金属矿山采空区危险性的可拓理论辨识

基于物元理论和关联函数,将可拓理论引入采空区危险性辨识中.由于影响采空区稳定性因素的复杂性与多样性,从实际工程角度选取能够综合反映采空区特性的指标进行评价.以某矿采空区为例,根据物元和可拓集合中的关联函数建立采空区危险性辨识的可拓模型,并对采空区危险性进行预测.结果表明,10-10采空区危险性等级在Ⅲ级、Ⅳ级之间,由危险性极高偏向危险性较高;而10-12采空区危险件由Ⅱ级偏向Ⅰ级,稳定性较好,危险度较低.本文评价结果符合实际情况,表明采用可拓理论评价采空区危险性可行.此外,采用改进的AHP法求解指标权重可以避免实际工程中人为主观因素的影响,从而使权重的计算更加客观.     

基于熵权法和物元分析的采空区危险性评价研究

为了更精确合理地评价采空区危险性,针对采空区危险性评价中涉及的各因素复杂性和不相容性特点,运用熵权法与物元分析建立采空区危险性评价模型。从地质条件和工程实际出发,考虑采空区稳定性的14项影响因素,基于多指标优化融合的思想,通过物元变换建立采空区危险性评价的物元体系,计算评价指标对评价等级的关联度,引入熵权法确定评价指标的权重,然后根据采空区危险性对评价等级的关联度确定采空区危险性等级。将该方法用于评价湖南冷水江锡矿山8个采空区的危险性,得出其危险性等级分别为Ⅲ级、Ⅲ级、Ⅲ级、Ⅱ级、Ⅱ级、Ⅱ级、Ⅳ级和Ⅳ级,该评价结果与实际情况相符。     

基于尺寸效应的采空区危险度RS-TOPSIS法辨识

为准确预测地下采空区危险性,选用采空区结构的跨度、暴露面积、高度、埋深、矿柱尺寸布置等5个采空区危险度结构尺寸影响因素作为评价指标,建立采空区危险度粗糙集-逼近理想解排序法(RS-TOPSIS)综合评价体系。基于粗糙集理论(RS)中的粗糙依赖度,通过计算评价指标与评价等级间的粗糙依赖度得到指标权重。以40个采空区探测系统(CMS)实测采空区作为评价对象,根据单指标分类区间下限构造5个不同等级的典型采空区,结合逼近理想解的排序法(TOPSIS),实现采空区危险度5级贴近度的分类,并辨识实测采空区危险度。研究结果表明,用为采空区群矿山建立的采空区危险度基于结构尺寸效应的RS-TOPSIS法,能够实现危险度5级分类辨识,辨识结果与采空区危险度数值分析结果吻合度为92.5%。     

基于IIAHP-Entropy-ssd的采空区遗煤自燃危险性评价模型及应用

为了能够对煤矿采空区遗煤自燃危险性进行准确判定，提出基于IIAHP-Entropy-ssd最优综合赋权模糊评价模型。首先，结合影响采空区遗煤的自燃性及环境影响因素，建立危险性评价指标体系，并确定各评价指标的分级准则；其次，利用区间数代替数值评价打分，并运用可能度互补矩阵进行修正的改进区间数层次分析法（IIAHP），结合熵权法（Entropy），根据现场实测数据，得出各评价指标的主、客观权重，并运用离差平方和（ssd）的最大化思想进行最优综合赋权，克服评价过程中主、客观因素对评价结果的影响，运用属性数学理论，建立各评价指标的隶属函数；最后，运用该模型对忻州窑矿8914综放工作面采空区遗煤自燃危险性进行评价，并与现场实际情况进行对比，结果表明:该模型的评价结果与实际情况基本一致，验证了该评价模型的准确性，为采空区遗煤自燃危险性评价提供参考和借鉴思路。     

采空区危险性评价的集对模型

为了快速准确的评价采空区危险性,针对影响采空区失稳的各种非线性指标,运用熵权法和集对分析理论建立了采空区危险性评价模型。选取岩体结构、地质构造等14个指标作为评价指标体系,基于集对理论与模糊数学方法对采空区危险性评价指标与相应指标标准建立集对联系度表达式,并用熵权法确定各指标的客观权重,依照置信规则法进行等级判定,最后得出采空区危险性的评价结果。将建立的模型评价广东省大宝山矿区12个采空区的危险性,并与其它评价方法结果和实际情况进行了对比。研究结果表明,集对模型简单实用,准确性高,该方法可作为采空区危险性评价的一种辅助方法。     

基于AGA-BP神经网络的采空区危险性评价

针对采空区危险性评价的影响因素众多且关系复杂的特点,提出了基于AGA-BP神经网络算法评价采空区危险性。将岩体结构、地质构造、岩石抗压强度等13个影响因子作为神经网络输入,采空区危险性等级作为输出,建立一个采空区危险性评价的BP神经网络模型;采用自适应遗传算法(AGA)对BP网络的初始权值和阈值进行全局寻优,将寻优结果回代入网络中进行训练并预测得出采空区危险性等级;利用其它智能算法与该预测结果做出比较,以验证AGA-BP算法的有效性及优越性。结果表明:该算法的优化效果明显,同时在训练时间与预测精度上较其它智能算法有突出的优势,是一种在采空区危险性评价方面值得推广的新方法。     

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。     

基于SEM-MC的地铁车站深基坑施工危险性测度研究*

为提高地铁车站深基坑施工危险性测度的准确性,考虑多风险因素耦合作用和危险性测度主观性对传统风险评测结果的影响,提出基于结构方程（SEM）与蒙特卡洛模拟（MC）相结合的地铁车站深基坑施工危险性测度方法。首先,从基坑支护、基坑开挖、降水排水以及周边环境4个维度建立危险性测度指标体系,利用SEM确定指标权重,并确定关键因素;然后,根据指标的数据分布特征,利用MC法模拟出潜变量值并与风险损失程度、指标权重相结合得出危险度;最后,将该危险性测度方法运用于南昌地铁双港站。研究结果表明:该地铁车站深基坑风险等级为4级,基坑开挖为该地铁车站深基坑施工主要风险影响因素,其直接影响因素为开挖技术参数设置。项目实施结果表明该方法对地铁车站深基坑施工危险性评测适用可信。     

“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。     

煤层底板突水危险性的PNN预测模型研究及应用

为准确有效地预测煤层底板突水的危险性,在分析大量观测实例数据的基础上,选取底板含水层水压、煤层采高、隔水层厚度、断层落差、煤层倾角和断层距工作面距离等6项指标作为影响煤层底板突水的初始特征指标。针对指标之间具有相关性的问题,利用主成分分析(PCA)法提取6项特征指标的主成分,将其作为概率神经网络(PNN)的输入向量,建立基于PCA的煤层底板突水危险性的PNN预测模型。选取21组煤矿实测数据作为学习样本,用于训练模型。采用回代估计法对模型回检。利用学习好的模型,预测另外4组矿井突水数据样本。结果表明,该方法有效降低了指标数据相关性,实现了降维,使PNN模型工作复杂度减弱。将该模型应用于工程实例中,所得预测结果准确率为100%。     

基于等级全息建模的输油泵机组风险根源辨识*

为“挖掘”输油泵机组风险根源，降低设备预知性维护难度，结合输油泵多准则风险评价，提出1种基于等级全息建模的输油泵机组风险根源辨识方法，运用等级全息建模方法将输油泵系统分解为泵体结构、管理因素、环境因素、操作因素、技术因素、运行因素、设备安装7个子系统进行定性和定量分析。结果表明:相比危险与可操作性分析（HAZOP）、事故树分析（FTA）等传统风险辨识方法，等级全息建模（HHM）对轴承等关键部件以及压力等运行参数的监测更为深入，能够有效辨识输油泵机组高风险情景，提升输油泵的风险辨识效率。     

基于电磁波传播的采空区AMT探测与异常快速圈定*——以云南东川烂泥坪铜矿区为例

为了研究电磁波的传播在采空区界面上发生反射和透射后对音频大地电磁测深（简称AMT）勘探的影响,模拟采空区推导出基于4层介质模型的阻抗计算公式。经过计算分析,采空区会引起AMT的电阻率和阻抗参数在高频段出现震荡,可利用高值异常波动来定性判断采空区。根据东川烂泥坪铜矿已知采空区的AMT探测资料,采空区引起视电阻率和阻抗在15~30 kHz频段出现高值异常,相对于视电阻率资料,阻抗对异常的反映更明显。提出采用阻抗平均法和最大阻抗法计算相对偏差,通过高值异常对采空区进行快速圈定。研究结果表明:2种方法得到的结果较为相似,基本符合实际采空区的分布情况,而最大阻抗法更适合采空区AMT探测使用。     

民用运输机场安检系统风险影响因素研究*

为提高民用运输机场安检系统风险管理水平，提出机场安检系统风险辨识模型，基于流程分析的方法确定机场安检的关键岗位，对各关键岗位中的不安全事件运用假设故障类型分析得出各岗位的风险因素；从人-机-环-管对风险因素进行归纳总结，建立民用运输机场安检系统风险影响因素集。提出DEMATEL-ISM风险集成模型分析安检系统风险影响因素的相互关系及层次结构。结果表明:通过模型的影响度计算得出，社会局势对机场安检系统风险影响最大、安检员的服务态度最易受其他因素的影响；通过模型的多层递阶解释结构计算得出，社会局势、安检作业环境、安检员薪酬制度和晋升制度是机场安检系统风险的根源影响因素。集成模型有效分析机场安检系统风险影响因素及其重要性和层次结构，可为机场安检系统风险的有效管理提供依据。     

凯达煤矿采空区煤自燃极限参数分析*

为更加精准地判定采空区自燃危险区域,对煤自燃极限参数的计算方法进行改进,采用能量守恒微分方程的分析解计算煤自燃所需必要条件的极限值;以内蒙古凯达煤矿为例对该方法进行验证,根据浮煤的物性参数以及采空区环境条件,计算分析46205工作面回风侧采空区煤的自燃危险性;根据采空区漏风条件以及煤自燃所需要的氧浓度值,分析在遗煤较厚的条件下采空区可能发生的煤自燃危险性,划分不同遗煤条件下采空区自燃危险区域。结果表明:采空区实际遗煤厚度无法满足浮煤持续升温的要求,通过分析煤自燃极限参数可知,自然条件下浮煤在升温达到约30 ℃时其温度不再增加,因此不具有自燃危险性。     

基于采空区底板应力分布规律划分自燃“三带”的方法与实践*

针对目前采空区自燃三带实测方法的不便性和局限性,为准确合理地划分采空区自燃三带的范围,构建采空区底板应力分布和自燃危险区域的相互关系,提出以采空区底板应力分布规律直接划分采空区自燃三带的方法并结合实例进行实践验证。以实际工作面为背景,通过运用FLAC3D数值模拟、现场埋管实测和理论分析等方法分析采空区底板应力分布演化规律和自燃危险区域分布特征,得到二者之间的定量关系以及空隙率变化规律。结果表明:采空区底板应力场先后经历应力降低区、应力升高区和应力稳定区,根据走向、倾向应力峰值曲线初步判断采空区自燃三带的范围为:散热带0~89 m,氧化升温带89~190 m,窒息带190 m以外;模拟结果与现场实测划分得到的散热带0~86.4 m,氧化升温带86.4~187 m,窒息带187 m以外有较好的一致性,从而验证了该方法的准确性。     

大倾角坚硬顶板综放面采空区漏风数值模拟

由于大倾角坚硬顶板煤层采空区地质条件复杂，漏风规律复杂多变，因而煤自燃危险性较大。利用SF6作为示踪气体对龙东煤矿7162工作面采空区和邻近采空区进行漏风检测，得到7162工作面采空区漏风的基本分布规律。采空区内的漏风出口主要是上隅角处后部的未压实巷道，最小漏风风速随深度的增加而减少，邻近采空区的漏风与煤柱完整程度及断层大小有关，最大漏风量占到正常总供风量的27%。根据漏风检测结果，利用Fluent软件对采空区漏风渗流场进行数值模拟，得到了采空区风压和风速分布规律，离工作面距离大于100 m的采空区内部几乎不存在漏风，保留煤柱的存在使风流更容易进入采空区内部。该研究成果为采空区煤炭自燃防治提供了科学指导。     

采空区瓦斯涌出的回采速度效应分析

为了深入了解煤层开采时工作面回采速度对采空区瓦斯涌出的影响,提高矿井采空区瓦斯治理能力,保障矿井安全生产,通过建立数学模型并采用COMSOL有限元分析软件建立不同回采速度采空区瓦斯涌出模型,开展数值模拟试验,研究不同回采速度下采空区瓦斯涌出规律及分布情况。结果表明:不同回采速度下采空区相同深度的瓦斯浓度呈梯度增长;通过对现场采空区回采速度数据进行归类平均后,降低其他因素对采空区瓦斯涌出的影响后,采空区瓦斯涌出量与回采速度线性相关性从0.60提高至0.94,表明回采速度越快,采空区瓦斯涌出速度越快,采空区瓦斯涌出量越大。研究结果揭示了煤层开采过程中回采速度对采空区瓦斯涌出的影响规律,为现场优化回采速度及抽采参数提供了理论指导。     

基于因子交互作用矩阵的采空区危险度评价研究

基于因子交互作用影响矩阵及采空区危险度影响因子分析,选取12个采空区危险度主要影响因子,建立采空区危 险度多因子交互作用矩阵模型。通过专家打分法,确定各影响因子相互作用权值,得到影响矩阵对单一因子的影响值及 单一因子对矩阵系统的影响值,从而得出采空区危险度因子影响权重表。分析影响权重表,得到对采空区影响最大的因 子为矿柱尺寸及分布和岩体断裂及破损带。采用差值法,对采空区危险度进行等级划分,最后得到采空区危险度分级图 。经过实例验证,影响矩阵法分析评价结果与实际吻合,表明采用影响矩阵法评价采空区危险度是可行的,具有实际应用 意义,可在实际矿山工程中应用推广。     

基于STPA和模糊BN的装配式建筑吊装施工安全风险分析*

为有效评估装配式建筑吊装施工中的安全风险状态,识别关键风险因素,运用系统理论过程分析方法(STPA)构建吊装施工过程中的控制反馈结构,识别导致危险的不安全控制行为,确定不安全控制行为的致因因素;基于风险因素间的关联关系构建贝叶斯网络（BN）模型,推理计算装配式建筑吊装施工安全风险状态概率,并结合反向诊断推理分析影响安全事故的风险因素;通过敏感性分析,识别装配式建筑吊装施工安全中的关键风险因素。结果表明:装配式建筑吊装施工安全风险处于低风险状态;起重机械超负荷运行、现场安全管理不到位和吊索吊具存在缺陷等因素是影响装配式建筑吊装施工安全风险的关键风险因素。