湘西金矿沃溪矿区井下防洪

在这个百年老矿建立科学合理的防洪系统工程,将地表出露点原露采区的集雨水及近地表的老空区渗透水引至地表明沟与进下泄水港道,既可避水灾又可节约能源,且经济效益巨大。     

厚松散层高强度开采岩层与地表移动模拟

为研究厚松散层高强度开采引起的岩层与地表移动,对霍宝干河矿某工作面的覆岩破坏及地表沉降进行三维数值模拟,得到该高强度开采工作面在不同推进距离时采空区上覆岩层的塑性区和垂直位移分布云图。对覆岩破坏特征及地表沉降进行了综合分析。用概率积分法和现场实测值验证数值模拟的有效性。结果表明:3种方法得到的地表沉降值接近;覆岩破坏发育过程可划分为4个阶段:起始阶段、缓增阶段、突增阶段和终止阶段;覆岩破坏边界呈正八字形,厚松散层移动边界呈倒八字形,最终呈现出"类沙漏"形岩体与地表移动边界。     

村庄下条带开采留设煤柱充填回采安全性研究

为探究充填回采条带留设煤柱的安全可行性,首先,提出条带开采留设煤柱充填回采方案,通过理论计算充填体荷载及强度,分析充填体的稳定性;其次,根据条带开采后岩层移动情况确定预计参数,采用概率积分法计算充填回采后地表移动与变形,结合建筑物损坏等级评定标准,分析地表建筑受损情况,验证充填回采条带煤柱的适用性;最后,以佛店村庄下充填回采条带煤柱为实例进行分析。结果表明:条带充填体荷载22. 3 MPa,充填体强度31. 3 MPa,充填体安全系数1. 41,可使地表保持长期稳定。采用充填回采方案可将地表移动变形控制在Ⅱ级变形范围内,使地表建筑的正常使用不受影响。     

强制电流阴极保护阳极地床杂散电流干扰特性研究*

为研究杂散电流干扰影响范围及严重程度,通过现场测试典型深井和浅埋阳极地床地表电位梯度,探讨地表电位梯度分布规律,分析阳极地床杂散电流干扰特性。结果表明:深井阳极地床地表电位梯度沿阳极井中心辐射线方向先增大后减小,浅埋阳极地床地表电位梯度沿垂直于阳极体方向呈递减趋势;浅埋阳极地床地表电位梯度峰值和衰减速率均大于深井阳极,但强干扰平均影响半径仅为深井阳极的1/2;从强干扰影响半径看,应优先选用浅埋阳极地床;可通过适当增加井深、对干扰区内金属构筑物排流等方式,缓解深井阳极地床杂散电流干扰影响。研究结果可为强制电流阴极保护阳极地床选型和选址提供理论指导。     

矿区岩溶地表塌陷神经网络预测模型研究

针对矿区岩溶地表塌陷存在的非线性动力学特征,为更准确预测岩溶地质矿区地表塌陷区域分布,在分析研究某矿区岩溶地表塌陷机理及其影响因素基础上,确定矿区地表塌陷的影响因素,构建矿区岩溶地表塌陷BP神经网络非线性动力学预测模型。采集并分析某岩溶矿区大量岩溶地表塌陷历史数据,应用Matlab神经网络工具箱,采用构建的矿区岩溶地表塌陷BP神经网络预测模型,对上述矿区岩溶地表塌陷区域分布情况进行非线性预测。研究结果表明,采用训练的神经网络预测模型可以实现对矿区岩溶地表塌陷危险性的合理预测。     

采空区地下遗煤燃烧-地表碳通量相关性分析

为探究复杂条件下地表碳通量对地下遗煤自燃的响应机制,通过长期监测阜新海州露天矿采空区上覆地表碳通量、土壤温度、地表裂缝、环境风速、土壤湿度等数据,并结合现场试验,研究遗煤燃烧与地表碳通量的相关性,分析地表裂缝、环境风速、土壤湿度等因素对地下煤自燃-地表碳通量的影响特征。结果表明：地下遗煤燃烧是触发地表碳通量异常响应的根本因素,碳通量与土壤温度分布呈正相关;裂缝是影响地表碳通量分布的主要因素,环境风速与地表碳通量基本呈正相关,地表碳通量一般不受土壤湿度影响,但受降雨影响较大。     

双线盾构隧道斜交下穿既有机场高速公路的地表沉降预测模型研究*

为指导隧道盾构下穿既有建构筑物施工的变形控制,考虑隧道收敛模式和复合地层主要影响角的影响,以双线圆形盾构隧道斜交下穿既有机场高速公路为例,构建圆形隧道地层主要影响角计算方法,改进传统Peck公式,分析盾构斜交角、盾构坡角和隆起偏角的共同影响,引入地层损失率几何修正系数,并利用叠加原理建立双线盾构隧道斜交下穿既有机场高速公路的地表沉降预测模型,依托实际工程对预测模型的工程适用性进行验证。研究结果表明:本文预测模型的整体精度相比Suwansawat等预测模型提升44.15％,可预测施工影响范围内任意点的地表沉降值,相比现有模型更适用于解决双线盾构隧道斜交下穿施工的地表沉降预测问题,可为类似工程中的地表沉降变形预测及控制提供指导。     

半干旱地区农田地表粉尘释放的野外观测试验研究

通过研究不同时期半干旱地区农田地表粉尘释放特征,采用野外观测对比分析的方法,分析不同地表特征与地表空气动力学粗糙度的相关性、不同季节和不同地表土壤类型与地表粉尘释放的相关性,得到了半干旱地区农田粉尘释放通量.结果表明,半干旱地区裸露的农田中沙壤土农田地表粉尘释放通量最大,地表粉尘释放通量为21～39 μg·m-2·s-1; 其次是壤土农田,地表粉尘释放通量为12～19 μg·m-2·s-1; 黏壤土农田地表粉尘释放通量最小,在5～8 μg·m-2·s-1.     

威布尔分布计算充填采矿地表变形

为了准确分析采矿引起的地表沉陷变形对地表高压供电线路的影响,采用威布尔(Weibull)分布法计算地表下沉与偏斜值的大小。威布尔分布法计算充填采矿地表变形能够将地表变形的多个参数用于计算,并且函数便于用MATLAB编程处理。通过冀东一个铁矿的计算实例说明,采用充填采矿法控制地表变形后高压供电线路能够安全运行,该计算方法能够满足工程计算需要。     

金竹山土朱煤矿开采地表沉降规律与灰色预测模型研究

针对金竹山矿业公司土朱煤矿煤层赋存条件,依据采动理论的裂缝垂直分带模型,分析地表沉降和塌陷的机理;提出在采煤活动阶段应进行地表实际位移观测,经数据处理后得到地面沉降曲线,以确保地面人类活动的安全;在采煤活动后阶段则实施灰色预测地面沉降,即通过采煤活动阶段的地表实际观测数据为历史原始数据序列,建立灰色Logistic模型;并对采煤活动后阶段的地面沉降进行预测。精度检验表明:灰色Logistic模型预测精度高,利用该模型预测地面沉降可减少地面沉降监测经费和实时提供预警信息,以确保开采区域内人们生命财产安全。     

高突危险水体上煤层开采下限及带压开采分区研究

确定开采下限,对高突危险水体上煤层的安全开采具有十分重要的意义。本文基于肥城矿区地质条件,用FLAC3D软件,对开采煤层下伏岩层移动变形规律进行了深入研究,对煤层底板三带范围进行了初步确定;同时,从不同方面对煤层底板开采破坏深度进行了理论计算。根据突水系数、导水带深度、导升带高度和经验数据,确定出正常条件下带压开采的下限(-720m)以及安全措施条件下(底板预注浆处理等)的带压开采下限(-850m)。依据开采下限,对带压开采条件进行了分析,初步形成了高突危险水体上煤层带压开采的分区分类,划分了"开采相对安全区(安全开采区、次安全开采区、条件安全开采区)、深部突水危险区、构造突水危险区",为确定安全开采技术与工艺奠定了理论基础。     

内源性稀土元素对土壤中氮素分布特征的影响

在离子型稀土开采过程中,由于部分防渗层渗漏、收集系统不完善等原因,有大量的氮化合物进入矿区周边土壤及地下水中,给当地居民生活环境带来了严重威胁。应用土柱实验,研究内源性稀土元素对矿区土壤氮化物吸附与解吸作用的影响。     

含氟酸性废水的治理与利用

采用被各大稀土厂堆积待用的中重稀土做沉淀剂，有效地降低了废水中的F－，生产出了合格的稀土氟化物，使处理后的水质达到了工业用水标准，这样既节约了短缺的水资源，又保持了工厂周围地区及流域下游地区的生活环境。     

高头窑煤矿河流下浅埋煤层综放开采安全限采研究

导水裂隙带高度是水体下安全采煤的主要依据,本文通过数值计算、相似材料模拟、规程预测和工程类比等方法,对高头窑煤矿水多湖川和大哈他土沟河下浅埋煤层开采时导水裂隙带高度进行了预测研究,结果表明：几种方法预测结果有一定的误差,综合工程类比结果,高头窑煤矿水多湖川和大哈他土沟下采煤时裂采比定为15。由于高头窑煤矿2-3煤层上覆基岩段厚度较薄,根据三下开采规程,煤层开采需要进行安全限采控制,采高h≤H/19,以达到控制导水裂隙带高度的目的,实现河下采煤的安全开采。     

Elman神经网络在矿井突水水源判别中的应用

矿井突水是矿建与生产过程中最具威胁的自然灾害之一,准确判别突水水源是防治水害的关键。选取6种离子的质量浓度作为突水水源的判别因素,将河南省焦作矿区不同水层的39组水化数据以2种样本设计方案进行Elman神经网络模型的构建与检验。以不同的35组水源样品作为训练样本,运用Matlab软件进行Elman神经网络训练,将所建立的判别模型应用于(相应的)4组待测样本的判别,并与DDA、FDA、Bayes三种判别方法的判别结果进行分析比较。2种方案应用结果表明:将具有非线性动态特征的Elman神经网络应用于突水水源判别,在结合相应的水文地质条件前提下,可以准确判断突水来源;矿井多年的开采促使地下各水层水质呈动态变化,Elman神经网络判别模型能够反映这种变化特性,对探寻地下水运移与演化具有一定的应用价值。     

注浆加固技术在煤层底板“奥灰水”安全控制中的应用

注浆加固技术是治理煤层底板突水的技术之一。本文以霍州煤电集团汾源煤业5-101首采工作面为例,首先分析了底板突水危险性,然后在此基础上对注浆加固技术在煤层底板“奥灰水”安全控制中的应用进行了详细阐述。最后,效果分析得出,经过对煤层底板奥灰承压含水层的注浆加固,提高了煤层底板完整性,增加保护层厚度,切断上部岩层与奥陶系灰岩含水层之间的水力联系,达到了对“奥灰水”的有效治理,实现工作面的安全开采。     

韩桥煤矿-330m水平泵房水泵水垢产生成因研究

2003年4月,徐州矿务集团韩桥煤矿-330m水平泵房出现严重的结垢.首先用X-衍射分析仪对水垢成分进行测试,然后对矿井水的水化学和微生物特征分3个不同时段(2003年4月、2003年10月、2004年4月)采样、测试,并利用水质模拟软件PHREEQC计算方解石、文石、白云石的饱和指数.通过综合对比分析,对水泵结垢原因进行了追踪研究.结果表明,水垢主要成分以碳酸盐水垢为主,微生物主要为球菌和杆菌,水泵结垢与微生物无直接关系;矿井停采前,-330m水平水质类型为SO4-Ca-Mg,SO24-质量浓度高达1613·90mg/L,pH=6.71,矿井停采后,2003年4-10月,-330m东巷水质类型变化为SO4-HCO3-Ca-Mg,其中HCO-3、(K Na )质量浓度明显上升,pH值明显上升,尤其在2003年4月达到最高,为8·36.2003年10月-2004年4月,水质类型又变化为SO4-Ca-Mg,pH值下降为6.35～7.02.综合分析认为,矿井地面某造纸厂碱性污水渗漏引起pH值升高是结垢的主要原因.     

人工神经网络在矿井多水源识别中的应用

以焦作矿区水化数据为例,选用Na++K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4、HCO-36种水化离子浓度作为识别矿井水源的依据,运用Matlab软件分别建立BP神经网络与Elman神经网络的矿井多水源识别模型。应用结果表明:与静态的BP神经网络相比,在结构上增加承接层的Elman神经网络在训练和仿真中拟合能力更强,识别精度更高和泛化能力更好;矿井地下水随着地下开采与扰动具有动态性,将具有非线性动态特征的Elman神经网络应用于矿井多水源的识别,对准确判断突水来源和分析地下水运移规律具有一定的辅助和指导意义。     

综合物探技术在矿井工作面底板含水构造探测中的应用

为了查明汾源煤业文明矿5-101首采工作面底板岩层赋水情况和煤层地质异常体情况,并对其进行突水危险性区域划分及评价,采用瞬变电磁法、直流电法和无线电波透视法三种物探方法综合勘探,综合分析三种物探方法探查结果,并结合揭露情况和钻孔验证。结果表明:位于切眼往外(0~250)m范围内,工作面底板相对破碎、裂隙岩溶发育或富水性强,导高大,且煤层内部较不均匀,存在多条5m以上落差含水断裂破碎带,此区域突水危险性最大;切眼往外(300~380)m范围内存在局部富水区域,导高较小,但不存在构造破碎带,突水可能性较小;工作面其他区域都较安全。综合物探比单一物探更具有准确性和可靠性,更符合工程实际情况,为采取针对性的治理措施从而实现安全回采提供了参考依据。     

煤矿开采对地下水流场影响的数值模拟——以神府矿区大柳塔井田为例

煤矿开采过程中的矿坑排水对地下水流场和地下水资源利用具有强烈影响.本文通过建立平面二维地下水渗流模型,模拟煤矿开采后地下水流场的变化.模型识别校验后,对煤矿开采后地下水流场的变化趋势进行了预测.预测结果表明,随着采煤范围扩大,矿坑排水量增加,地下水循环途径被改变,充水含水层被疏干,导致泉水断流.