无线电波透视技术在资源整合矿井采空区探测中的应用

为了探测资源整合矿井采空区的分布情况,采用无线电波透视技术探测了山西乡宁焦煤集团通合煤矿2101工作面中存在的小窑和老窑开采形成的采空区。在对比无线电波透视技术中常用的定点法与同步法后,选用定点法,探测频率选用88 k Hz,该频率穿透距离相对较大且具有较高精度。在研究无线电波透视探测原理和数据分析数学模型的基础上,应用SIRT算法对探测结果进行了反演,圈定了2101工作面8处较为集中的异常区。一号异常区为煤层夹矸或破碎区,二号和三号异常区为小断层或煤层采空导致的破碎带,四号、五号、六号和八号异常区是煤层采空导致的破碎带,七号异常区为小窑采空破坏区。根据各处异常区相对周围区域的能量衰减程度,YC1～YC3三处异常区地质解释的可靠性一般,YC6、YC8两处异常区地质解释的可靠性中等,YC4、YC5、YC7三处异常区地质解释的可靠性较高。对2101工作面运输、回风巷揭露采空情况进行了统计,运输巷和回风巷掘进揭露的采空区情况验证了无线电波透视结果,表明应用无线电波透视技术探测资源整合矿井采空区是可行的。     

综合物探技术在老窑采空区火灾探测中的应用

为了查明新疆夏阔坦煤矿老窑采空区火灾情况和火区区域,采用自然电位法、磁法、高分辨率电阻率法和活性炭吸附测氡法四种物探方法综合勘探,综合分析物探探查结果,并结合地形地质测量、地表踏勘与测温、红外成像。结果表明:矿区浅部露头火区的面积约20000m2,火源深度约在0~30m之间;老窑采空区普遍发火,火源深度在30~100m之间;下5煤层露头烧变区与下5煤采空区沟通,是地表与老空区贯通的主要通道。综合物探分析结果为火区的治理提供了必要的参考依据,通过采取针对性的治理措施,实现了下10煤安全回采。     

采空区隐蔽火源探测及声学法煤温感知新技术探讨*

为精准判定采空区等地下隐蔽火区高温点的位置和范围,综述现有采空区煤自燃温度探测技术,重点总结和分析红外探测法、分布式光纤测温法、指标气体探测法、热电偶测温技术以及同位素测氡法等煤层测温手段的研究进展与技术瓶颈,着重研究声学法测温的技术原理及实现方式;结合分层建模和插值建模的优点,探讨声学测温技术在采空区松散煤体煤温反演探测应用中的可行性。结果表明:受限于煤层赋存及开采方式等煤矿现场的实际情况,准确反演和精确定位采空区等隐蔽火源高温点和位置的探测方法和装备技术有待进一步发展;声学法探测松散煤体自燃温度的基本原理、传播衰减规律、温度场重构模型及其关键特征参量需进一步准确获取;综合考量声学测温技术原理和实现过程,该技术适用于采空区松散煤体自燃火区的环境特征,有望成为采空区隐蔽火源位置精准探测发展前景良好的探测方法。     

气室连通管调压技术调控矿井采空区瓦斯涌出实践

在煤矿无煤柱开采过程中,采煤工作面及其作业空间往往因处于空气压能相对低位,受到邻近采空区内瓦斯等有害气体侵入的威胁。通过研究和实施气室连通管调压技术,合理改变采煤工作面邻近老空区外围的压能关系,调控老空区瓦斯涌出方向和涌出量,有效阻止老空区高浓度瓦斯侵入回采工作面作业空间。     

基于C-ALS采空区探测及三维模型可视化研究

采空区三维激光扫系统(C-ALS)具有全自动扫描、操作方便、数据处理简单等特点,同时探测人员无须进入空区。所以结合河北某铁矿的实际工程地质条件,利用C-ALS对矿山的1#、2#采空区进行探测,了解其空区的形状、大小和位置,运用其自带的软件进行编辑与成图并建立三维模型。从而确定空区在矿山CAD图上的具体位置,为采空区的处理提供可靠的理论依据,从而确保作业工人和设备的安全。     

美国煤矿老空区探测的经验与启示

老空区探测是一个亟待解决的技术难题。自2001年,美国从地面、井下、孔间以及孔—地等立体空间,建立了巷道实体测试模型、巷道系统测试模型和废弃矿井验证模型,借助于14个示范工程,系统开展了老空区探测物探方法的测试与实物验证,对不同探测技术的实效性进行了初步的评价。分析认为:在老空区探测中,美国采用的实物模型测试探测方法有效性的做法值得我们学习和借鉴。     

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     

基于H-K体的矿柱流变顶板破坏分析

为了研究空场法采空区稳定性,确定特定形态采空区稳定时间,以H-K体作为岩体本构模型,对矿柱流变引起的顶板沉降变形进行了计算分析,根据顶板边界破坏条件,将空区顶板沉降过程划分为3个阶段并分别求解了各阶段持续时间,并对尚旺庄石膏矿灾害事故进行了计算验证,结果表明,计算结果与实际失稳时间吻合良好。所得结论可为稳定空区提供稳定性评估及稳定时间预测依据,或指导老空区进行安全有效的顶板监测工作,最大化节约矿山在顶板监测工作中投入的人力、物力。     

“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。     

何为“小窑老空水”?

正地下矿藏开采后,留下一些小的采空区,这些采空区后来又被水充满,就形成了"小窑老空水"。"小窑老空水"就相当于一个地下水库,在后期采矿时,如触及"小窑老空水"的边沿就极容易发生透水事故。特点小窑老空水一般积存时间长,水量补给差,属于"死水",所以有"挂红"、酸度大、水味发涩的特点。小窑老空水多以静贮量为主,犹如地下水库,一旦突水,来势凶猛,涌水量大,破坏性强。但涌水持续时间短,易疏干。老空水酸度大,不能饮用,而且对井下     

南京市地面塌陷发育特征及防治对策

地面塌陷已成为南京市主要的地质灾害问题,从时空分布、影响因素、发生破坏机理等方面,论述南京市发育的岩溶塌陷、采空塌陷、工程塌陷的发育分布特征及其成因等。总结发现南京市工程地面塌陷发生率逐年上升,危害范围呈现由郊区向城市中心扩展的趋势;过量开采地下水和地下矿产资源、疏排地下水、人工加载和扰动等是诱发地面塌陷主要的因素。基于南京地面塌陷的分析和研究,提出相应的防治对策。     

采空区场流安全理论及其研究的新进展

提出采空区场流安全理论的概念,并对采空区场流流态、瓦斯涌出和自燃“三带”理论及自燃温度等数值模拟计算的发展历程进行概要总结;分析了当前采空区场流安全理论研究的最新进展和发展趋势。指出目前的现代通风安全理论研究正处在前所未有的历史变革时期,即从网络流通风安全理论到场流安全理论的过渡与统一。采空区问题(瓦斯涌出和自燃)应综合考虑特定开采条件下的采场漏风与供氧系统的背景环境。其理论研究的主流方向应是基于场流方法的灾害与各因素影响关系的分析,重点是灾害机理和多灾害间耦合等一般规律;技术手段是多孔介质渗流力学、多相气体扩散、综合传热理论和有限元数值模拟方法,关键是模型求解的收敛稳定性和流场分布解问题。     

复合动力灾害条件下孤岛工作面区段煤柱宽度留设研究

孤岛工作面覆岩空间结构复杂多变,受开采和地质等因素的影响在开采过程中面临冲击地压、煤与瓦斯突出、自燃发火以及采空区突水等复合动力灾害。留设合理宽度的区段煤柱是确保工作面安全开采的关键,以陕西某矿特厚煤层孤岛工作面开采为工程案例,通过分析工作面覆岩空间结构,理论计算了工作面应力分布;采用应力动态监测等方法确定了该工作采空区侧向覆岩运动,并综合考虑冲击地压灾害防治、次生灾害控制以及巷道支护等因素,确定了该工作面区段煤柱的合理宽度为5~7 m。     

正交实验法优选煤炭自燃凝胶阻化剂及其应用

煤炭自燃不仅造成巨大的能源损失，也是重大的灾害，为减少采空区煤炭自燃，研制了新型的凝胶阻化剂。本文选用了合适的阻化剂的基料，通过比较不同促凝剂和基料的成胶时间，最终选用碳酸氢铵作为该凝胶阻化剂的促凝剂。采用正交实验设计的方法，通过对实验结果的正交分析，确定了阻化剂的最终配方。实际应用表明该凝胶阻化剂能有效的防灭火，并且成本低廉。     

模糊综合评价在矿井内因火灾评价中的应用

矿井火灾是直接威肋矿井安全生产的主要灾害之一,而矿井火灾又以矿井内因火灾为主。矿井内因火灾的影响因素很多,影响过程也极其复杂。对矿井进行矿井内因火灾安全评价,可以有效识别矿井的火灾危险源和危险源的变化,并对其危险度做出评价,从而为矿井防火安全设计、安全管理提供依据。文中构建了矿井内因火灾评价指标体系的层次结构模型,综合运用模糊综合评价法和层次分析法建立矿井内因火灾模糊综合评价模式。结合实际矿井对其进行安全等级评价,评价结果与实际情况相符。根据评价结果可以采取相应的防灭火措施,为指导矿山安全生产奠定了重要的基础。     

露天矿山隐伏盲空区精确探测及爆破优化设计

隐伏盲空区是严重威胁露天矿山正常采矿作业的安全隐患,应予以探明并处置。针对露天矿隐伏盲空区探测难度大、崩落处置爆破设计精度差等问题,以白马铁矿1号溜井盲空区为例,首先基于矿山历史资料,利用钻探手段,初步圈定盲空区异常分布范围;然后运用钻孔激光扫描设备进行三维精确扫描,获得盲空区塌腔三维形态和真实边界,并以实测数据为基础,利用逆向建模方法,构建盲空区三维可视化模型;最后根据盲空区的三维空间特征和分布条件,进行爆破分区及参数优化设计。结果表明:采用钻探圈定结合三维激光精确扫描建模的综合探测方法,可获得露天矿山盲空区的可靠信息,准确掌握盲空区垮塌现状,进而为制定更为精准的爆破设计方案提供重要依据,最终达到消除盲空区的目的。研究结果对保障矿山安全生产具有重要意义,同时可为类似工程提供有益参考。     

老空水水害事故原因分析及防治措施研究

矿井老空水水害一直是困扰煤矿安全生产的不利因素,必须加强其防治措施方面的研究。通过对老空水水害事故的分析,建立了一个系统全面的老空水水害事故的致因鱼刺图模型;并针对鱼刺图模型的各个致因事件提出了老空水防治的具体措施;然后根据安全技术措施等级顺序要求的具体原则,对措施进行等级排序。笔者提出了以下观点老空水的防治是多方位的;防治措施是有等级的;合理设计,严禁剃头开采是消除老空水水害事故的本质安全型措施。     

综放采空区瓦斯与煤自燃多场耦合模拟研究

为了分析瓦斯与煤自燃多场耦合致灾特性,结合瓦斯抽采引起的采空区混合气体流动、气体组分渗流与采空区渗透率变化、固气两相热量传输等多物理过程,建立了基于综放采空区高位钻孔瓦斯抽采的热-流-化多场耦合数学模型,采用COMSOL软件模拟了综放采空区高位钻孔抽采瓦斯诱导煤自燃过程,阐明了瓦斯与煤自燃多场耦合致灾机理,得到了寸草塔二矿31102综放采空区氧化带范围与高温范围,并探讨了抽采强度对综放采空区氧浓度场与温度场的影响。研究结果表明:高位钻孔抽采瓦斯有效地降低了回风巷瓦斯浓度,保证了31102综放工作面安全高效回采。增大综放采空区高位钻孔抽采瓦斯强度不能保证煤自燃安全性,二者存在矛盾,在得到高效抽采瓦斯的同时,会造成进风侧氧化带宽度增加,采空区氧化带边界向深处蔓延,扩大煤自燃高温区域,漏风携氧充分的参与煤氧复合反应,采空区最高温度逐渐上升,煤自燃风险增大。     

水对防治煤炭自燃的作用及注水周期的研究

通过对水在采空区遗煤氧化及自燃的作用机理两重性的分析以及实验室试验与现场应用实际效果研究 ,证实了笔者提出的清水灌注措施是一种新的、经济有效的、操作简便的防治采空区遗煤自燃的技术措施。同时 ,对传统的黄泥灌浆技术措施中的泥浆浓度要求提出了新的看法。此外 ,还对往采空区注水的周期进行了专门的研究