基于IMS微震监测系统的微震事件定位精度分析

微震监测系统对岩体发生非弹性变化造成的微震事件进行实时监测,能及时做出岩体的失稳预警,保证矿山的安全开采.根据东升庙铅锌矿的采空区的实际赋存情况,提出了布置9个检波器的监测方案,通过对该方案进行室内模拟,分别对Vert1和Vert2及其整体性进行定位精度分析,分析可知该方案是合理的.矿山构建IMS微震监测系统后,采用人工爆破定位的方法来确定该监测系统定位的准确性,通过对实测坐标和微震数据处理软件分析的坐标进行对比分析,可知该监测系统的精度是12m左右,能够实现矿山采空区的稳定性监测,满足矿山安全生产的要求.     

特大采空区处理及监测方案设计研究

分析国内采空区的现状及其处理的一般方法,针对广西北山矿业有限责任公司4#特大采空区具有体积大、形状不规则等特征,根据采空区现场调查情况和地表允许塌陷的特点,给出了采空区顶板条形药室大爆破崩落处理方案,为保障采空区综合治理工程在施工过程中的安全,制定了地压监测和位移监测方案。采用声发射、巷道收敛位移和岩体张开裂纹位移等监测技术手段,利用声发射仪、收敛位移计和游标卡尺等监测仪器,构建了系统的地压和位移监测网络,明确了监测内容、监测频率和预警制度。工程实际表明:该监测方案可以为条形药室施工、装药及爆破施工过程提供安全保障。     

非煤矿山采空区风险指标体系研究

针对我国非煤矿山采空区总量大、分布广的实际情况,为进一步提升采空区管控水平,根据非煤地下矿山的特点,通过对采空区风险的分析,提出将与采空区安全有关的参数和指标进行归类,建立采空区风险指标体系,对采空区的危险度进行等级划分。研究表明:该指标体系可较准确的按风险对采空区进行分类,从而根据分类结果分级管控。研究成果可为后期采空区监管及治理提供参考。     

集于AutoCAD的采空区风火瓦斯耦合软件开发研究

为便于矿山管理人员操作使用,清晰了解采空区内空气流动的状态及各气体组分的浓度分布,防火防瓦斯耦合措施效果,同时考虑到基于绘图功能强大的AutoCAD及CFD技术开发了适合采空区的风火瓦斯耦合模拟软件,提供了采空区绘制、通风、注氮、闭墙、瓦斯钻孔、漏风源汇等图元,可对采空区流场进行数值模拟分析,优化通风参数,降低采空区自然发火的可能,并能优化矿山防瓦斯防灭火方案,对矿山的安全管理采空区具有指导意义。     

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。     

急倾斜综放面采空区瓦斯及自燃综合防治数值模拟

针对急倾斜高瓦斯易自燃厚煤层综放面缓慢推进条件下采空区瓦斯事故及火灾的严重性,提出了上隅角浮抽、上顺槽铺设预埋管路采空区抽放、钻场顺层钻孔裂隙带抽放瓦斯的综合防瓦斯措施,但抽采扩大了自燃氧化带,为保证采空区抽放条件下的自然发火控制,采用注氮技术控制缓慢推进工作面的采空区自燃三带范围,通过Fluent模拟分析了工作面风量对采空区火与瓦斯的影响,瓦斯抽放对采空区流场及自燃"三带"分布的影响及注氮效果。结果表明,供风量增大到一定程度,自燃氧化带最大宽度及瓦斯浓度超90%边界距工作面最大距离都会趋于平缓,该拐点为防火防瓦斯的最佳风量,Fluent模拟分析了采取防火防瓦斯措施后流场,验证了综合抽放配合注氮技术解决采空区瓦斯积聚及自然发火危险的有效性。     

采空区进风侧煤柱着火进行灭火时防止瓦斯爆炸的对策

以孔庄煤矿Ⅲ2水采区7337回风联络巷自然发火情况及处理经过为例,笔者介绍了在采空区瓦斯浓度较高情况下,采空区进风煤柱着火的火势发展情况与着火特点。分析灭火过程发生瓦斯爆炸的可能性;提出了在安全前提下灭火步骤、灭火措施和注意事项;总结了灭火工作中成功的经验与失败的教训,即在扑灭井下火灾过程中,必须做到:遵循“安全第一”的方针,制定科学、具体的灭火方案和正确、有效的灭火措施,要时刻加强火区气体成分检测,得出了防止瓦斯爆炸等一系列具有指导性的原则和行之有效的措施。     

急倾斜综放面采空区注氮方案研究及数值模拟

急倾斜综放面由于大倾角开采、地质条件差等原因,导致工作面推进过慢,以致为采空区遗煤自燃提供了充分的供氧和蓄热条件,同时由于不能随采随注浆,进风隅角封堵也可能受障,采空区持续供氧,工作面后采空区大范围自燃的可能性也很大。注氮成为解决急倾斜综放面采空区防灭火的重要技术之一。为解决因注氮流量、注氮位置凭经验设置造成的氮气浪费问题,采用Fluent数值方法优化急倾斜注氮方案,分析了注氮量、注氮位置等参数对急倾斜综采面采空区氧气和氮气的体积分数分布,及自燃"三带"分布的影响规律,得出急倾斜综放面采空区注氮量、注氮位置和工作面风量的合理匹配。结果表明:供风量越大,采空区横三带后移,宽度越大,注氮位置与氧化带前端距离随工作面风量增大而增大,但是风量增大到1 000 m3/min后,变化较小,注氮位置基本控制在距离工作面25 m左右;注氮量在600~800 m3/h时效果明显。根据模拟结果,提出了双管注氮方案,解决了急倾斜综放面采空区自燃发火问题。     

某钨矿采空区安全隐患治理研究

我国的钨矿主要分布在中南地区。由于开采年代较为久远,开采矿脉数目较多,形成了大量的采空区群,存在极大的安全隐患。通过现场调研,分析影响采空区稳定性的因素,并通过建立计算模型,采用数值模拟的方式,对某钨矿的采空区安全隐患治理进行研究,并给出处理意见及建议。     

采空区不良效应下桥梁桩基的风险评价

在工程实践中,采空区不良效应对桥梁桩基风险影响的评估,需要有进一步的创新方法和更完善的措施,既能准确地评价风险影响,又可以为桥梁基础施工提供保障,成为施工阶段桥梁风险评估的一个新的研究方向。结合某高速公路采空区桥梁桩基的风险估测,采用基于MIDAS/GTS的有限元程序,建立有限元数值模型,通过对煤层未开采直接进行桥梁桩基加载状态沉降、煤层未开采直接进行桥梁桩基加载状态应力、自重应力作用下煤层开采状态采空区沉降、自重应力作用下煤层开采状态采空区应力、采空区注浆回填后桥梁桩基加载状态沉降、采空区注浆回填后桥梁桩基加载状态应力等的分析,得出不同条件下的影响结果,并提出了有效的风险控制策略。研究表明,该评价方法减少了影响桥梁桩基础施工的不安全因素。     

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。     

基于地震波法的底板破坏区域探测技术及应用

针对煤矿煤层底板采空区域不明确的问题,为了确定采空区的精确范围以及内部状态,采用物探的矿井反射地震波探测技术,首先利用地质探测仪对地震波波形进行数据采集,并进行数据分析以及波形的反演计算,最终根据波形的形状和频率确定底板破坏情况;其次将底板破坏区域分为上位层破碎带和下位层破碎带;最后在现场采用底板钻探的方法对地震波探测技术进行了验证。结果表明反射地震波探测技术得到的结果接近于钻探结果,采用反射地震波探测技术可以较精确判断底板采空区破坏范围。     

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。     

基于支持向量机的采空区稳定性分级

针对采空区稳定性分级的影响因素众多且关系复杂的特点,提出采用支持向量机理论对采空区稳定性进行分级。根据分级评价指标选取原则,选取岩体结构、地质构造、岩石的质量指标、地下可见水、地下水体、周边开采的影响、相邻空区的情况、工程布置、跨度、面积、高度、矿柱的尺寸及布置、埋藏深度和采空区的规格14个影响因子,建立了采空区稳定性评价指标体系,引入支持向量机理论,选择有向无环图方式构造多类分类器,得到采空区稳定性分级的支持向量机模型。将该模型用于山东黄金矿业西山矿区的25个采空区进行分级,并与未确知测度方法的分级情况     

综合物探技术在老空区水害防治中的应用

老空区水害是影响我国矿山安全生产的重大灾害之一,通过应用综合物探技术查清老空区的开采规模、开采位置、空间形态及冒落、积水等情况,结合钻探揭露的空区和矿体赋存情况进行对比验证,表明高密度电阻率法和瞬变电磁法对采空区的探测具有较好的探测效果,能有效地对采空区的含水性进行探测与评价,防止重大突水事故的发生,为后期进行的开拓工程提供可靠的依据。     

Research and application of drainage parameters for gas accumulation zone in overlying strata of goaf area

While coal seam is being mined, an annular fissure circle with gas accumulation will be formed in the fissure zone as a result of desorption, dissipation and permeation of gas in the goaf area and overlying strata due to fissures from rock caving and mitigation in the roof. The methods for computation of spatial locations of the fissure circle are researched in this paper. Based on these methods, gas drainage technique for the fissure zone is optimized. By applying drill hole returning water method of variables, the height of caving zone that most affects the drainage effects of inclined high dip drill hole was measured on the site. Due to the consistency of the expected height with the computed height of caving lines at different positions, the correctness of the theoretical computation method is further validated. Meanwhile, the parameters of the inclined high dip drill hole at #3311 working face of Hexi Coal Mine are determined by a case study.     

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。     

基于LS-DYNA的交错扇形深孔崩落法排间间隔时间优化研究

为了同时解决"隐患资源高效回收"和"空区隐患安全治理"这对矛盾问题,提出交错扇形深孔崩落法;采用室内试验和数值模拟相结合的方法,根据交错扇形布孔形式建立数值计算模型,按照1#矿体岩石的物理力学指标确定模型材料参数,采用LS-DYNA动力仿真软件优选扇形排间间隔时间.研究结果表明:当采空一区排间间隔为100 ms时,岩石...     

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...