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.     

某铜镍矿安全隐患分析及治理研究

采空区是矿山安全生产的重大危险源,采空区治理是矿山安全生产中至关重要的环节。以某铜镍矿采空区工程为研究背景,通过调查采空区赋存现状,分析采空区存在的安全隐患,提出切实可行的采空区隐患治理方案。建立和完善采空区长效管理制度,实行边开采边治理,从源头上控制采空区安全隐患,有效遏制由采空区隐患导致的安全事故,为类似矿山采空区的治理提供了技术参考依据。     

平朔东露天矿复杂采空区勘探与治理技术

平朔东露天煤矿开采范围内存在大量的形态各异的采空区,对东露天煤矿的安全生产带来了极大威胁;根据榆岭矿采空区和周边小窑采空区特点,结合东露天矿生产作业流程和采空区内的主要危害,提出了采空区"三位一体"的勘探治理技术,主要包括采空区探测、采空区降温灭火和采空区爆破。结果表明:利用"三位一体"采空区治理技术对东露天矿复杂采空区进行处理,可极大限度降低采空区危害,提高杂煤回收利用率,提高采掘平盘的推进速度。     

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。     

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.     

U型和U+L型通风采空区流场数值模拟研究

利用Fluent软件,对U型和U+L型通风下的采空区流场进行了数值模拟,对比分析了两种通风方式下的采空区瓦斯浓度分布规律和采空区自燃危险区分布情况。结果表明:U+L型通风较U型通风采空区内瓦斯浓度整体降低;采空区瓦斯爆炸范围往采空区深部移动,但是瓦斯爆炸区域宽度变小。沿采空区走向方向,两种通风方式下的采空区中部瓦斯浓度上升较快。U+L型通风较U型通风采空区内自燃危险区域往采空区深部移动,并且采空区自燃危险区域的宽度也明显增加。     

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。     

多因素耦合下的采空区上覆岩层安全厚度分析

为了研究露天矿多因素耦合下的采空区上覆岩层安全厚度变化规律,针对河曲露天矿已探明采空区进行了顶板安全厚度分析;建立采空区及周边岩体的数值模型,分析不同跨度的采空区在震动载荷因素和双采空区叠加影响下顶板沉降位移变化规律。结果表明:采空区上覆岩层安全厚度随采空区跨度的增加而增大,且采空区跨度达到60 m时,上部岩层发生严重破坏;考虑震动荷载时,随着采空区跨度的增大,震动荷载的影响越为明显;双采空区产生叠加影响的采空区间距范围为40 m以内。综合采空区上覆岩层安全厚度的理论分析与数值模拟结果,给出河曲露天矿开采范围内的采空区处置方案。     

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。     

锡矿山五窿道老采空区建筑地基稳定性数值模拟分析

为了分析锡矿山锑矿床五窿道区老采空区上方建筑地基稳定性, 对该区的采空区进行了现场调查, 分析和探讨了采空区建筑物移动变形机理和采空区围岩失稳机理。采用ABAQUS对采空区建筑地基稳定性进行三维有限元模拟分析, 研究表明, 该区采空区都存在破坏的可能, 对老采空区必须进行处理。     

基于矿井地震波法的地质超前预报技术研究应用

为了在煤矿工作面掘进过程中预报掘进头前方断层、陷落柱以及采空区、采空巷道等地质构造分布情况,实现煤矿巷道的安全掘进,采用矿井地震波法(矿井反射波法和矿井瑞利波法)探测技术,通过井下波形数据采集、数据预处理和反演计算,形成波剖面图和频散曲线,来解释巷道掘进头前方异常的范围和位置特征,并建立了一套适合煤矿采掘过程中超前预报地质构造的技术方法。结果表明:对于矿井反射波法,对断层、裂隙等构造以及煤岩分界面等单一边界情况探测分辨率较高;对于矿井瑞利波法,对采空区、空巷、空洞等复杂边界情况反映更灵敏;综合采用矿井反射波法和矿井瑞利波法,对各类地质构造探测更为精细。     

矿井超前精细探测技术方法与应用

为了预测煤矿掘进工作面的水害,采用矿井瞬变电磁法、矿井直流电法、矿井瑞利波法、矿井反射波法4种井下超前探测技术。通过井下数据采集、处理和反演计算,形成可视化图件,来解释矿井含水体及构造的范围和位置特征,建立了一套适合煤矿掘进过程中井下物探动态监测水害的技术方法。结果表明:矿井瞬变电磁法可探测掘进工作面正前方、前方顶板、前方底板和前方侧帮含水体;矿井直流电法可探测掘进工作面正前方含水体;矿井瑞利波法(或矿井反射波法)可以探测前方构造及采空区边界。     

掘进煤巷采空区Rayleigh型槽波超前探测三维数值模拟研究

不明采空区的存在诱发了多种矿山地质灾害，给煤矿安全生产和生命财产安全带来重大隐患。为了研究煤巷迎头前方存在采空区的条件下槽波地震波场的传播规律，建立了“岩-煤-岩”三层含采空区地质模型并进行了地震超前探测波场数值模拟，分别对三维地震波场快照和三分量合成地震记录进行分析研究。研究结果表明：在对巷道前方采空区进行地震超前探测时，Rayleigh型槽波可以作为识别巷道迎头前方采空区的有效波|反射Rayleigh型槽波在X、Z分量上信号特征明显、干扰小、能量强、易于识别|Y分量信号可以接收到直达Love型槽波。最终，提出利用Rayleigh型槽波对采空区进行超前探测。     

用瑞雷波法探测水库坝堤质量

水库大坝质量的好坏对于保证库区居民用水以及汛期防洪有着极为重要的作用。因此,坝堤质量的检测及加固工作显得十分重要。瑞雷波法是一种快速、无损、经济的检测方法。通过瑞雷波测试坝堤内部介质波速的大小分布,利用波速大小与介质密实度相关的关系,从而快速推断坝堤内部相对薄弱的区域,为下一步的坝堤质量评价及加固方案提供依据。     

煤矿采空区瞬变电磁超前探测波场成像研究

常规井下瞬变电磁超前探测技术存在体积效应,仅能确定富水采空区的方位,难以对其边界进行精确探测,为了查明朝阳煤矿9101巷道掘进前方的采空区及其富水情况,基于矿井瞬变电磁超前探测方法,采用瞬变电磁超前探测波场成像技术进行处理,结果表明,同传统全空间数据处理视电阻率结果相比,瞬变电磁超前探测波场成像技术能够确定采空区富水边界位置,波场曲线幅值同含水采空区出水位置对应较好,采空区的富水边界位置同全空间波场成像结果更为吻合。     

微动探测在城市地质勘查中的应用研究

微动探测技术是近年来在强电磁干扰环境下的城市地质勘查中一种新兴的方法。该方法从采集的天然场源微动信号中提取瑞雷波频散曲线获取及面波相速度,进行反演,得出地下视横波速度结构,进而分析地下介质的结构特性。选择在郑州某地铁线作为地下空洞进行模拟试验,通过不同检波器数据处理分析,结合钻孔资料,分析该方法的适用性。     

基于三维RVSP多孔联合技术煤矿采空区的探测

RVSP是一种高精度井中探测技术,在油气勘探领域已得到有效应用,为了实现其在煤矿采空区探测中的技术突破,利用高阶有限差分算法进行层状介质RVSP正演数值模拟,研究其波场传播特征及其在煤矿采空区探测的可行性。针对单孔RVSP深部盲区难题,提出一种三维RVSP多孔联合勘探技术,并结合SIRT反演算法还原模型速度场,实现异常体准确定位。将三维RVSP多孔联合技术应用于煤矿采空区探测,经过层析反演得到勘探区内速度信息,准确划定采空区,结果表明:该方法能够提供精细地震成像。     

反射槽波在双柳煤矿探测采空区边界的应用

老窑采空区一直是困扰煤矿安全生产的危险隐患，为了查清老窑破坏区边界，防止危险事故发生，利用矿井槽波地震反射探测技术对疑似采空区域进行远距离探测。通过对已知采空区进行槽波试验，分析出槽波对采空区反映的频谱特征，形成辨识采空区边界范围的判断依据，然后有针对性地探测疑似区域。研究结果表明:山西省河东煤田双柳矿3（4）号煤层槽波的频散特征明显，正常煤体的槽波主频集中于100~200 Hz，速度在1 000 m/s左右；而采空区槽波能量微弱且不连续，横波的能量超过槽波，整体杂乱无章；采空区槽波主频区间较正常煤体略高，速度略低     

基于层析成像法的煤矿采空区勘探方法研究

为了对某井田采空区的埋深、地理位置以及现状进行精细化了解,确保井田在后期开采过程中矿井开采设计合理,采用层析成像法,研究了煤矿采空区地球物理特征、井田的地质概况以及层析成像在采空区勘探中的应用,采用炸药进行激发,接收点设置在地面,设置10条测线,共设置407道。研究得出:当地震波穿过采空区时,其能量、频率和能量均发生了显著的变化;在研究区,钻孔ZK2、ZK3钻孔位置处出现了显著的低速异常,表明该位置有采空区的存在,然后与实际钻孔资料进行对比分析,得出的反演结果较好地预测了采空区的位置,研究为同地质条件下井田采空区探测提供了借鉴。