煤矿采动覆岩离层水害致灾因素勘查与预测评价

采动覆岩离层突水在我国各地矿区均较为常见且危害性较大,现有的规范中鲜有针对离层水害的具体工程地质和水文地质勘查方法。探索煤矿离层水害工程地质水文地质勘查与评价方法,能够推动我国矿井水害防治水平进一步提升。首先从煤矿采动覆岩高位离层水害孕灾机制出发,分析了离层水害从孕灾到致灾的工程地质条件,将我国现有的离层水害归纳为3种典型类型:离层动力突水、离层静水压涌突水和离层携泥砂突水。然后,确定了“水源”“通道”“力源”和“物源”为控制离层水害类型与强度的关键隐蔽致灾因素,将位于传统导水裂隙带以上,可发生离层突水的复合层位称为采动覆岩“突水离层带”,并提出了煤矿采动覆岩“突水离层带”的判别流程,划分勘查阶段,指明勘查要点。煤矿离层水害采前勘查应包括2个阶段:①开展覆岩基本工程地质和水文地质条件勘探,评估勘探区离层水害的可能性并确定潜在“突水离层带”的层位;②将“突水离层带”和“物源”层作为勘查目标层,开展离层水害致灾因素专项勘查,评定离层水害类型和强度。回采期间对水动力条件和覆岩裂隙演化进行探查。最后,基于离层水害致灾因素互馈演化致灾机制,建立了适用于采动覆岩离层水害的矿井区域预测综合评价模型,提出了全矿井/采区尺度的区域危险性分区、采前工作面突水位置判定及涌水量预计的煤矿采动覆岩离层水害预测评价方法。

基于三维地质建模技术的煤矿隐蔽致灾因素透明化研究

隐蔽致灾因素是制约煤矿智能开采建设的关键问题,而三维地质建模是实现隐蔽致灾因素透明化的主要技术手段。目前煤矿三维地质建模技术以几何建模为主、属性建模为辅,缺少针对隐蔽致灾因素的灾害属性建模。针对上述问题,以陕北某煤矿作为研究对象,对煤层厚度、顶底板构造起伏、积水区、浅埋煤层地形地貌等隐蔽致灾因素进行三维地质建模。首先,完成对地质资料、物探、钻探等成果的数字化工作,建立煤矿地质数据库。其次,利用DepthInsight建模软件从全矿井和工作面2个尺度开展建模工作,即以钻孔分层数据作为地层控制点,通过煤层及地表等高线、虚拟钻孔等数据联合控制地层层序,并处理初始层面模型中的穿层异常,构建地层面模型和地质体模型,再运用数字高程模型对工作面进行地表模型构建。然后,采用岩体建模构建采空区、积水区模型并标注温度、气体等信息,利用工作面回采测量数据构建回采实测模型。最后,创建截断网格模型,通过序贯高斯模拟生成含水层渗透率、富水系数模型,实现区内水文隐蔽致灾因素透明化显示。基于三维地质模型,从地层、煤层及工作面、采空区及其积水区、水文属性多角度分析隐蔽致灾因素的分布及影响。研究成果可为煤矿隐蔽致灾因素的精准治理提供靶区,助力煤矿智能开采建设。

儿童友好导向的矿区地表致灾因素治理规划研究与探索:以硕嘉湾矿区为例

大规模的煤炭资源开发与利用引发了一系列生态环境问题。在生态文明建设的背景下,对矿区致灾因素及生态修复的综合治理规划提出了更高要求。因此,本文以神木市硕嘉湾矿区为例,通过可见光+热红外无人机航测探明了该区域地表致灾因素主要为隐蔽高温异常、地表裂隙和塌陷、地表水体;在此基础上,以儿童友好作为治理目标导向,围绕治理规划的理论、原则、方针、实施、目标,系统提出“44441”(四理论指导、四原则推行、四方针落实、四步演进规划方案、一目标实现)儿童友好导向的治理规划策略,为矿区的治理规划提出了新兴概念设计,形成了致灾因素识别→前期生态修复→后期治理规划的全生命周期、全链条完整的矿区治理规划新路径,为提高矿区居民生活环境品质,以及矿区可持续发展提供了新思路。

2000—2022年我国林火主要致灾因素及扑救伤亡原因分析

为了解我国近20多年来林火主要致灾诱因以及伤亡原因,根据林火扑救伤亡事故案例以及2000—2022年相关气象因素(年平均气温、年平均降水量、年平均风速)的统计数据,采用统计分析与相关性分析等方法,分析林火主要致灾因素和扑救伤亡的主要原因。结果显示:1)2000—2022年,我国共计发生林火灾害134 671次。其中,2003—2010年是林火灾害的高发期,严峻的气候条件是这一时期林火事故的主要原因;2010—2020年的林火事故中,人为原因致灾占97%以上,广西、云南、贵州等农林结合密切地区的林火灾害事故较为频繁。2)典型林火扑救案例分析表明,由地理环境、可燃物情况、气象条件、林火行为等导致的直接伤亡事故占主导部分,由窒息、意外事故、扑火设备操作不当等非间接原因造成的伤亡也偶有发生。研究表明,我国林火灾害的致灾因素以气象因素和人为因素为主,火灾发生地恶劣的自然条件是引发伤亡的主要原因。分析林火主要致灾因素与扑救伤亡原因,可为火灾高效扑救、科学精准指挥提供参考。

瞬变电磁法在非煤地下矿山隐蔽致灾因素普查中的应用

我国非煤地下矿山数量大、类型多、工艺复杂,部分矿山开采历史久远,基础资料缺乏,存在矿山隐蔽致灾因素辨识不清、各矿山隐蔽致灾因素普查成果水平参差不齐等问题。研究表明瞬变电磁法具有施工便捷、低阻敏感、探测距离较深等技术特点,可以查明地下矿山历史采空区位置、范围、边界和含水性等信息,科学高效支撑非煤地下矿山蔽致灾因素普查工作。

准南矿区煤矿隐蔽致灾因素风险评价

针对以往煤矿隐蔽致灾因素分析的方法不利于整体上把握矿井的风险的情况,本文以昌吉州准南矿区为研究对象,基于层次分析法,以地质构造因素、自然地质因素、勘查(采掘)工程因素三个因素为基础,选取断层、瓦斯、顶板、火烧区、地下含水体、采空区、不良钻孔封闭等12个影响因子构建风险评价指标体系,构造相应的判断矩阵,计算得出各层次指标权重。基于模糊综合评判法,从矿区隐蔽致灾因素对煤矿安全影响程度的大小考虑,将评语集划分为高风险、较高风险、中等风险、低风险、较低风险五个等级,确定了模糊综合评判矩阵,以准南矿区宽沟煤矿为例进行了评价。研究结果表明:评价指标体系中,一级指标权重较高的为自然地质因素、勘查(采掘)工程因素,二级指标权重较高的为地下含水体、瓦斯、废弃老窑(井筒);准南矿区宽沟煤矿风险值介于45~50分之间,综合风险等级为中等风险;评价结果表明,该方法在昌吉州准南矿区煤矿隐蔽致灾因素评价方面具有适用性和可靠性。

静动载作用下巷道底板突水过程及关键致灾因素模拟

针对静动载联合作用下巷道底板突水问题,结合工程实例采用数值模拟软件FLAC^(3D)构建模型,从应力场、位移场及破坏区共同耦合作用角度出发,分析了动静载叠加作用下的底板突水通道形成过程及作用机制,探讨了关键致灾因素对巷道底板突水的作用程度。研究结果表明:静载与动载应力场叠加,导致底板应力集中程度和范围在深度方向扩大;巷道底板受动载作用后破坏深度和范围加大,有效隔水层厚度减少,底板突水的风险性增加;巷道底板突水通道的形成主要与动载幅值、持时及承压水水压有关,其中动载幅值对突水作用程度较大,当动载幅值超过临界值时,巷道底板破坏深度显著增加;持时的增大使得动载作用的时间特征减弱,更加接近于静载作用,巷道底板发生拉伸破坏的可能性降低;承压水水压的增大,使得作用在巷道底板下岩层的有效应力减小,岩体强度降低,底板破坏深度增加。采用单因素分析法对比发现,各致灾因素对底板突水的影响程度依次为:动载幅值>动载持时>承压水水压。

基于微渗漏机制的甲烷氡气异常特征及其在煤矿隐蔽致灾因素勘探中的意义

煤矿隐蔽致灾因素是指隐伏在煤层及其围岩内不易直接发现而开采过程中可能诱发矿山灾难的地质构造和不良地质体。甲烷和氡气是煤矿中常见的有害气体,其异常释放往往伴随着煤层的不良构造与瓦斯聚集等隐蔽灾害。本文以阳泉新元煤矿为工作区,首次基于微渗漏机制,优选了对隐蔽致灾地质因素敏感性强的甲烷、氡气两种地球化学指标,探讨土壤甲烷和氡气指标地球化学异常特征对煤矿隐蔽致灾因素的指示作用,通过动态监测(408个点位的土壤游离烃甲烷与氡气指标)和面积测量(416个点位的土壤游离烃甲烷、酸解烃甲烷指标以及651个点位的土壤氡气指标)的实测数据,获取了下伏含水破碎带、煤层气渗漏带、微构造裂隙带、陷落柱环绕带等致灾因素分布的地球化学响应特征;同时与广域电磁法开展联合勘探分析,完成煤矿构造类、瓦斯聚集类隐蔽致灾因素的验证识别,推测圈定出工作区潜在致灾因素的分布区段,验证了烃类微渗漏理论在煤矿隐蔽致灾因素勘探中的适用性与实用性,为甲烷、氡气地球化学指标在煤矿隐蔽致灾因素普查勘探中的广泛应用奠定了基础,对于提高煤矿安全生产具有重要意义。

煤矿矿井水害隐蔽致灾因素识别与危险性分析

为进一步探究煤矿矿井中可能存在的水害隐蔽致灾因素,以某煤矿井田为实际案例,首先通过物探方法对其水害隐患因素进行探查,初步判定该煤矿水害隐患致灾因素类别。而后应用事故树分析法,对煤矿矿井水害隐蔽致灾因素的具体细节进行探究,明确不同致灾因素的重要程度。最后根据分析结果,从采空区水害防治、烧变岩水害防治、排水系统优化等多个层面着手,详细探讨了水害隐蔽致灾因素的治理措施,以期为今后的相关工作提供参考借鉴。

地质构造隐蔽致灾因素透明化勘查技术——以新疆屯宝煤矿为例

煤矿隐蔽致灾因素是制约矿井安全、高效、绿色、智能化开采的关键地质因素,透明地质是实现煤矿隐蔽致灾因素探测的重要技术手段,其中地质构造透明化勘查是重中之重。为建立适用于不同地质条件或煤矿区的地质构造隐蔽致灾因素透明化勘查技术体系,首先在对构造隐蔽致灾因素分析的基础上,提出了区域构造分析入手,地面、井下联合调查的构造隐蔽致灾因素快速排查技术体系,高效圈定矿井地质构造异常发育区、分析其分布规律;基于以往地面地质勘查钻孔资料和三维地震勘探数据初步分析全井田煤层厚度、断裂构造以及顶底板构造起伏形态;采用槽波勘探、定向钻探、超前物探、随采随掘地震、巷道快速写实等综合技术手段,对采掘工作面的地质构造逐级透明化;采用理论分析、工程类比、数值模拟、相似材料模拟、现场工程验证等方法,对地质构造类型、属性特征与煤层厚度、煤岩体结构、瓦斯涌出量、瓦斯压力、顶板矿压的相关性进行分析,研究在开采条件下采掘工作面过断裂构造不同区内的瓦斯参数、顶板/矿压灾害的响应规律,通过特征参数阈值选取实现工作面构造隐蔽致灾因素的监测和预警;利用数字化技术实现对不同地质构造及其灾害属性的数字化表达,通过建模软件实现对构造隐蔽致灾因素的三维透明化显示;构建了区域构造地质研究、隐蔽致灾因素精细勘查、致灾威胁性科学评价、地质构造透明化4个层级的地质构造隐蔽致灾因素逐级透明化勘查技术体系,并在屯宝煤矿进行了工程实践。研究结果表明:屯宝煤矿地质构造类型复杂,不仅发育有地堑式、地垒式、雁列式、挠曲等断裂构造样式,同时发育有小型冲刷带、断层及其破碎带等;复杂地质构造是诱发矿井瓦斯突出、顶板灾害、应力集中以及矿井冲击地压显现等矿井灾害的关键性地质因素,断层对巷道应力集中的影响范围为10~15 m,对工作面的影响范围为20~30 m;工作面内存在瓦斯富集区,瓦斯含量与瓦斯涌出量的分布具有明显分带性,且分带性受断层的控制;煤层瓦斯的含量、瓦斯涌出量随着工作面与断层的距离变化呈现对数相关性,在距离断层25 m处出现明显增加,在大于25 m区域变化不大,在小于25 m区域随着距离的减小呈指数型增大。工作面初次来压位置前后20 m、工作面见方前后30 m为中等冲击危险区域,采空区煤柱影响区、终采线前后50 m、落差大于4 m的断层前后30 m等区域为弱冲击危险区域;冲击地压、顶板和瓦斯等多种矿井灾害的隐蔽致灾因素叠合区域为灾害防治的重点区域。研究成果实现了构造复杂区域地质构造隐蔽致灾因素与矿井灾害透明化的无缝衔接,为煤矿区传统的地质勘查向数字化、智能化的发展提供了可行的技术路径。

六盘水市水城区地质灾害发育规律及致灾因素研究

六盘水市水城区位于滇东高原向黔中丘原和广西丘陵的过渡地带,境内河流深切,群峰耸立、地形复杂。在野外致灾地质条件详细调查的基础上,收集历年地质灾害资料,发现地质灾害隐患点305处,总结了区内地质灾害发育总体规律,对滑坡、不稳定斜坡、崩塌、地裂缝、地面崩塌以及泥石流等地质灾害致灾因素进行分析,研究了各类地质灾害与地形、地貌条件、地层岩性条件、地质构造条件等致灾因素的相关关系,分析评价其主要诱发因素、稳定状况及其发展变化趋势等,更好地助力于地方防灾减灾体系提升。

浅埋煤层地表隐蔽致灾因素普查技术

浅埋煤层地表各类隐蔽致灾因素制约着煤矿的安全、高效、绿色开采,如何快速、高效查明地表隐蔽致灾因素类型、种属性,并结合矿井生产分析其所处的状态及其致灾危险性,是需要首先解决的问题。以陕北侏罗纪煤田浅埋煤层新民矿区青龙寺煤矿为研究对象,通过卫星遥感、低空无人机、地面地质调查、地质测量、采样测试、综合分析等技术,快速查明地表隐蔽致灾因素时空分布,结合井下涌水量观测、导水裂缝带高度多手段探查、矿压大数据分析、采空区气体监测及分析、数值模拟、相似材料模拟等技术,综合研究地表隐蔽致灾因素与矿井水害、顶板、火灾等关系。结果表明,井田内地表隐蔽致灾因素种类有过深沟开采、薄基岩—风化基岩、地表露天采坑及其积水、露天采坑回填、煤层露头自然发火等,上述隐蔽致灾因素可诱发井下工作面冒顶、工作面过沟开采顶板切落—动载矿压显现、工作面过露天采坑积水及其回填区的溃水溃沙、露头隐蔽高温区的有毒有害气体涌入等矿井灾害。研究成果可以为煤矿各类隐蔽致灾因素调查、分析提供参考,为浅埋煤层地表隐蔽致灾因素精准治理与灾害防治提供依据。

箭竹坪煤矿隐蔽致灾因素浅析

箭竹坪煤矿为新建矿井,各类隐蔽致灾因素不明,该文通过收集各个勘探阶段的地质、水文等资料,结合井下物探、钻探等普查工程成果,并结合现场调查成果,从矿井及周边采空区、地质构造、瓦斯、顶板/矿压等4个方面对矿井主要隐蔽致灾因素进行了综合分析研究。

浅埋煤层地表隐蔽致灾因素普查及防控研究

浅埋煤层地表各类隐蔽致灾因素制约着煤矿的安全、高效、绿色生产,探明浅埋煤层地表隐蔽致灾因素是函待解决的问题。本文介绍了4种浅埋煤层地表隐蔽致灾因素普查技术,并提出不仅要抓好综合勘探与前期防控部署工作,提升预测预报的精准性,同时也要加强对地表塌陷、火灾、地形地貌、地表水等具体隐蔽致灾因素的排查和防范。

布雅矿区井工煤矿隐蔽致灾因素普查及分析

和田地区工业生产和居民生活燃料均主要由布雅矿区供给,开展布雅矿区煤矿隐蔽致灾因素普查具有重要意义。本文以布雅煤矿一号井为研究对象,通过对煤矿水害、瓦斯、火灾、顶板/矿压以及其他隐蔽致灾因素进行普查,揭示布雅矿区地表水、地下水体、老空水、封闭不良钻孔、瓦斯、采空区遗煤、漏风通道、煤层顶板工程地质特征、下煤层开采顶板稳定性、孤岛工作面以及放射性对井工煤矿采掘安全的影响。

物探在煤矿水文地质隐蔽致灾因素普查工作中的应用

为查明煤矿水文地质隐蔽致灾因素,从源头上防范煤矿水害事故发生,保障职工生命安全和健康,按照国家相关文件精神,湖南省自2022年开始开展煤矿隐蔽致灾因素普查工作。为进一步强化普查报告对煤矿实际生产指导的实效性,确保更详尽地掌握这些危险因素,又于2023年开展煤矿隐蔽致灾因素普查报告修编工作,直至2024年6月全省基本完成煤矿隐蔽致灾因素普查工作。煤矿水文地质的隐蔽致灾危险因素普查主要是利用物探等技术手段来查明井下含水体的状况,现对物探方法进行总结并附以实例。

煤矿主要隐蔽致灾因素及防治措施分析

本文围绕煤矿主要隐蔽致灾因素及防治措施进行深入的分析,首先分析了煤矿生产中常见的隐蔽致灾因素,包括采空区、地质构造等方面,并详细说明这些因素对煤矿安全生产的严重影响,以及探讨了煤矿隐蔽致灾因素的防治措施,包括地面探查技术、矿井物探技术、钻探与化探技术在煤矿隐蔽致灾因素勘探中的应用及其效果。通过综合运用多种技术手段和有效的防治措施,以期煤矿企业能够全面提升安全生产水平,确保煤矿生产的稳定与高效。

贵州省森林火灾致灾因素及应对策略研究

森林火灾是目前对人类社会危害较大的自然灾害之一,通过对贵州省森林火灾发生原因及特征进行深入分析,提出从统筹规划构建林火阻隔网络、强化落实追责问责机制、增加科技手段投入力度、打造高水平专业消防队伍等方面采取应对举措,进一步强化贵州省森林火灾防治能力。

煤矿隐蔽致灾因素可视化在矿井灾害治理中的应用

煤矿隐蔽致灾因素是煤矿生产过程中的重要安全隐患,隐蔽地质灾害的预防和治理是矿井安全工作的重点和难点。从隐蔽地质灾害的表达、分析工具开发及煤矿隐蔽致灾因素可视化应用研究3个层面进行探讨,以三道沟地质保障系统所构建的全矿井三维地质建模作为载体,将普查报告所认定的隐蔽致灾因素进行准确定位、三维建模和分类管理,实现隐蔽地质灾害的可视化表达;分析工具开发方面,基于三道沟矿区地质环境和地层特点,通过研究矿井工作面开采形成的“上三带”的发育规律,开发专用建模工具,快速构建(模拟)回采工作面“上三带”模型;在应用方面,基于三维地质模型和专用工具,快速分析、模拟和预测隐蔽致灾因素对生产可能造成的影响,提高矿井安全管理水平。

浅析矿井瞬变电磁法对致灾因素的探测

根据近年来对山西寿阳段王集团友众煤业3、6、15下号煤层矿井瞬变电磁法超前探测预报及验证情况,分析了该方法在采空积水区、地质构造、顶板富含水区等方面探测的电性特征响应。结果表明:针对不同煤层的水文地质条件及开采情况,要先分析水文地质规律,找准潜在的致灾因素种类,再针对潜在致灾因素的探测装置及角度进行分析,尽可能实现精准探测,最后分析探测范围内不同方位是否存在潜在致灾因素,为矿井安全生产提供水文地质参考。