瞬变电磁法探测铁矿采空区的应用效果

针对目前探测铁矿采空区的技术难题,本文研究了应用感应类电磁法探测铁矿采空区所表现出的地球物理特性,认为铁矿采空区围岩的拟视电阻率呈高阻特征,并运用瞬变电磁法对山西省吕梁市岚县袁家村铁矿采空区进行了探测实证,结果显示通过分析拟视电阻率断面图划分出的该铁矿采空区的位置与钻探结果基本吻合,表明瞬变电磁法是探测铁矿采空区的一种行之有效的方法.     

微震自动监测技术在荆门市A石膏矿采空区地面塌陷预警中的应用

湖北省石膏矿产资源丰富，历史开采遗留下大面积采空区，地面塌陷时有发生，严重威胁到人民的生命和财产安全，因此开展有效的石膏矿采空区地面塌陷监测预警工作对防灾减灾救灾至关重要。传统的石膏矿采空区地面塌陷监测方法，如大地形变测量法、遥感测量法等，因其时效性有限难以提前预警。以荆门市A石膏矿为研究对象，引入微震自动监测技术用于该矿采空区地面塌陷预警，通过对微震信号分析，发出地面塌陷的预警信息。结果表明：2021年2月16日22:00—23:00时间段利用微震自动监测技术监测到大量的震动、微震事件，而地面塌陷于次日10:00才表现出来，即采空区地下塌陷源开始时间比地面塌陷显现早10 h,说明通过对微震事件和微震波形的分析和判断，可以提前发布采空区地面塌陷的预警信息，为救灾工作赢得充足的时间。微震自动监测技术在湖北省A石膏矿采空区地面塌陷预警中的成功应用，对我国其他石膏矿采空区地面塌陷的预警具有示范应用效果。     

采空区瓦斯涌出源位置对瓦斯分布影响的数值模拟

根据多孔介质渗流理论,利用Fluent软件,分别对采空区瓦斯在整个采空区均匀涌出、上邻近层及底板遗煤涌出2种情况下采空区瓦斯分布规律进行了数值模拟.结果表明:采空区瓦斯为上邻近层及底板遗煤处涌出时,沿走向方向,靠近上邻近层及底板处高体积分数瓦斯距离工作面较近;沿竖直方向,瓦斯体积分数分布呈钩状,靠近瓦斯涌出源处瓦斯体积分数最高;整个采空区均匀涌出时采空区瓦斯体积分数分布与上邻近层及底板遗煤涌出时有很大差别.因此,为了得到更符合实际情况的瓦斯分布规律,数值模拟时应按照现场实际的瓦斯涌出源位置建立模型.     

FR-1阻化泡沫防灭火技术研究

针对综放孤岛工作面采空区漏风引起浮煤自燃的问题,以天池矿102综放孤岛工作面的应用为例,采用热重实验和热解动力学分析法进行FR-1阻化泡沫防灭火技术研究。对102工作面的煤样在阻化前后进行热重实验,通过热解动力学分析发现,阻化后进、回风巷煤样失水阶段的活化能分别增加了1.63倍和3.21倍;氧化增重阶段活化能分别增加了1.53倍和1.43倍,燃烧阶段活化能降低。现场应用发现,FR-1阻化泡沫具有良好的渗透性和堆积性,采空区的CO浓度不断下降并最终降到0ppm。研究结果表明,FR-1阻化泡沫能有效提高煤的失水活化能,具有良好的阻燃作用,能有效防止综放孤岛工作面的采空区自燃。     

加强对采空区灾害的防治

武安市位于河北省南部，地处太行山东麓，境内蕴藏着丰富的煤、铁、大理石、石灰石、石英石等20多种可采矿种，其中煤炭和铁矿石地质储量分别为23亿吨和5．5亿吨。除少部分铁矿适合于露天开采外，绝大部分资源埋藏较深，只适合地下开采。     

炮采放顶煤采空区自然发火的数值模拟应用

针对炮采放顶煤开采采空区容易发生自燃问题，基于漏风渗流方程、气体渗流一扩散-氧消耗方程，建立了采空区自然发火非稳定数值模型，采空区按非均质考虑，耗氧汇按煤矸氧化和瓦斯涌出稀释两方面综合考虑，用有限元数值方法联立求解模型。结合羊草沟矿实例，通过该矿自然发火后来的测试区的现场实测结果，拟合反演得到采空区煤的耗氧速度、瓦斯涌出强度和渗透特征参数，用确定的模型分析了前段出现自然发火的原因；描绘了炮采放顶煤开采时采空区冷却带、自燃带和窒息带等三带的形状，指出冒落压实的不均衡的非均质采空区，自燃点在偏人风一侧。用三带划分理论讨论了工作面参数（风量、推进度、控顶距）同自燃的量化关系，提出了从根本上预防采空区自然发火的途径与方法。     

基于偏序集的采空区塌陷危险性评价研究

针对采空区塌陷危险性评价方法中的赋权争议问题,基于偏序集理论提出偏序集评价模型。首先阐明评价指标并确定其分级标准;然后应用偏序集评价模型得到Hasse图,并通过图展现的层集信息判别采空区塌陷危险程度;最后应用该模型对大宝山矿11个采空区的塌陷程度进行判别,评价结果准确合理。研究结果表明:该模型避免了以往研究中的赋权争议问题,克服了样本量不足致使模型无法应用的问题,而且能够应用更多的赋权方法识别排序的稳定程度,体现出样本间的分层信息。     

基于UAHP的采空区稳定性模糊综合评判

为准确评判矿山采空区稳定性等级,通过分析采空区稳定性各影响因素,确定地质、水文、采空区几何参数、环境等4个2级指标为影响其稳定性的主要因素。运用层次分析法(AHP)并结合模糊数学理论,建立采空区稳定性2级模糊综合评判模型。用区间数表示评判结果,分析处理评判矩阵得到专家评判的相似度和差异度,进而获取专家评判的可信度,建立基于不确定型层次分析法(UAHP)的采空区稳定性模糊评判方法。实例计算结果表明:在Ⅰ级评判指标中,地质构造、周围开采影响、地下水活动程度、跨度对采空区稳定性影响较大;用该采空区的稳定性等级为Ⅱ级。用该方法能得出各影响因素的综合权重,准确评判采空区稳定性等级。     

立体抽采条件下高瓦斯采空区煤自燃危险性预测

为准确预测高瓦斯采空区煤自燃的状况,通过分析发现高抽巷是监测采空区遗煤自然发火的最有效地点。推算出采空区气体在高抽巷中所占的体积分数,进而确定采空区遗煤不同的燃烧阶段所对应的CO体积分数和CO指数。结果表明:当高抽巷中的CO体积分数Chdr CO<30×10-6或CO指数ICO<0.5%时,采空区的遗煤处于低温氧化阶段;当高抽巷中的CO体积分数Chdr CO≥30×10-6或CO指数ICO≥0.5%时,采空区遗煤进入自然发火危险阶段,此时必须采取措施控制采空区自燃氧化的进一步发展。对80501工作面的采空区煤自燃成功地进行预测预报,实现了安全生产。