塌陷采空区的数值模拟及属性解释

老窑塌陷采空区严重威胁着大型矿井的生产与安全,探测出塌陷采空区已成为当前三维地震的一项重要研究课题。根据采空区的实际赋存形态建立了地质模型,并采用射线追踪理论进行数值模拟,在时间剖面上较系统地分析了塌陷采空区的形态特征,并分析了反射波的频谱特征。结合一些典型的工程实例,总结出塌陷采空区在地震资料上的地震响应特征以及地震属性特征,对煤矿安全生产具有指导意义。     

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。     

采空区失稳导致的地表塌陷处置措施研究

针对采空区失稳导致的地表塌陷问题,采用Hoek-Brown强度准则确定某矿宏观岩体力学参数,通过FLAC3D 数值模拟研究,圈定出地表移动范围并进行安全监测,提出采用选矿厂全尾砂胶结充填塌陷区域及采空区的处置措施,有效解决地表陷落、采空区存在的安全隐患问题及尾砂排放带来的安全环保问题,实现矿山的绿色开采。     

湖南某金属矿山地下采空区稳定性分析及其影响

湖南某金属矿山长期存在的采空区给地表居民带来巨大的安全隐患。通过建立该矿山地下采空区数值模拟计算模型,采用自编接口程序绘制了模型相关剖面位移等值线等图,进而对该采空区对地面沉降的影响进行分析研究。结果表明,采空区顶板的变形对地表有较显著的影响,必须立即进行处理。最后提出合理的采空区治理措施,保障后续开采工作顺利、安全地进行。     

地下复杂采空区引起地表塌陷渐进发展过程数值模拟研究

为了得到查干敖包铁锌矿塌陷区渐进发展情况,以现场调查为基础,建立含地下采空区、塌陷坑三维数值分析模型,模拟矿体开采情况,得到了塌陷区位移与塑性区分布情况。研究结果表明: 塌陷坑东西南三侧形成了陡立的岩体临空面,主要以倾倒形式破坏垮塌,不断向岩体临空面后侧发展; 塌陷坑北侧目前已形成了滑坡,主要以弧形滑坡形式向后侧发展; 随着地下矿体的开采,塌陷区逐渐扩大,主要发展方向为西及北西向,上盘岩体会逐渐垮塌崩落; 以塌陷区现状为基础,当井下矿体开采完毕后,上盘岩体垮塌崩落范围预测为长轴412 m、短轴312 m的椭圆形; 现有塌陷区岩体以及上盘岩体均有塑性区分布,现有塌陷坑会进一步垮塌崩落,且发展方向为上盘塑性区分布的方向。通过数值模拟分析得到的塌陷区发展方向与通过现场调查分析的结论一致。研究结果可为塌陷区治理设计提供参考。     

采空区塌陷引发的环境问题

介绍了燕子山矿采空区塌陷引起的地面下沉和水文地质的变化,分析了影响这些地质变化的原因,以及应采取的措施,可供类似矿井参考。     

费歇判别分析方法在采空区塌陷预测中的应用

将费歇判别分析法应用到采空区塌陷的预测中,选取覆盖层类型、覆盖层厚度、地质构造复杂程度、煤层倾角、采空区体积率、采空区距地表的垂直深度、采空区空间叠置层数等7个影响因素,建立了采空区塌陷预测的费歇判别模型。利用北京西山某地区采空区17组实测数据作为训练样本逐一回判,其误判率为零,另外7组预测样本的判别分析结果与实测结果也完全吻合。研究结果表明:采空区塌陷预测的费歇判别模型判别性能良好,判别准确度高,且计算过程简单,可操作性强,是采空区塌陷预测中的一种非常有效的方法。     

基于距离判别法的采空区塌陷预测研究

将距离判别法理论应用到采空区塌陷的预测中,建立了采空区塌陷预测的距离判别模型。选取覆盖层类型、覆盖层厚度、地质构造复杂程度、煤层倾角、采空区体积率、采空区距地表的垂直深度、采空区空间叠置层数等7个影响因子作为采空区塌陷预测的距离判别模型的判别因子,以某矿区采空区实测数据中选择18组数据作为训练样本,建立了采空区塌陷的距离判别函数,利用该函数对训练样本回判,其误判率为零,对另外7组预测样本逐一进行了判别分析。研究结果表明:距离判别法判别性能良好,判别准确度高,计算过程简单,可操作性强,因此该法是采空区塌陷预测中的一种非常有效的方法。     

充填体荷载作用下金属矿山采空区顶板稳定性分析

针对如何提高研究区深部矿体采矿活动安全性的问题,通过理论计算方法和数值模拟计算法对采空区顶板的稳定性进行了分析。结果表明,厚跨比理论、载荷传递交汇线理论和结构力学梁理论求得的采空区顶板安全厚度基本一致,具有较好的线性变化关系,获得采空区顶板安全距离为10.0～18.0 m(采空区跨度为20 m);通过数值模拟极端后,确定了研究区顶板的临界破坏厚度为12.5 m,最终确定了采空区顶板的安全厚度为15 m。此时,采空区的水平方向最大的位移量可达28.2 mm,垂直方向上最大下沉量可达368 mm;采空区开挖后的最小主应力为-1.42 MPa,最大主应力为-6.7 MPa。     

基于BIM的地下金属矿区垮塌注浆加固风险数值模拟

为获取最优注浆参数,利用BIM技术实现了地下金属矿区垮塌注浆加固风险数值模拟。选取某地铅锌矿主矿体中段1号采场3分段作为注浆加固数值模拟对象,数值模拟结果表明:浆液扩散半径随注浆压力以及注浆时间增加而有所提升;利用数值模拟结果确定最优化学注浆参数,采用所确定的化学注浆参数注浆加固后垮塌区域岩体质量明显提升。     

采空塌陷影响因素分析及颗粒元数值模拟研究

分析了顶板暴露面积、矿柱留设尺寸、开采深度、围岩性质、地质构造、工程扰动等因素对采空区稳定性的影响。提出了基于“复合应力拱”的采空群稳定性分析模型, 并采用颗粒流数值模拟方法对具体工程案例进行了计算验证, 结果与复合应力拱理论具有良好的符合性, 表明这一方法适用于分析采空塌陷等复杂的、不连续体的力学过程, 对矿山的安全生产具有一定的指导意义。     

基于属性区间识别理论的地下水开采评价模型

从属性区间识别理论的角度,探讨了地下水开采安全评价方法。并通过对哈尔滨市地下水开采的安全评价验证了此方法的可行性,为地下水开采的安全评价提供了一种科学、实用的评价方法。     

基于墒权的属性识别模型在采煤废弃地肥力评价中的应用

以德国奥斯纳布吕克矿区采煤废弃地土壤作为研究对象,分别对矿区内Ibbenbueren、Piesberg、Wellendorf三个主要采煤废弃地进行调查和土壤营养元素的采样分析,运用基于墒权的属性识别模型对采煤废弃地的土壤肥力进行综合评价。评价结果表明:奥斯纳布吕克矿区内采煤废弃地土壤肥力的总体水平较低,呈中等以下水平,采煤废弃地的植被绿化需对土壤进行施肥,提高土壤肥力,补充植物所需的营养元素。     

采空区塌陷杆塔倾斜治理技术研究

本文针对因采空区塌陷引起的杆塔倾斜问题,分析了采空区塌陷形成及杆塔倾斜作用机理,对比常规治理方案,创造性地提出了螺纹微距调整方案.该方案安全可靠,操作简便,实现不停电检修,保障了矿井供电安全.     

非煤矿山采空区安全风险防控信息系统研究

通过分析当前国内非煤矿山采空区安全管理及监管现状,基于风险分级管控原理及智能矿山理念,提出采用信息化手段进行采空区安全管理的意义和必要性。运用云平台技术,结合典型应用案例及行业特点,研究设计了以数据汇集、分析计算、展示操作等模块为核心的非煤矿山采空区安全风险防控信息系统总体构架,分析研究了系统数据层、功能层、用户操作层逻辑结构。在总体构架及逻辑结构研究的基础上,对系统主要功能如风险一张图、风险填报、风险管理、统计分析等进行了设计,并简要介绍了采空区稳定性智能评估、风险自动分级评价、风险精准管控等关键算法的开发实现方式,为研究开发采空区风险防控系统提供依据,推动了采空区安全风险防控信息化建设进程。     

基于模糊理论的煤矿建设项目风险评价模型应用研究

煤矿建设项目的风险评价,进行了不确定性分析之后,对风险的评价以定性为主,缺乏定量的思考,运用模糊理论,建立了煤矿建设项目风险模糊评价模型,通过量化分析,定量的分析煤矿建设项目所面对的风险等级,通过实证检验结果发现,风险评价模型建立准确,使风险分析结果更加科学可靠和直观,有利于煤矿建设决策者做出正确决策和应对措施。     

穿越老采空区的高速公路路基变形损害评价指标研究

针对目前老采空区上方高速公路损害变形评价指标研究不足的问题,运用开采沉陷理论、力学原理和数学方法及相关的道路规范,对老采空区上方路基损害变形评价指标进行了研究。研究结果表明:不同的道路线形、速度等条件下,应以不同的评价标准进行判定;与以往采用的损害变形评价指标相比,有较大不同,允许的倾斜变形值较大,曲率、水平变形值较小;最终将理论结果应用于实际,得到较好的验证。     

基于属性数学理论的煤矿应急预案评估研究

结合煤矿实际情况和煤矿应急预案评估要求,建立煤矿应急预案评估体系。基于属性数学区间识别理论建立评估体系模型与分级的属性识别模型,对应急预案中二级指标应急组织机构及职责中的3个次级指标进行评估分析。通过确定矿井应急预案评估指标与分级标准,给出矿井应急预案评估的属性空间矩阵;采用层次分析法(AHP)计算各判别指标的权重,通过构造属性测度函数来计算单指标属性测度,将单指标属性测度转化成综合属性测度;利用置信度识别准则对应急预案评估体系进行属性识别。实例分析结果表明,属性数学理论应用于煤矿应急预案评估是可行有效的。