双护盾TBM不良地质段卡机脱困技术研究*

为确保双护盾TBM在不良地质中遭遇卡机事故时能快速安全脱困,依托某引水隧洞工程,研究双护盾TBM在断层破碎带段及软岩大变形段遭遇的卡机事故原因以及采用超前大管棚支护、环形扩挖法的技术难点。结果表明:双护盾TBM在断层破碎带段采用超前大管棚支护及软岩大变形段采用环形扩挖法,均能解决卡机事故问题,使其成功脱困。研究结果可为类似TBM卡机脱困提供工程借鉴。     

特殊地质条件下埋地油气管道安全评估研究

通过极限状态分析,确定采空、洪水、滑坡和占压特殊地质条件下油气管道的安全评估准则,提出了地质灾害管道安全评估方法,并对案例管道进行安全评估。为不良地质区域管道的设计、施工和维护提供了理论依据和技术参考。     

基于TSP203~(plus)的隧道综合超前地质预报技术应用

为了对隧道不良地质体施工提供安全保障,开展以地震波反射法为主要手段的综合超前地质预报。结合工程地质调查和掌子面地质素描,采用TSP203~(plus)进行长距离预报,同时运用超前水平钻探进行更为精确的短距离预报和加深炮孔对大范围不良地质体进行跟踪预报。该预报方法应用于金瓶岩隧道软弱破碎带和富水带,取得良好效果,有效指导了隧道安全施工,可为同类工程提供借鉴。     

引入“TBM” 提升班组安全会议实效

<正>工具箱会议(Tool Box Meeting,以下简称"TBM")起源于美国建筑行业,最初是建筑工人早晨开工前召开的安全会议,因其采用聚集在工具箱周围,管理者向作业者说明并共同讨论工具的结构、使用方法、危险性及防范措施的会议形式,TBM因此得名。现如今,TBM已被众多企业广泛接受和应用,是管理者与作业者之间快速协商、有效沟通的常见方式。     

基于模糊层次综合评判法的隧道坍塌风险评估

在隧道工程实施阶段,开展定量施工安全风险评估,对预防和控制风险、降低事故发生概率有重要作用。以某工程施工隧道不良地质条件区域(古滑坡K9+600~K10+000和浅埋段K10+430~K10+490)为研究对象,采用模糊层次综合评判法,通过建立因素集(包括勘察、设计、施工情况,施工方式及支护结构,地质环境因素,监控测量与地质预报和施工管理5个一阶因素)、评价集、权重集对隧道施工坍塌风险进行模糊判定,经矩阵计算,隧道滑坡区域和浅埋段区域坍塌事故可能性均为Ⅳ级。依据指标体系法及模糊层次综合评判法所得结果分别为Ⅲ级和Ⅳ级,鉴于模糊层次综合评判法较指标体系法涉及评判指标更全面、更有针对性、更符合施工场地客观条件,坍塌事故可能性最终评判结果为Ⅳ级。研究表明:模糊层次综合评判法在不良地质隧道安全风险评估中的应用使估测指标更精确、更有效;评估的技术创新使施工安全风险评估更具针对性,保证了施工的安全。     

特长TBM施工隧道环境粉尘安全控制研究

采用双洞单线设计方案的中天山隧道长约22.5 km,施工通风采用独头通风方案,其进口TBM施工段的长度达到13.8 km,创下国内TBM独头施工通风长度新高。此外,TBM的掘进中将产生大量的粉尘对隧道的安全施工造成重大影响,超长距离的施工通风能否提供足够的风量来净化作业环境中的粉尘相关的研究非常必要。于是对中天山隧道施工环境中的粉尘含量进行了数值模拟和现场测试,期望得出施工环境中粉尘的分布规律以更好地指导隧道安全、高效的施工。     

TRT 技术在采矿工程中的应用

为了验证隧道反射层析扫描成像超前预报技术（ Tunnel Reflection Tomography ）在不同类型不良地质体探测中的适用性及准确性,通过TRT技术在河北某金属矿山中的应用,对物探成果及揭露的实际工程地质情况进行分析比对。结果表明,TRT技术能较为准确地揭露空区、含水构造、断层及裂隙带等不良地质体,是一种适用性很强的超前预报方法。     

浅析林区锅炉水处理的重要性

分析了林区锅炉水质不良对锅炉安全运行的严重危害,提出了应采取的措施。     

高速公路隧道地质超前预报方法比较

由于隧道工程属于隐蔽性工程,工程岩体地质条件复杂多变,为了更好地探明隧道围岩体内的各种缺陷,并预测预报可能引发的隧道地质灾害的不良地质体的位置、规模和性质,为后续工程开挖与支护提供合理的措施,采用相应的地质超前预报是重要且必要的.根据隧道工程界常用的地质超前预报方法,对其使用方法、作用原理及其特点进行对比分析,以便借鉴采用.     

不良安全文化的特征:事故报告再分析

通过对高风险组织安全管理及事故的研究,对事故报告进行文化意义上的编码分析,揭示导致事故发生的不良安全文化特征。该报告再分析的材料是厂内档案可查的事故报告61份,根据其中55份事故报告的专家编码分析结果,得到了不良安全文化的特征是较低水平的管理对安全的承诺、较差的安全遵守、缺乏应急管理的有效措施、沟通与协调障碍。通过聚类分析,安全文化的各因素可以进一步归为两大类安全促进因素与安全保健因素。从文化的角度来看,分别对应着对组织的承诺和对人的承诺两个维度。     

多软件联合的煤矿三维数值建模方法及其应用

为了解决复杂三维地质模型构建耗时费力、难度大的问题,提出了一种联合多个软件的复杂三维地质模型快速构建的方法,以钻孔信息为基础资料,利用3DMINE建立岩（煤）层等高线,以dxf文件形式导入GOCAD生成岩（煤）层点阵数据文件,利用SURFER对点阵数据进行网格化处理,导入RHIRO软件之中生成ANSYS可读取的iegs文件,经过ANSYS划分网格后导入FLAC3D中进行数值计算。以山东郓城煤矿的地质模型构建为例进行介绍,给出了以该方法进行地应力反演后得到的区域应力场分布云图。通过多个煤矿应用表明:该方法建模速度快,摒弃了繁杂命令流式建模方法,通过数据的逐步对接,减少了中间过程的人为干扰和误差,兼顾了ANSYS优良的网格划分功能和FLAC3D数值计算能力,且效果较好,可在其他领域和行业复杂地质模型构建中推广使用。     

深部近距离煤层上行开采覆岩运动及应力分布试验研究

为深入研究深部近距离煤层上行开采过程中岩层应力分布、断裂破坏及下沉变形特征,根据深部煤层开采的具体工程地质条件,建立了深部近距离煤层上行开采相似材料试验模型,对上行开采中围岩应力变化、覆岩运动及裂隙演化过程进行了模拟分析。获得了下煤层和上煤层开采过程中,围岩应力分布变化特点及分区特征、岩层裂隙富集区主要分布区域及其演化规律,煤层开采过程中切眼和煤壁附近岩层断裂角的变化特征,并得到了两煤层工作面相对位置不同情况下,岩层裂隙富集区演化特点、断裂角变化及下沉变形规律。研究成果为类似条件下煤层上行开采、瓦斯抽采提供参考。     

岩体强度参数新解及应用

针对Hoek Brown强度准则的较复杂地质参数,提出利用Mohr Coulomb强度准则参数替代。基于2002年版本的Hoek Brown强度准则,并结合准岩体强度准则,建立了岩石力学参数和Hoek Brown强度参数之间的新的换算关系式。经算例分析了换算关系式在已知的岩体强度参数条件下,计算出的Hoek Brown强度参数均在其取值范围之内;并根据单因素控制变量法,得出地质参数mb、s随内聚力增加而减小,随内摩擦角增加而增加;地质参数α受内聚力和内摩擦角影响较小;并将强度参数新解法用于计算巷道围岩塑性区半径。结论是岩石力学参数对地质参数有一定的影响,并且强度参数新解法计算出的塑性区半径为支护定量设计提供理论依据。     

深部大跨度硐室顶部卸压应力控制机理及数值模拟研究

深部大跨度硐室在高应力下常出现明显的围岩变形破坏,严重的会影响矿井的正常生产甚至引发事故。以新庄煤矿机头硐室受围压破坏变形为工程背景,分析机头硐室巷变形破坏的地质因素,提出采用顶部卸压法进行硐室维护的方案,并模拟卸压前后围岩应力及变形的变化。数值模拟结果表明顶部卸压后,硐室围岩应力重新分布,围岩应力下降和向深部转移;硐室顶底板围岩铅垂应力及两帮水平应力均减小,顶板围岩铅垂应力平均减少61.5%,底板浅部0-2 m区间内围岩铅垂应力接近0,水平应力平均减小75.4%。从模拟结果看,顶部卸压实施后有利于机头硐室的长期稳定。     

基于改进组合赋权-TOPSIS法的岩爆倾向性评判模型

针对岩爆倾向性评价模型中指标权重难以确定导致预测精度不高的问题,提出1种基于改进组合赋权-TOPSIS法的岩爆倾向预测模型。综合考虑岩爆发生条件,选取岩性条件、应力条件和围岩条件3项准则对应的15个岩爆倾向性判别指标。采用3标度法的改进层次分析法（IAHP）与熵权法（EWM）结合,消除主、客观因素影响获得最优权重,运用逼近理想解法(TOPSIS)分析评判对象与虚拟理想解的贴近程度,从而判断岩爆倾向性等级。研究结果表明:弹性能量指数Wet、动态DT参数、能量储耗指数k、T准侧和应力指数S对岩爆倾向性影响较大;该模型对岩爆倾向性预测准确率高于85%,可为类似地下岩土工程岩爆倾向性预测提供理论支撑。     

敞开式TBM施工隧道粉尘扩散及除尘系统研究

TBM掘进过程中产生大量粉尘，为了掌握粉尘的分布规律并优化除尘系统，以敞开式TBM为例，采用数值计算方法研究不同除尘风管位置，不同除尘风速和不同掘进面产尘量下的洞内粉尘浓度分布规律。研究结果表明:敞开式TBM隧道施工过程中，掘进面至除尘风管区域质量粉尘浓度较高，在除尘风管口后方区域下降到 2 mg/m3以下；除尘风管布置在距掘进面30 m位置处时，洞内沿程粉尘含量相对较大，除尘风管布置在距掘进面20 m位置处时洞内沿程及TBM支护区域粉尘含量相对较小；排风风速为15 m/s时，敞开式TBM支护区域粉尘质量浓度最小，排风风速为30 m/s时，该区域粉尘质量浓度最大；掘进面产尘量越大，洞内沿程及敞开式TBM支护区域粉尘质量浓度越大，不同产尘量下洞内粉尘浓度均在除尘风管后方达到规范限值以下。     

Risk-based maintenance policy selection using AHP and goal programming

Maintenance policy selection is a multiple criteria decision making. The criteria often considered are cost and reliability of maintenance. There has been a growing interest in using risk of accidents as a criterion for maintenance selection. This paper presents an approach of maintenance selection based on risk of equipment failure and cost of maintenance. Analytic hierarchy process (AHP) and goal programming (GP) are used for maintenance policy selection. A case study in a benzene extraction unit of a chemical plant was done. The AHP results show that considering risk as a criterion, condition based maintenance (CBM) is a preferred policy over time-based maintenance (TBM) as CBM has better risk reduction capability than TBM. Similarly, considering cost as a criterion, corrective maintenance (CM) is preferred. However, considering both risk and cost as multiple criteria, the AHP–GP results show that CBM is a preferred approach for high-risk equipment and CM for low risk equipment.     

A CART technique to adjust production from longwall coal operations under ventilation constraints

Methane emissions in longwall coal mines can arise from a variety of geologic and production factors, where ventilation and degasification are primary control measures to prevent excessive methane levels. However, poor ventilation practices or inadequate ventilation may result in accumulation of dangerous methane-air mixtures. The need exists for a set of rules and a model to be used as guidelines to adjust coal production according to expected methane emissions and current ventilation conditions.In this paper, hierarchical classification and regression tree (CART) analyses are performed as nonparametric modeling efforts to predict methane emissions that can arise during extraction of a longwall panel. These emissions are predicted for a range of coal productivities while considering specific operational, panel design and geologic parameters such as gas content, proximate composition of coal, seam height, panel width, cut height, cut depth, and panel size. Analyses are conducted for longwall mines with and without degasification of the longwall panel. These models define a range of coal productivities that can be achieved without exceeding specified emissions rates under given operating and geological conditions.Finally, the technique was applied to longwall mines that operate with and without degasification system to demonstrate its use and predictive capability. The predicted results proved to be close to the actual measurements to estimate ventilation requirements. Thus, the CART-based model that is given in this paper can be used to predict methane emission rates and to adjust operation parameters under ventilation constrains in longwall mining.     

深埋长隧道施工地质灾害风险模糊层次评价

地质灾害是影响深埋长隧道安全施工的重要因素,将综合超前地质预报和模糊层次评价相结合,建立深埋长隧道地质灾害风险预测体系。首先对超前地质预报进行了研究并建立综合超前地质预报体系,以该体系为指导对隧道进行地质预报,了解掌子面前方的地质信息。其次在地质预报基础上作隧道施工地质灾害风险模糊层次评价,对隧道施工中可能遇到的地质灾害及整体风险程度进行评估。最后以米仓山隧道为工程背景,对建立的地质灾害风险预测体系进行了实践,得到里程段内发生涌水突泥、塌方、大变形及岩爆等地质灾害的风险等级,以及地质灾害整体综合评价风险等级。