采空区对地表建筑物的影响评价方法研究

为研究金属矿山采动灾害影响,论述了金属矿山采空区上覆岩层移动对地表建筑物影响评价理论和技术方法,即"三带理论"、岩石移动带理论和数值模拟方法;指出了金属矿山空区稳定性和岩石移动的主要影响因素。结合某铁矿采空区的实际情况,综合应用这3种方法对该铁矿进行了定性、定量评价。分析3种评价方法的特点,旨在探索金属矿山的采动影响评价方法,以便保护矿区附近建筑物的安全,减小采动灾害对矿山企业及附近居民生命财产损失。     

金属矿山采空区灾害防治技术研究综述

我国是世界上金属矿生产第一大国,有一万多座地下金属矿山,每年采出20多亿吨矿石,使得采空区问题日益严重。通过系统性地开展采空区灾害基础理论研究,明确了采空区和采空区群的定义,提出了采空区的类型和等别划分依据。针对采空区引发的地压灾害、水害和内因火灾,从探测预报、风险评估、状态监测和隐患治理四个方面,梳理了当前研究进展,介绍了典型关键技术和部分成果,归纳建立了以采空区灾害防治为核心的知识体系,展望了今后的研究方向和技术重点。     

“金属矿山采空区地质危险源超前预报及监测预警技术研究”获2013年度“神华杯”中国职业安全健康协会科学技术奖二等奖

金属矿山采空区地质危险源超前预报及监测预警技术研究项目由中国安全生产科学研究院和中国五矿集团公司共同合作完成。该项目研究内容：（1）金属矿山采空区危险源地质超前预报技术研究。（2）矿山采空区风险分级管理技术研究。（3）采空区动力灾害监测、预警技术。（4）技术成果应用。技术特点：（1）提出了一整套基于地质超前预报技术精确探测采空区风险辨识及控制流程;（2）建立了包括基于探测技术和数值模拟技术的金属采空区风险评价体系;（3）提出了五矿集团采空区风险分级管理技术;（4）研制了采空区围岩应力锚杆在线监测预警系统;（5）提出了合成孔径雷达对地表移动监测预警技术方法。应用推广情况：（1）在五矿邯邢矿业有限公司符山铁矿应用,治理了黑铁峧尾矿库下伏采空区重大安全隐患,保证了黑铁峧尾矿库下游的村庄、厂房等的生命和财产安全。（2）通过一整套采空区精确探测流程,查明了西石门铁矿区周边不明采空区分布情况,为矿区深部开拓工程提供了基础数据,节省了钻探费用396万元／年,解放了价值2亿元的资源。（3）避免了五矿集团所属33家矿山采空灾害的发生和在复杂采空区环境下进行安全开采,产生了200多万的直接经济,同时也使得近4亿元的资源得以开发利用。     

为采空区加上“安全锁”——“金属矿山采空区安全隐患治理”项目介绍

<正>大面积采空区一旦被破坏,会形成大规模垮落,并伴随着着强大的冲击波,可能会瞬间摧毁整个矿井。为了解决这一安全问题,2013年,中国安科院与中国五矿集团公司合作,对"金属矿山采空区安全隐患治理"项目开展了研究,并取得显著成效。     

矿山采空区空天地一体化精确探测系统

<正>矿山采空区空天地一体化精确探测系统是中国安全生产科学研究院(矿山采空区灾害防治应急管理部重点实验室)针对"采空区"灾害防治,综合卫星遥感、地表和井下无人机三维激光扫描与倾斜摄影、隐伏空区地表电磁地震波高精度探测和井下危险源超前探测等技术,全面系统建成的采空区灾害精确探测技术体系。十五以来,中国安科院通过自主研发和引进,形成一系列成套采空区灾害防治设备,其中,三     

中国安全生产科学研究院矿山采空区灾害防治重点实验室

<正>中国安全生产科学研究院矿山采空区灾害防治重点实验室是国家安全监督管理总局授权的安全生产重点实验室,是我国第1个以"采空区"灾害为主研方向,进行多科学交叉的实验室,获得了实验室认可(CNAS)、计量认证(CMA),具有安全生产检测检验甲级资质,构建了我国采空区灾害防治领域仪器设备较为齐全的试验测试体系。在北京密云投资4500万建成科研实验基地,拥有建筑面积3647.5m~2的地下实验室,在矿山采空区地压灾害、塌陷灾害、透水灾害防治关键技术创新研究方面具备鲜明特色。     

国家安全监管总局矿山采空区灾害防治重点实验室

<正>中国安全生产科学研究院矿山采空区灾害防治实验室是国家安全监管总局授权的安全生产重点实验室,获得了实验室认可(CNAS)、计量认证(CMA),具有安全生产检测检验甲级资质。实验室定位于矿山采空区探测、风险评估、灾害监测等主要研究方向,综合应用地球物理、工程力学、信息通讯、微波遥感等前沿技术,开展理论研究、模拟实验、工程应用和人才培养,为我国矿山采空区灾害防治关键技术和共性技术研究提供实验和检测能力。实验室有各类大型科研仪器设备80余台/套,总价值3000余万元,并在北京密云投资4500万建成科研实验基地,拥有建筑面积3647.5m~2的地下实验室,在矿山采空区地压灾害、塌陷灾害、透水灾害防治关键技术创新研究方面具备鲜明特色。     

给:冲击性灾害”装上警报器——“冲击性灾害风险评估与监测预警技术研究”介绍

冲击性灾害,是指矿山采空区的大规模垮落和深井岩爆现象.当矿石被采出后,遗留的空区体积达到一定规模,围岩会缓慢蠕变破坏,造成顶板和矿柱不能支持上部覆岩荷载,诱发采空区整体性大面积冒落和地表塌陷,并在巷道内形成猛烈冲击气浪,产生巨大破坏,往往造成群死群伤的重特大事故.     

基于模糊物元的采空区稳定性评价研究

为准确评价地下矿山采空区的稳定性,通过分析采空区稳定性的影响因素,确定采空区的地质、水文、环境及几何参数为采空区稳定性的主要影响因素,建立采空区稳定性评价指标体系。采用综合集成赋权法确定评价指标综合权重,结合模糊物元理论,构建采空区稳定性模糊物元评价模型,用关联度表示评价结果。某地下金属矿山采空区稳定性综合评价结果表明,该方法可用于地下采空区的稳定性分析。     

基于概率积分法油气管道矿山采空区变形预测

采空区地表变形,严重威胁油气管道安全运行,本文提出了采用概率积分法预测沉陷区地表变形,首先构造水平沉陷数学模型,然后简析水平地表和倾斜地表的差别,并给出相关简图加以说明,并在水平地表沉陷模型的基础之上,修正水平模型的部分参数.通过西气东输一个灾害点论证了该模型预测的精度,从而说明了该方法在油气管道采空塌陷的预测分析中具有一定的指导意义.     

论金属矿山地质灾害模式识别模型

从崩塌与滑坡、泥石流、采空塌陷3个方面探讨了金属矿山地质灾害模式,运用层次分析法确定了金属矿山地质灾害模式识别指标的权重。考虑到影响金属矿山地质灾害因素的不确定性,引入SPA,并与最优化原理相结合,提出了同异反最优模式识别模型,将其与现有的最大联系测度方法应用于某金属矿山地质灾害模式识别中。实例应用表明,同异反最优模式识别模型从整体上判断金属矿山地质灾害模式,较最大联系测度方法更为科学、合理。     

采空区影响条件下巷道围岩应力监测与研究

金属矿采空区多以矿房-矿柱组合的复杂采空群体系构成,这种复杂的空区群结构是一种复合应力拱的承载结构,复合应力拱的成拱机制形成了采场上方覆岩发生拉压破坏模式,进而导致围岩塌陷及巷道破坏;为了监测采空区影响下巷道围岩复合应力变化,提出在巷道内利用锚杆应力计监测围岩复合压力拱应力变化方法,锚杆采用端部锚固结构,埋入深度超过围岩冒落带并施加预应力;根据监测数据分析围岩应力变化可分为递变式、突跳式、振荡式和复合式变化四种变化模式,利用多元回归及突变模型建立围岩应力变化的数学模型,以历史数据为基础,建立以围岩应力极限值、应力变化速率及突变模型势函数临界值为判据的围岩稳定性分析数学模型。     

非铀金属矿山采空区中氡的析出和控制方法

铀在地壳中分布广泛,不仅在铀矿山,而且在非铀金属矿山也能找到Rn~(222)及其子体的踪迹。据报导,井下空气中氡及其子体浓度过高,是导致矿工肺癌发病率较高的重要原因之一。采空区中的氡对井下大气的污染早已引起了人们的注意。为查明金属矿山井下大气被污染的程度和原因,我们自1974年起对20个矿山进行了调查,结果,氡浓度大于1×10~(-10)居里/升的有12个,其中9个矿山氡的污染主要来自采空区。可见,采空区中的氡是污染井下大气导致氡浓度过高的原因。     

中国安科院进行采空区探测、评估、监测、治理技术体系研究

正经过"十五"~"十二五"国家科技支撑计划项目的不断深入研究,中国安全生产科学研究院矿山安全技术研究所(矿山采空区灾害防治国家安监总局重点实验室)系统性地开展了针对"采空区"采空区灾害的研究,针对采空区引发的地压灾害、水害和内因火灾,从探测预报、风险评估、状态监测和隐患治理4个方面,全面系统建立了以采空     

地区煤矿采空区隐患分析及治理技术研究

采空区区域的地面通常容易出现变形或塌陷等问题,给采空区上部居民和建筑带来重大的安全隐患,本文以宁乡为例提出该地区采空区存在的隐患,关对其治理技术进行探讨。     

大规模采空区渐进式矿柱坍塌的简化模拟

空场法开采的矿山,往往留下大面积的采空区,易发生渐进式倒塌的整体性破坏.针对大量不规则点柱支撑顶板的复杂采空区结构,采用Voronoi图形划分方法确定顶板荷载面积,在此基础上提出了模拟矿柱破坏、荷载转移、应力重新分布过程的计算方法及其适用性.以浙江长兴白象硅灰石矿采空区结构为案例,进行了计算验证,圈定了潜在的采空塌陷区范围,并从理论上提出了控制采空区大面积塌陷的对策.该方法对于该类型矿山的采空区地压控制具有指导意义.     

水溶法采盐矿区地面塌陷机理分析

为了防范钻井水溶法开采盐矿诱发卤水溢出、地面塌陷等愈发严重的地质环境和公共安全问题,本文以安徽省定远县东兴盐矿为例,对采空区地面塌陷灾害机理进行了深入研究.根据岩盐矿体的埋藏条件和采空区地面塌陷的过程,结合帕斯卡定律讨论了盐矿采空区顶板岩层保持稳定的前提,是必须保持采空区密闭为基本条件;通过尖点突变模型给出的顶板岩层大变形失稳突变条件,是采空区的封闭性遭受破坏、卤水外溢导致顶板岩层失去支撑;根据ЛротодъякоНов塌落拱理论等方法估算了采空区顶板岩层失稳对地面的影响程度,提出了对开采盐矿诱发地面塌陷灾害的防范措施,对其它地区同类矿山安全开采具有重要的指导意义.     

特大采空区处理及监测方案设计研究

分析国内采空区的现状及其处理的一般方法,针对广西北山矿业有限责任公司4#特大采空区具有体积大、形状不规则等特征,根据采空区现场调查情况和地表允许塌陷的特点,给出了采空区顶板条形药室大爆破崩落处理方案,为保障采空区综合治理工程在施工过程中的安全,制定了地压监测和位移监测方案。采用声发射、巷道收敛位移和岩体张开裂纹位移等监测技术手段,利用声发射仪、收敛位移计和游标卡尺等监测仪器,构建了系统的地压和位移监测网络,明确了监测内容、监测频率和预警制度。工程实际表明:该监测方案可以为条形药室施工、装药及爆破施工过程提供安全保障。     

基于“O”型冒落的Y型通风采空区气体分布特征

为了掌握Y型通风采空区气体的分布规律,进一步为采空区瓦斯及火灾防治工作提供理论依据,基于采空区“O”型冒落压实和遗煤耗氧的非均匀性,针对Y型通风系统建立非均质采空区内气体渗流数值模型,采用Fluent数值模拟软件对采空区漏风流场和各组分气体浓度场进行模拟分析。结果显示:瓦斯和氧气浓度场在Y型通风采空区内大致呈“L”形分布;风流集中由工作面上、下隅角进入采空区;沿空留巷侧的瓦斯浓度高于运输巷侧,而氧气浓度却恰恰相反;两进一回的Y型通风方式能有效解决瓦斯在工作面上隅角积聚的问题;在采空区深部靠沿空留巷侧存在一个扇形的高瓦斯浓度区域,而该区域氧气浓度较低;采空区自燃危险区域在运输巷侧分布更广,应适当采取防火措施。     

房采采空区失稳危险性评价

由房采采空区失稳引发的灾害已成为危害矿山及社会安全的重要因素之一。为了对房采采空区失稳进行危险性评价,在分析影响房采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,采用综合指数法对房采采空区危险源进行分级研究,确定房采采空区失稳危险状态等级评定的综合指数W。将房采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,对陕西某矿区房采采空区失稳危险性进行分级,并提出预防性措施。