基于空区坍塌RFPA模拟的空区灾害断链减灾模型及应用

矿山采空区是随着生产活动自动形成的致灾环境体,通过分析采空区及群空区的灾害特点,运用安全系统工程理论和灾害链式理论,从灾害链的不同演化阶段分析,提出矿山群空区灾害链断链减灾模型。通过岩石破裂过程分析软件(RFPA)对某矿山群空区模拟显现垮塌灾害链全过程,并针对模拟结果,提出"预防断链+再次断链+后期应急预案"的组合型断链减灾工程措施,可以为矿山群空区灾害防治提供系统性的建议措施。     

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。     

基于离散元的“岩崩灾害——结构体”致灾风险性参数分析

岩崩灾害是我国西南山区一种破坏性极强的地质灾害。关于岩崩灾害和防灾结构体之间的冲击规 律十分复杂，除了边坡几何形状、结构体几何形状和放置位置等因素影响外，还与岩体碎屑程度有关。上述因素导 致了关于此类灾害的防治十分棘手。本研究采用三维离散元方法，考虑边坡角度、结构体的宽度、结构体高度、灾 害体碎屑程度、结构体离灾害体距离等 5 个因素，研究了岩崩灾害和结构体之间的动力演化规律。结果表明：5 个 因素均对岩崩灾害的冲击力产生影响，其中碎屑程度的影响最为复杂，在二者距离较近条件下，碎屑程度小的灾害 体冲击力更大；在较远条件下，碎屑程度大的灾害体冲击力更大。根据所得的风险性参数，给出相应的风险性评价 模型，以期对实际工程起到指导作用。     

湿陷性黄土区某长输管道黄土陷穴灾害研究

通过对某油气管道（兰州至渭源段）沿线黄土陷穴的研究，较系统的分析了该线黄土陷穴发育规律及管沟黄土陷穴的成灾原因、致灾过程和机理，认为该线黄土陷穴发育具有一定的规律性；其成灾的本质原因为填土土体强度低，此外气候水文条件和微地形地貌也是主要因素；并初步将陷穴致灾过程划分成4个阶段及定性地分析其在3类微地貌单元的3种致灾机理，为长输管道沿线黄土陷穴灾害的防治提供依据。     

巷道结构对突出流体冲击特性的影响性试验研究

突出流体的动力冲击效应是煤与瓦斯突出灾害的主要致灾因素之一。为进一步认识该过程中煤-瓦斯两相流的冲击动力致灾机制，开展不同巷道布置形式下的突出物理模拟试验，分析突出过程中冲击力时空演化特征、冲击力特征参数及其致灾毁伤等级分布。研究结果表明：在直巷中，气流及稀疏两相流阶段冲击力的演化趋势随距突出源区距离的增加而愈发复杂；冲击力随着固-气比的增大而增大，峰值冲击力在稠密两相流阶段；冲击力衰减过程中存在起伏现象，表明突出能量的释放是阶段完成的；尾部结构对直线段的冲击力有巨大的影响，表现为直角L型>T型>圆弧L型；随时间的推移，直巷道中部逐渐发展成为严重灾害区，巷道致灾范围逐渐扩大，且主要向突出源区方向扩展；在拐弯巷道中，冲击力演化受气相的影响远大于固相；拐弯巷道内有灾害集中区的存在；冲击力在巷道内呈现出齿状的分布，尤其在拐弯巷道中呈现强-弱相间的分布特征；直角L型的动力致灾力度和致灾面积都大于圆弧L和T型；重灾区主要分布在直巷道中前部和拐弯巷道，同时，在直巷道尾部和拐弯巷道部分地域有安全区的存在；直角拐弯结构和平角分岔结构都存在能量集中释放从而导致冲击动力致灾增强的机制；弧形结构...     

滕南矿区矿井水灾害链及断链减灾研究

针对我国煤矿开采矿井水害频发现象,运用灾害链理论研究滕南矿区矿井水灾害链作用机理,提出孕育断链减灾方法。综合分析滕南矿区水文地质条件及矿井水灾变特点,发现矿井水灾害链发育3个阶段,即灾害孕育阶段、潜存阶段、诱发阶段。通过对矿井水灾害链式作用机理研究,发现滕南矿区是由原生灾害、次生灾害、派生灾害组成的复杂灾害链系统。运用层次分析方法分析矿井突水影响因子权重并对矿井水灾害性分区,采取时间序列分析不同工作面涌水量,从而判断矿井水灾害链发育阶段,提出孕源断链减灾措施。     

滕南矿区矿井水灾害链及断链减灾研究

针对我国煤矿开采矿井水害频发现象,运用灾害链理论研究滕南矿区矿井水灾害链作用机理,提出孕育断链减灾方法。综合分析滕南矿区水文地质条件及矿井水灾变特点,发现矿井水灾害链发育3个阶段,即灾害孕育阶段、潜存阶段、诱发阶段。通过对矿井水灾害链式作用机理研究,发现滕南矿区是由原生灾害、次生灾害、派生灾害组成的复杂灾害链系统。运用层次分析方法分析矿井突水影响因子权重并对矿井水灾害性分区,采取时间序列分析不同工作面涌水量,从而判断矿井水灾害链发育阶段,提出孕源断链减灾措施。     

矿井火灾与爆炸隐患致灾链信息管理系统

瓦斯爆炸与火灾事故是目前煤矿重大事故之一,在对矿井火灾与爆炸隐患进行辨识的基础上,对隐患致灾链进行分析与研究,并应用面向对象的程序设计方法及地理信息系统(GIS)技术开发隐患及致灾链信息管理系统,以加强并完善矿井火灾与爆炸事故隐患管理,为建立防灾体系提供技术支持。     

云泉矿井隐蔽致灾因素研究与评价

为了有效防范科兴云泉煤业有限公司重大灾害事故,进一步加强矿井防灾能力,通过对可能威胁矿井安全生产的隐蔽致灾因素进行了全面分析研究,最终确定了该矿存在的主要隐蔽致灾因素有采空区积水、废弃老窑和井筒、瓦斯、断层、封闭不良钻孔和导水裂缝带,并提出了相关措施,为该矿今后的安全生产奠定了基础     

谷城县地质灾害及其防治对策

谷城县是湖北省地质灾害最严重的地区之一,全县发现各类地质灾害194处,崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害广泛分布,活动频繁,危害程度大,严重制约着地方经济和社会的可持续发展。通过调查与研究,分析总结各种致灾因素对地质灾害发育程度的影响,对县内地质灾害防治合理分区,从管理上和技术上提出防治对策及国土开发和地质灾害勘查评价、减灾防灾工作等具有一定的指导意义。     

煤与瓦斯共生灾害现状研究

为了分析煤与瓦斯共生灾害研究现状,介绍了共生灾害特性及耦合关系的研究进展,揭示了共生灾害机理及防治方法,根据目前现状提出了研究存在的不足及展望。研究结果表明,共生灾害多物理场耦合关系复杂、灾害趋势明显,但目前共生灾害研究存在实验研究针对性不强、未考虑全面漏风场优化机制、缺少共生灾害风险识别模型及预警机制、防控体系较弱等弊端。在研究中应加强实验的侧重性,在工程实践中进一步优化漏风场,并构建瓦斯与煤自燃共生灾害风险辨识与风险判别指标体系,建立共生灾害风险识别模型及预警机制,降低共生灾害频率及后果。研究可为共生灾害防治提供理论指导。     

煤与瓦斯突出、冲击地压复合动力灾害一体化研究

随着煤矿向深部开采,一些矿井动力灾害既表现出煤与瓦斯突出的部分特征,又有冲击地压的部分特征,2种动力灾害互为共存、互相影响、相互复合,难以界定为单一灾害类型,为此提出煤与瓦斯突出、冲击地压复合动力灾害的概念。通过复合动力灾害一体化理论研究,揭示了复合动力灾害发生的统一机理,据此建立了统一失稳判别准则;基于现有动力灾害分类所存在问题,将动力灾害划分为4种类型,在此基础上,针对矿井复合动力灾害类型创新研发了钻屑法多指标一体化检测及煤体温度、煤体电荷实时连续监测设备,形成了复合动力灾害一体化分类分级预测技术;同时,提出了瓦斯抽采、深孔爆破断顶-破煤-断底卸压、煤层注水等消减瓦斯内能、释放煤岩弹性能的复合动力灾害一体化防治技术。     

厚基岩采场弱胶结岩层动力溃砂机制研究现状与展望

我国西部矿区黄陇、宁东两大煤炭基地发生的采场顸板溃水溃砂与强矿压显现叠加灾害是一种厚基岩采场顶板弱胶结岩层动力溃砂灾害.该灾害类型在表象、物源和动力源上均不同于以往浅埋、近松散层采场的非动力溃水溃砂灾害,是一种新型的采场顶板灾害.由于该类型灾害突发性强、破坏性大、冲击力大,对安全生产带来严重威胁,致使如何有效防控灾害的...     

煤矿热动力灾害及特性

煤矿热动力灾害被分为瓦斯、火灾、煤尘等灾害分支,未能形成完整的体系,导致其防治缺少系统性和综合性。对国内外发生的煤矿重特大事故进行了系统调研与总结,提出了煤矿热动力灾害概念,构建了煤矿热动力灾害学内容体系。重点对煤矿热动力灾害中的一些热点问题进行了分析,指出了在瓦斯与煤着火的复合灾害、低瓦斯矿井的安全性、抽采瓦斯在防治瓦斯事故中的作用、事故与管理的关系、注惰性介质防灭火的有效性、矿井隔爆设施的作用、事故中的人员逃生等问题上的认识误区。     

煤矿采空区失稳灾害防控技术研究现状及展望

针对煤矿采空区失稳灾害,基于灾害类型及危害分析,从煤矿采空区失稳灾害的机理、评价方法和控制技术3个层面系统总结归纳了我国煤矿采空区失稳灾害防控技术研究的现状与进展,并探讨了其存在的主要问题。研究表明:煤矿采空区失稳诱发的灾害类型主要为地面塌陷及其诱发的次生灾害、大面积采空区突然失稳诱发的矿震灾害、井下(顶板或覆岩、气浪等)冲击引起的设备损坏及作业人员危害;煤矿采空区失稳灾害中复杂致灾理论研究比如采空区失稳灾变链式机理、断链减灾的控制理论与方法、灾变期间的监测预警技术等将是今后研究的重点。     

瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统研究与应用

为了解决高瓦斯易自燃煤层工作面采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治智能化程度低、缺乏灾害风险的精准分级管控等问题,构建了以瓦斯抽采与自然发火监测数据为基础、以风险分级智能化管控为核心的瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统。采用API接口调用方式建立数据采集平台,构建了基于多源信息融合、K-Means聚类分析、预警规则知识库等方法的分析预警模型,设计开发了瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统软件,实现了复合灾害的精准监控、风险动态评判和智能预警。在试点工作面的应用结果表明,该系统可直观展示复合灾害监测预警信息,使采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治工作透明化,有效提升了灾害防治的智能化水平。     

采掘诱发高势能溃砂灾变机理与防控研究与展望

采掘诱发高势能溃砂是威胁矿山生产和矿工生命安全的重大灾害,其发生机理与防控原理不同于矿井突水和浅部流砂,具有突发性强、蓄能高、破坏力大、防控困难等特点,亟需在以往研究基础上,对高势能溃砂灾变机理和防控原理开展研究。结合矿山深部开采和高强度开采实际,以赋存—形成—运移—预测—防控为主线,采用地质勘查与建模、物质成分和结构测试、野外及井下长期观测、监测预警、透明土离心模型试验、渗水力模型试验、理论研究和数值模拟等方法,围绕矿山采掘诱发高势能溃砂启动与灾变机理、高势能水砂混合流在采动覆岩裂隙带和垮落带中的运移规律、高势能溃砂注浆扩散凝固机理、挡砂墙渗透失稳机理等关键科学问题,重点研究高势能溃砂形成的地质背景、启动判据、灾变机理、运移规律、辨识评价和防控原理等内容,建立高势能溃砂的危险源辨识、预测评价、灾变机理、运移规律、预警救援、治理恢复的系统防灾减灾救灾的溃砂防控理论及关键技术体系。研究结果将为解决我国采掘诱发高势能溃砂、突破高势能溃砂灾害防控的技术瓶颈提供理论支撑。由于工程诱发灾变过程和结果的不确定性,将高势能溃砂防控向深层次、多结构、多维度、多决策的综合防灾减灾体系拓展,是今后矿山重大地质灾害防控的重点方向。     

煤矿灾害防治科技发展现状及对策分析

为充分发挥科技进步在煤矿重大灾害防治领域的重要作用，探讨煤矿重大灾害防治科技发展的特点，分析煤矿爆炸、火灾等重大灾害的致灾特征及救灾难度，讨论了煤矿灾害防治应用基础研究中应注意的问题；并以煤矿火灾防治实践为例，具体介绍相关科学分析方法的应用。     

自然灾害监测网络建设的背景、现状及对策

建立健全自然灾害监测网络,联通自然灾害监测预警信息共享体系,是自然灾害防治体系建设的关键环节。本文运用文献归纳法,对国家政策文件、管理部门信息、相关论文资料、最新行业动态等资料进行收集整理,系统梳理当前地震灾害、地质灾害、气象灾害、水旱灾害、海洋灾害、森林和草原火灾监测网络建设情况。发现以下问题：监测网络建设分散,数据壁垒问题严重;指标体系有待完善,监测数据尚有不足;监测设备存在限制,预警时效亟待提高。提出如下对策：加强顶层设计,统筹规划建设;发挥各方优势,构建多级网络;结合风险普查,细化监测指标;加强科技支撑,提升监测能力;注重基础建设,实现综合监测。     

复杂矿区煤与瓦斯突出灾害多参量预警系统建设与应用

以贵州水城矿区为研究对象,从模型、软件、机制及装备等方面建设了复杂矿井适用的瓦斯突出灾害预警系统,从防突措施缺陷和客观危险性两大方面囊括了20多项突出危险预警指标,实现了煤与瓦斯突出灾害的多参量、准确预警和及时发布。现场应用表明,预警系统可以准确评价、预警复杂矿井工作面的突出危险性。应用效果明显,为科学预防瓦斯突出灾害提供了有效手段。