变“采空区”为“安全区”——“金属矿山安全规划与采空区探测技术研究”介绍

我国80%的地下金属矿山存在采空塌陷灾害,每年造成的损失达4亿元以上。城市的建设用地都存在隐伏空区的危害,形成了矿业城市＂塌陷—搬迁—再塌陷—再搬迁＂的恶性循环。大量未知采空区使矿山生产环境恶化,采空区透水、垮塌灾害危害矿工生命。如何变＂采空区＂为＂安全区＂,是采空区灾害高发型金属矿山的重大难题。中国安科院进行的＂高风险金属矿山安全规划和灾害控制技术＂研究是解决这一难题的核心。     

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。     

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。     

基于改进突变级数法的金属矿采空区稳定性评价

为了有效、科学地对金属矿采空区的稳定性进行评价,提出基于改进突变级数法的采空区稳定性分析模型。根据改进突变级数法,对影响采空区稳定的9个因素进行多层次分解,并运用主成分分析法确定各层指标的相对重要性,以获得采空区稳定性评价指标体系。为得到最后的评价结果,对数据进行归一化处理,并结合突变理论与模糊数学理论,进行综合量化运算。利用搜集的26组地下金属矿采空区数据,对该评价模型进行训练和检验。研究表明,该评价模型既有效地避免了直接使用难于确定的“权重”概念,又客观地确定了各层指标的相对重要性,其判别结果比较符合实际,为金属矿采空区稳定性评价提供了一种新方法。     

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     

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。     

国家安全监管总局矿山采空区灾害防治重点实验室

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。     

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。     

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SSH2的采空区信息管理系统的设计与实现

采空区是我国矿山灾害发生的主要灾源之一,如何对采空区进行有效的管理成为一个重要的研究方向。介绍了SSH2框架的相关知识,通过利用SSH2框架建立采空区信息管理系统提供了一种利用信息管理系统进行采空区管理的方法。目前采空区管理系统已经投入使用且运行稳定,在采空区管理方面发挥着重要的作用。     

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。     

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。     

高峰水库下采空区重大安全风险评估及治理对策

湖南柿竹园多金属矿老蛇形坪矿区闭坑后被高峰水库淹没,周边民采矿点超深越界偷采井下保水矿柱,形成了高峰水库下积水采空区透水隐患。为了保证临近矿区安全开采,消除采空区透水隐患,在三维流固耦合有限差分数值模拟的基础上,对53#关键采空区和18m隔水矿柱的稳定性进行了分析,采用事故树法排查了可能发生出突水事故的104种基本事件,分析了高峰水库重大安全隐患的风险等级,并提出了隐患治理对策,可为水下开采的矿山突水安全评估及治理提供参考。     

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.     

倾斜特厚煤层采空区孔隙率分布规律研究*

为了研究倾斜特厚煤层综放开采采空区孔隙率分布规律,确定采空区高位钻孔位置,有效治理采空区瓦斯灾害,以硫磺沟煤矿9-15（06）工作面为例,采用UDEC数值模拟软件研究采空区覆岩垮落和裂隙演化规律,根据采空区覆岩下沉量,计算得到采空区孔隙率三维分布规律。研究结果表明:倾斜特厚煤层采空区覆岩位移云图在垂直方向呈3段分布,以距离工作面底板23 m和80 m为分界线,位移矢量密度显著降低,冒落带高度为23 m,与经验公式25 m基本一致,大于薄、中厚和厚煤层;受倾角影响,垮落矸石滑移、充填采空区下端,覆岩下沉量呈非对称椭圆形,中上部下沉量最大;冒落带孔隙率在上、下隅角处最大,中上部最小,随着覆岩高度增加,采空区边缘处和深部孔隙率差值逐渐减小。研究结果为倾斜特厚煤层采空区瓦斯抽采高位钻孔的布置提供了理论基础。     

岩溶地貌矿山地质灾害的特征及防治对策

灾害是危及人身、财产、工程或环境安全的事件,地质灾害是自然灾害的大家族.分析我国常见地质灾害的种类及特征,探讨岩溶地貌矿山地质灾害的类型及特点,指出我国目前矿山地质灾害具有种类多,分布广,影响大;潜在灾害隐患突出,且煤炭矿山重于非煤矿山,金属矿山重于非金属矿山;灾害类型与矿山规模、开采方式、矿产类型及所处地域相关等特点,以及矿山地质灾害研究中存在的问题,提出加强工程灾害监测是实现可持续发展战略的保障的观点.     

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。     

国务院安委会办公室下发《金属非金属地下矿山采空区事故隐患治理工作方案》

正日前,国务院安委会办公室下发了《金属非金属地下矿山采空区事故隐患治理工作方案》(以下简称《方案》)。《方案》指出,我国金属非金属地下矿山采空区总量大,分布范围广。据初步统计,到2015年底,全国金属非金属地下矿山共有采空区12.8亿m3,分布于全国28个省(市、区)。采空区易引发透水、坍塌、冒顶片帮等多种形式的灾害,往往造成大量的人员伤亡和财产损失。部分矿山企业忽视采空区治理,特别是历史遗留采空区得不到及时处     

采空区气体分布规律及自然发火危险区域判定

〗采空区自然发火的防治是自燃矿井灾害防治的重中之重,选用薛村矿92118轻放工作面采空区为研究对象,现场布置测点,选取合适的采样仪器,对N2、O2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2气体进行实地采样分析,得出相应气体分布规律。并用流场模拟FEMLAB软件对其进行自然发火机理模拟,分析采空区漏风渗流速度场、流线、风速场和风压场情况,最后得出采空区自燃氧化危险区域和最易自然发火危险区域,结论合理。这对采空区采用注氮、堵漏风等措施提供了主要技术依据。