矿井工作面底板突水危险性评价

选取17个影响因素建立了具有层次结构的底板突水危险性评价指标体系,应用层次分析法确定各影响因素权重及总指标综合权重,采用降半梯形分布函数和线性插值法分别确定定量评价指标和定性指标的隶属度,最终建立基于层次分析法和模糊综合评判法的底板突水危险性评价模型。应用表明:该模型能够定量化反映出A工作面底板突水危险性程度,可以为防治底板水害提供科学可靠的理论依据。     

岩爆危险性评价的变权物元可拓模型

为客观评价岩爆危险性,将物元理论与变权理论结合,构建了变权物元评价模型。首先,对指标数据规则化处理,解决传统物元模型自身局限性;其次,基于变权理论确定评判指标权重,避免评价过程中的主观性,同时使得被评价对象主动参与综合评判;第三,以非对称贴近度代替传统模型中的最大隶属度;最后,通过物元等级变量特征值的计算结果对样本等级进行评定,以权重及特征值对指标的敏感性确定影响评价结果的关键性指标。以甲玛矿为例,计算结果显示该矿为弱岩爆等级,且偏向于无岩爆,与现场实际情况吻合,与已有评判结果基本一致;倾向性指数、应力指数为敏感性指标,应力系数为一般敏感性指标。     

AHP-TOPSIS法在顶板水害危险性评价中的应用

为了对工作面顶板水害危险性进行定量化评价,从顶板含水层水文地质、沉积、构造条件和疏放水措施4个方面选取了11项指标,构建了顶板水害危险性评价指标体系和危险性等级评判标准,利用AHP法确定了各评价指标的权重向量。并以宁东煤田红柳煤矿首采工作面为例,采用TOPSIS法分析贴近度并计算工作面顶板水害危险性等级,评价结果为安全,工作面已实现安全回采,分析结果与实际情况一致。基于工作面地质条件和疏放水措施的水害危险性定量化评价指标体系和AHP-TOPSIS法较全面地考虑了影响顶板水害发生的因素,避免了单一因素的局限性,确定的指标权重具有客观性,评价结果科学合理,可以作为工作面回采前安全性评价的参考依据。     

基于专家可信度的矿山地质灾害危险性评价

影响矿山地质灾害危险性评价的因素众多而复杂,又多存在层次性和不确定性。目前对于矿山危险性评价多采用一级或二级模糊评价模型,不够全面和深入。基于以上考虑,在模糊数学理论的基础上,建立了矿山地质灾害危险性评价多级(三级)模糊综合评判模型。考虑到评价指标权重赋值的不确定性以及专家判断的模糊性和主观性,进而建立出基于专家可信度的矿山地质灾害危险性评价的多级(三级)模糊评判方法,并应用于工程实例,取得了比较理想的效果。     

基于GIS技术的煤矿采空区地表塌陷危险性评判

依据野外调查,文章分析了青岛—兰州高速公路邯郸至涉县段线路所经过的北八特采空区地表塌陷特征和影响因素,确定了采空区地面塌陷危险性的评价指标和隶属度,进而通过专家权法对评价指标进行赋值,运用GIS的叠加、空间分析等功能,从地表沉陷和空洞两方面综合评判了北八特采家区地表塌陷危险性。评判结果表明,地面塌陷危险区主要分布在K123 450~K123 700、K123 825~K124 150、K124 750~K124 950段,采空区对拟建高速危害大,必须对此段进行采空区处理。     

基于动态权重的区域冲击危险性评价方法研究

为了能客观准确地评价煤矿冲击地压的危险程度,减少主观性在评价中的影响,根据模糊综合评判理论,并基于指标权重动态变化的思想,提出了一种新的冲击危险性评价方法。将权重分解为固定不变的属性权重和动态变化的等级权重2部分,采用正态隶属函数计算指标隶属度,得到了指标不同级别之间的过渡边界,评价结果采用最大隶属度原则确定评价等级。该评价方法可以实现指标权重随指标值危险程度的增加而增大,避免因采用固定权重而使危险因素被中和的现象。最后将上述方法在试验工作面进行了评价,所得结果与实际相符。     

唐山平原区主要地质灾害综合评价

应用模糊数学综合评价的方法,以唐山平原区主要地质灾害（地震、岩溶塌陷、采空塌陷、地面沉降）为评判因子,进行定量的危险性评价。评价结果表明：唐山市重度危险区占5%,较重危险区占13%,两者之和占18%;中度危险区占47.13%,轻度危险区占34.87%,两者之和占82%。这说明,从总体上看,唐山平原区大部分地区地质灾害的危险程度较低,但重度危险区大部分是人口密度大、工业密集的唐山市区,因此绝不能忽视地质灾害的危险性。     

煤矿通防事故危险性预警指标的研究

以通防事故模型为基础,根据事故预警原理,建立煤矿通防事故危险性预警模型,在对预警模型进行深入研究分析的基础上提出了完整的煤矿通防事故危险性预警指标体系:首先采用鱼刺图法对通防事故危险性因素进行辨识,然后根据辨识出的危险性因素确定通防事故危险性评价指标,根据危险性评价指标,用模糊综合评判法确定事故危险性等级。最后,根据危险性因素和危险性评价等级的结果,建立通防事故危险性预警指标。     

未确知测度理论在采空区危险性评价中的应用

采空区灾害是矿山频繁高发的灾害之一。将未确知测度理论用于评价采空区的危险性,考虑到空区稳定性影响因素数值的易取性和显著性,经综合分析,选取空区岩体结构、地质构造、围岩抗压强度、水文因素、采空区布置形状、矿体倾角、高跨比、采空区体积、埋深、最大暴露面积、暴露时间、采动扰动情况、相邻空区情况等13项因素作为空区危险性的判别指标。根据空区危险性等级和评价指标的分级标准,结合采空区失稳机理和相关研究成果,建立评价指标的单指标测度函数,采用信息熵理论计算指标权重和综合测度,依照置信度识别准则进行等级判定。对某金属矿12组空区危险性进行评判。结果表明,该法的判别结论与采用模糊综合评判法和物元分析方法得出的结果完全相符,这充分说明该方法是可靠实用的,可以在工程实践中推广应用。     

贵州水城地区煤矿水害危险性评价

通过对贵州水城地区煤矿水文地质情况和防治水情况进行调研,对煤矿水害的影响因素进行深入分析,并结合贵州水城某矿实际,合理地、客观地选择了25个评价指标,系统地建立了煤矿水害危险性评价模型;运用了层次分析法计算出各单因素评价指标的隶属权重,并进行了权重大小排序,找出了煤矿水害危险性的主要影响因素;基于各单因素评价指标的权重,结合模糊综合评判方法,进行煤矿水害危险性综合评价,得出评价结果为"较安全"。     

二道河铁矿地下开采顶板下沉和地表沉降监测控制标准探讨

地下开采破坏了采场上覆岩层的应力平衡状态,引起岩层移动和地表沉降,影响到地表建筑物的安全使用与保护。针对二道河地表工程设施,从地层围岩稳定、经验公式和相关规范的角度探讨地表沉降和顶板下沉控制标准。通过计算分析得知:二道河地下开采过程中对地表建筑物及管线的沉降控制标准确定为12 cm;采场顶板下沉的控制标准确定为17 cm。给出了在目前工程条件下地表沉降和顶板下沉控制值,这对指导地下采矿工程的施工有十分重要的意义。     

缓倾斜矿体开采地表沉降模拟

为最大限度地开采地下矿体并保护地表构筑物的安全,以基本空场法开采的某个缓倾斜多金属矿床为工程实际,运用FLAC3D建立三维模型,结合后处理软件TECPLOT进行地表沉降规律模拟研究,并根据模拟结果绘制地表沉降曲线图。研究结果表明：沉降等值线基本遵循塌沉形态分布;采空区上方地表下沉最大,同一方向上越远离中心下沉值越小。地表最大沉降位移为120.9 mm,地表村庄除杨家村最大沉降值为24 mm处于危险圈定范围内,其他地表构筑物均处于开采损害范围之外;模拟沉降计算结果为地下矿体开采和地表村庄构筑物影响研究提供一定的理论依据,具有重要的现实意义。     

Damage Features and Formation Mechanism of the Strong Water Inrush Disaster at the Daxing Co Mine,Guangdong Province,China

The largest water disaster in the history of coal mining in China with respect to maximum water inrush quantity (≈?13,600 m³/min) occurred at the Daxing underground mine in 2005. Triggered by accumulated water in a higher-level, mined out (goaf) area, it caused great damage, including 121 deaths and direct economic losses of over 47 million yuan. Damage to the roof and floor rock caused by mining-induced redistribution of ground stress is believed responsible for the caving of the roof and the subsequent inrush, though accumulated water in the goaf area, the weight of the roof pillar, fractures due to minor faults, the comprehensive influence of groundwater, including the pore water pressure and the water’s chemical action, and the steeply inclined coal seam all contributed to the scale of the disaster. The inrush site was located near a fault and had been observed as an anomaly during geophysical testing. Recommendations made based on this tragedy include: mining of steeply inclined coal seams beneath water bodies must be forbidden due to the lack of effective mitigation measures; the integrity of waterproof pillars must be a major priority; and underground mining requires a thorough understanding of hydrogeological conditions, which must be regularly updated through the mining process.     

海底下金矿床开采岩移特征数值模拟动态分析

三山岛新立矿区属于海底矿床开采,设计生产能力达到6000t/d,大量、快速、高强度海底采矿与井下大量爆破势必引起海床变形与沉降、潜藏海水大量涌入井下的巨大安全风险。根据新立矿区开采技术条件,分析其不同原岩应力场下的次生应力场及岩移特征,研究结果表明,水平构造应力场对开采引起的地表沉陷有明显的抑制作用,但会引发更大的水平位移,建议至少预留65m保安矿柱,以确保矿区安全生产。     

矿区地面环境工程综合评价体系构建

分析了矿区地面环境建设对生态环境的影响,以现有环境生态评价规范为基础,以已有的方法和理论为出发点,合理建立矿区地面环境影响评价指标体系,并遵循一定的规则将定性指标定量化处理,最终构建了一种矿区地面环境定量评价和动态优化模型,形成综合评价体系。利用综合评价体系对矿区地面环境建设过程中产生的环境噪声、空气质量、水土环境等指标进行定量计算,对于矿区地面环境工程综合评价的规范化、智能化发展具有重要意义。     

地下矿山职业危害评价体系的研究

采矿业是职业病的高发行业。根据地下矿山企业安全生产的特点,构建了地下矿山企业职业危害评价体系,建立了基于模糊理论的地下矿山职业危害状况多级模糊综合评价模型,给出了相应的评价指标、标准和权重。应用实例表明,该评价体系能定量从各层次分项指标和总体角度反映矿山企业职业危害状况,可为矿山行业职业危害管理提供技术支持。     

基于地震波和电磁波CT联合探测的采掘巷道冲击危险性评价方法

电磁波CT能够探测掘进工作面,但无法探测掘进工作面后方的大面积区域;地震波CT能够探测回采工作面内部,但是探测不了两侧的煤柱,即基于单一CT探测手段的冲击危险性评价方法,在矿井采掘巷道存在评价盲区。针对上述实际问题,建立了一种基于地震波和电磁波CT联合探测的采掘巷道冲击危险性评价方法;将2种现场实测手段电磁波CT和地震波CT2相结合,研究了基于2种CT探测的冲击危险性评价方法的数学表达;以时间和地点为状态变量,以现场动力显现情况及CT探测结果为驱动变量,确定了评价方法的内在逻辑关系及实施流程。通过分析基于地震波和电磁波CT探测的冲击危险性评价的力学基础,建立了冲击危险性评价模型;在2种CT探测的基础上,实现了采掘巷道冲击危险等级的确定及危险区域的划分;将该评价方法进行工程实践表明,通过将2种CT探测方式联合起来,实现了掘进工作面及其后方大面积区域,回采工作面及区段煤柱区的冲击危险性评价,验证了评价方法的有效性。该方法克服了基于单一CT探测手段的评价方法在探测尺度上的局限,几乎覆盖了矿井采掘巷道所有潜在冲击危险区域,为冲击地压治理提供了较为准确的依据,具有较好的应用效果。在时间上,该方法将CT探测与矿井的采掘接续相结合,初步确定探测顺序,并根据实际的动力显现情况和之前CT探测的结果加以调整。从空间来说,覆盖了掘进面、回采工作面和煤柱等矿井采掘巷道几乎所有潜在冲击危险区域,基本保证了无评价盲区。并且,该方法充分发挥了震动波与电磁波CT探测操作过程的便捷性,能够较好的适应井下现场动力显现的突发性。     

基于导水裂隙带高度的地下水库适应性评价

利用煤矿井下采空区进行矿井水资源储存和循环利用的地下水库技术为西部缺水矿区的绿色开采提供了新的途径,但其推广应用仍需符合一定的适用条件。综合采用现场实测与理论分析,结合神东矿区煤矿地下水库工程实践,开展了基于导水裂隙带高度的地下水库适应性评价方法研究。结果表明:地下水库储水的高效循环使用是保证该技术成功应用的关键,必须满足"水源"、"库容"和"通道"三大条件。采动覆岩导水裂隙作为地下水库水源补给的重要通道,是影响地下水库适应性的核心因素。利用"基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法",判别具体开采条件导水裂隙带发育高度,当导水裂隙沟通区域补给水源(含水层)时,地下水库具备适应性;否则,区域水源水体一般难以汇聚至井下采空区,从而地下水库中可供循环利用的水资源量将难以保证,地下水库保水方法一般不适用。研究结果得到了神东矿区地下水库工程的验证,并指导了李家壕煤矿地下水库适应性评价和地下水库建设选址。     

充填开采技术在煤矿中的实践

煤矿实施充填开采,可有效控制地面沉陷,地形地貌和地面建筑物基本保持原状,地下水源不破坏,提高资源回收率,井下大面积减少采空区,减少了老空积水、积瓦斯等危险源,降低了发生冲击地压可能性,综合社会效益、环保效益和提高安全水平都有积极意义,是打造绿色矿山的重要环节。