大都为上述6种基本链式类型中2种或2种以上的复合类型。     

采空区失稳过程中冲击气浪灾害的动力响应特性

为探索采空区顶板失稳灾害演化过程的动力学行为,针对某矿井采空区顶板整体切落的失稳形式,建立了流固耦合力学模型,利用Matlab得到了失稳后采空区内风速和风压的演化规律。利用FLUENT软件,获得了冲击气浪沿巷道传播的纵向风速以及横截面处流速分布情况,进而揭示冲击气浪灾害动力学特性。结果表明:随着顶板下落高度的增加,采空区内风速经历了加速和减速2个阶段,风压曲线可以分为缓慢上升阶段和类指数上升阶段,冲击气浪流速沿巷道纵向随着距离增大呈负指数函数减小,巷道横截面流速分布分为左侧高流速区和右侧低流速区,巷道横截面左侧底角处风速最大。     

电磁法在矿山采空区灾害评价中的应用

以湖南省西部地区某矿开采中出现的不规则采空区探测为研究对象,运用地质雷达和瞬变电磁法联合勘探技术,对该矿区的15勘探线进行了空区探测分析,得出了采空区的分布特征和地层状况,说明地质雷达和电磁法联合勘测技术对地下采空区的分布特征及灾害的预测预报具有指导作用。     

煤巷穿过采空区多重灾害治理技术研究

13123运输巷掘进时需穿过探明的8 m宽的巷采采空区,为解决采空区瓦斯、一氧化碳及顶板等多重灾害,采用理论分析灾害发生机理及运移情况,提出3个阶段分步联合治理采空区多重灾害,通过方案实施:13123运输巷回风及工作面瓦斯浓度控制在0.3%以内,顶板下沉控制在1.2 m,有效地确保13123运输巷"安全、顺利"通过采空区。     

基于SoftGIS的采空区塌陷灾害评价系统研究

采空区塌陷灾害的监测与评价是废弃矿山再利用的重要内容之一。利用SoftGIS技术能够让公众参与协同决策的优势,将专业监测设备的数据与专家分析同公众的经验智慧相结合,构建采空区塌陷灾害评价模型,并利用计算机技术开发了采空区塌陷灾害评价系统。系统实现了采空区塌陷灾害的群防群测及公众参与决策支持。将该系统应用于南港村采空区监测与评价,该系统的预测与评价结果的准确度和合理性高于仅通过仪器探测和监测的结果,说明将SoftGIS技术引入采空区塌陷灾害评价中是可行的。     

采空区自燃诱发瓦斯灾害耦合致灾特性及防控技术

为研究综放采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害特征及危险区域,及时预防耦合灾害事故发生,研究了综放采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害形成条件及特征。以山西和顺天池矿井301工作面为例,提出并实施了采空区煤与瓦斯火灾害监测监控、高抽巷抽采瓦斯及灌浆防灭火等协同防治技术,保证了工作面安全开采。     

煤矿大面积采空区失稳危险源分级

在分析影响煤矿大面积采空区失稳危险状态的自然地质条件因素与指数W1和开采技术条件因素与指数W2的基础上,采用综合指数法对煤矿大面积采空区危险性进行了分级研究,确定了其危险状态等级评定的综合指数W。将煤矿大面积采空区失稳危险源分为4级,即Ⅰ级危险源(特大危险性:W≥0.8);Ⅱ级危险源(重大危险性:0.6≤W<0.8);Ⅲ级危险源(较大危险性:0.3≤W<0.6)和Ⅳ级危险源(一般危险性:W<0.3)。结合实例,对河北某矿区煤矿大面积采空区失稳危险性进行了分级,实践表明,该分级方法是合理和可行的。     

采空区群失稳模型构建及隔离矿柱安全厚度研究

许多金属矿山存在采空区群安全隐患。基于CMS对某矿山的采空区群开展定期探测,形成动态监测机制,精确获取采空区群三维边界;研究构建空区群连锁式失稳模型：基于突变理论分析方法,构建了采空区顶板-隔离矿柱力学模型,提出隔离矿柱失稳的判据,计算合理的隔离矿柱安全厚度,阻断空区群连锁失稳过程。运用数值模拟验证了计算结果的合理性。研究表明通过精确控制隔离矿柱的安全厚度,可有效阻断空区群连锁失稳导致的工程灾害;计算结果为下一步资源回采方案提供了设计参考。     

采空区灾害监测及预警应用技术

随着矿井采场面积的不断扩大,开采深度增加,采空区面积扩大,导致瓦斯涌出和煤炭自燃隐患更加突出。通过建立矿井采空区灾害监测系统,分析瓦斯、自燃指标气体、温度、压差等预警参数,并提出预警关键技术。最后,通过采取相应的防治措施,保障了矿井安全生产。     

我国煤矿水害类型及其防治对策

分析了近年来我国煤矿水害的基本特点,通过对全国不同地域主要开采煤层赋存地质与水文地质条件的分析,将我国煤矿水害类型划分为4大主要类型。初步分析了不同水害类型的基本特点、形成条件和发展趋势,提出了有效防治不同类型煤矿水害的技术路线及适用条件,对目前制约煤矿水害防治技术的关键问题进行了探讨。     

云冈矿采空区地质灾害分析及治理

云冈矿因为煤炭资源的过度开采,引发了地面塌陷及地裂缝等一系列的地质灾害。对云冈矿地质灾害现状进行了分析,在立足采空区分布状况的基础上,采用地质测绘、地质调查、物探勘察、钻探验证综合技术对该矿采空区“三带”进行有效判断,提出了该煤矿采空区地质灾害治理方案,灌浆质量检查结果理想。     

基建矿井热害原因分析及防治实践

平顶山矿区采掘深度已达1 000~1 200m,基建矿井高温热害必须得到重视和治理。在分析平煤集团十矿热害产生原因的基础上,采取合理通风、局部制冷降温,以及组织管理、技术管理、医疗保健与救护等综合防治措施,改善了作业环境,有效地解决了施工区域高温难题,保障了施工人员身心健康和施工安全,提高了施工效率。     

中国煤矿灾害防治区域战略初探

针对不同区域煤矿灾害防治存在的问题开展多层面的对策性研究,是对煤矿灾害防治宏观战略研究的进一步深化,为区域煤炭工业健康、可持续发展提供重要支撑。通过将全国划分为东北、华东、晋陕蒙宁甘、华南、新青5个煤矿安全战略区域,针对各区域煤矿灾害的现状,分析区域煤矿灾害的发生规律及趋势,找出存在的突出问题及关键影响因素,提出了各区域煤矿灾害防治的总体思路。     

平朔井工三矿9~#煤层充水因素分析及水害防治

分析平朔井工三矿的充水因素,认为开采9#煤层的最大隐患是顶板石炭-二叠系砂岩突水,大气降水、地表径流以及大沙沟水补给下部含水层导入矿井也是不可忽视的因素,并利用导水裂隙带高度计算结果对煤层顶板水冒落安全性进行分析评价,为矿井水害防治提供了决策依据。     

掘进工作面临近积水采空区水害防治技术应用

矿井井田内采空区积水探测不到位,会严重影响临近工作面的安全回采.本文以王家河煤矿4-2302工作面回风巷掘进为研究对象,对工作面位置水文地质情况进行了分析,通过瞬变电磁法探测到工作面前方130 m位置存在采空区,通过钻孔水量数据分析可知,掘进头前方最大涌水量不小于57 m3/h.采空区内有大量积水,积水高度约为12 m...     

红层地区煤矿地表水害防治研究与实例分析

红层岩土体中含有可溶成份,在水的作用下容易发生岩溶、渗流等,为地表水体进入煤矿的良好通道。铁箕山煤矿2次淹井事故的渗透通道都是红层溶洞,对其进行了研究分析,并通过河床改道消除隐患。     

华蓥山复杂地质条件下的矿井水害防治方法

针对华蓥山煤矿区典型的水文地质条件,系统分析和总结了岩溶构造通道、断裂构造通道、采动裂隙通道、封闭不良的钻孔以及采空区对矿井突水的威胁程度。根据矿区水害威胁程度的强弱和范围大小的不同,利用突水威胁系数将矿区划分为无突水威胁区域、弱突水威胁区域、中弱突水威胁区域、中强突水区域和强突水区域等5个等级,并提出了相应的区域防治水的措施和建议。针对华蓥山矿区水害威胁源多且威胁大的特点,建立了"监测预报、防探结合、治理检验、综合防护"四位一体的综合防治水技术措施体系。     

采空区防灭火实践应用研究

某矿A4011工作面采空区与下部煤层A3009回采工作面上下相邻,为了确保已采空区和正在回采工作面的安全,消除灾害隐患,在加强回采工作面有害气体监测的基础上,对A4011采空区实施密闭、注氮、均压等综合防灭火技术,确保A3009工作面正常回采及矿井安全生产。     

煤矿粉尘检测与控制技术

介绍了国内外煤矿粉尘控制技术的发展状况,从粉尘防治、测量、监测监控3个方面总结了目前国内外煤矿粉尘控制技术的研究和应用。探讨了我国粉尘控制技术领域的发展趋势。