浅埋房柱式采空区煤柱稳定性及控制研究

老采空区受矿区早期采煤方法的限制,具有较强的隐匿性,很难得到有效治理,为其地表构筑物建设带来巨大挑战。以昌盛煤矿房柱式老采空区治理为工程背景,采用理论分析、钻孔勘探、数值模拟以及现场瞬变电磁勘查等方法,分析了房柱式采空区覆岩裂隙特征;判别了房柱式采空区上地表的稳定性,数值模拟进一步分析得出,在新的单位载荷作用下,采场中央遗留煤柱将发生活化失稳,引起采场所有煤柱发生多米诺骨牌式破坏,进而导致房柱式采空区地表发生失稳。基于对房柱式采空区稳定特征及浆液在房柱式采空区流动的特性提出了散点式注浆充填方案,给出了浆液配比及注浆工艺。现场瞬变电磁勘查结果表明,散点式注浆充填法能有效实现老采空区的充分均匀充填,注浆效果整体良好,同时该方法可为对类似老采空区地表治理提供参考。

地下矿山采空区群治理方案优化研究

为加强绿色矿山建设,需对地下采空区进行有效治理,由于采空区治理的影响因素较多,治理方案的优化选择尤为关键。以某地下矿山采空区为治理对象,其采空区具备空间分布不规则和采空区距地表较近,有地表塌陷风险等两个特征。通过运用FLAC3D数值分析软件,对冒裂带破坏范围、冒落空气冲击波和冒落区范围等进行数值模拟和理论计算综合分析,判断了采空区的稳定性状况,确定了采空区治理方案。该矿山采空区治理方案的优化选择可为类似矿山采空区治理提供一种新的解决思路。

民采煤窑浅层采空区覆岩应力研究

为了解决城镇居民区下部民采煤窑浅层采空区覆岩应力状态对于地质灾害防治带来的问题,结合采空区物探调查,应用北京网格天地公司深探软件,建立采空区数学模型,选取合理的计算参数,进行数值模拟,对采空区在自重力、不同含水条件下进行分析,结果表明:一般采空区覆岩质地越坚硬,沉降量越小,应力分布越均匀,但当外力超过坚硬岩形变临界值时,坚硬覆岩更易受破坏。

淮南矿区某拟建电厂采煤塌陷区建设地基稳定性评价

针对采煤塌陷区建设地基稳定性评价方法中缺乏地表稳定后的残余变形实测数据的问题,提出了利用合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术获取残余变形数据的方案。以淮南矿区某拟建电厂选址为例,分析了地基稳定性评价的必要性,通过区域稳沉与地裂缝现状特性分析、覆岩导水裂隙带高度计算、附加荷载影响分析、InSAR残余变形实测数据分析及地表极限残余变形分析,获得了地基稳定性综合评价相关参数。利用终采时间、地表移动变形特征、顶板岩性及松散层厚度、地表移动变形值等确定场地稳定性等级;根据采空区剩余变形量与荷载临界影响深度定量评价获取工程建设对采空区稳定性影响程度。结果表明,拟建电厂厂址的稳定性等级为稳定,该场地工程建设的适宜性评价等级为适宜,为后续拟建电厂的施工提供了理论依据和技术支持。

露天坑堆排工况下采空区稳定性研究

在由露天转入地下开采的矿山中,地下采空区稳定性受到诸多因素的影响,尤其是露天坑堆排且堆排量持续增加的矿区,露天堆排量是影响采空区稳定性极为重要的因素。在对露天坑、采空区以及采场现状进行分析的基础上,利用数值模拟对露天堆排下井下开采及当前采空区稳定性进行初步分析,得出不同堆排情况下采空区的受力、位移和矿岩应力状态,并给出了预期最大堆排量。研究成果可为解决废石量堆排问题及井下采空区稳定性分析和治理提供可靠依据。

基于FLAC3D的多层复杂采空区稳定性研究

某矿山位于-360 m中段的金属矿开采已基本结束,遗留了大量复杂采空区,对周边矿体的开采和井下作业人员安全造成严重隐患。通过采空区精密探测和三维建模技术掌握采空区的三维形态和精确数据,利用FLAC3D有限差分法分析围岩的应力、位移和塑性区分布,结果表明:空区的大部应力集中在顶板中上部,数值模拟和力学分析表明空区顶板发生冒落的可能性是存在的,因此要尽量减少对大空区的扰动,合理布置采场跨度,优化采场参数,同时注重空区角隅处的拉应力及大位移量的变化,减少采空区周边采矿和爆破对空区振动的影响,并且及时对空区进行充填。

煤矿塌陷区治理方案比选与地表稳定性分析

针对当前煤矿塌陷区治理工作存在的难以选取有效方案的难题,以华北某地采煤塌陷区为研究对象,根据前期勘查资料,首先对此塌陷区建立三维仿真分析模型,基于该模型应用FLAC 3D数值模拟分析方法,确定该塌陷区塌陷问题主要由空洞所引起,且风险在进一步增加,应采用充填法进行处理。其次,基于AHP层次分析法构建该煤矿塌陷区的治理方案,并以正交实验法对充填治理方案中的主要技术参数进行选取,确定合理方案组合如下:使用废石对采空区进行填充;填充过程中增设2道隔离墙,并设置270~290 m中段隔离板。最后,将该技术方案付诸实践,并对应用效果进行现场评估,结果显示,优选后的煤矿塌陷区治理方案经济效益和生态效益均较为凸显,证明该方案具有一定的现实意义。

无人机航测技术在土方量计算中的精度研究

传统的土方量计算方法存在精度低、工作周期长,无法满足快速、准确、高效的需求,无人机航测技术用于土方量计算能有效解决这些问题。该研究通过对无人机航测技术进行深入分析,探讨了无人机航测技术在土方量计算中的应用前景。在实际工程中,通过选取合适的无人机和航测仪器,先采集土方量计算所需的空间数据,然后,运用平均端面积法和DSM方法计算土方体积量计算。结果表明,利用无人机航测技术进行土方量计算具有较高的精度和准确性,能够实现对工程现场进行全方位的高分辨率影像采集。

淮南某开发区采空塌陷地质灾害危险性评估与防治

以淮南某开发区为例,在评估区及其周边地质环境与地质灾害调查基础上,对有采空塌陷区域采用1种简便稳层判定及地表变形估算,对评估区进行现状评估、预测评估及综合评估,并根据评估结果作出适应性评价,提出防治措施,更快速便捷地为项目区优化工程建设提供地质依据。

矿井建设中的采空区治理技术研究

通过文献综述和实地考察,分析矿井建设过程中采空区治理存在的挑战、现有的技术和应用情况,并提出治理策略。在矿井建设过程中,采空区治理面临着地质条件差、工程难度大、安全风险高等挑战。针对这些问题,梳理类框架结构支撑采空区、隔绝封闭和充填联合法等采空区治理技术;并从技术角度出发,阐明科技应用、人才培养、强化技术监管等核心策略。

煤矿采空区山体诱发崩塌地质灾害形成机理分析及其应用——以大平煤矿为例

为避免煤矿采空区山体诱发崩塌地质灾害,根据实际工程情况,分析了郑州煤炭工业(集团)有限责任公司大平煤矿采空区的山体诱发崩塌地质灾害的形成机理。通过实地考察和勘探,研究了该矿矿脉山体结构、地质条件、周围环境、采矿活动等多方面因素;通过分析山体崩塌的破坏特征和影响诱发因素发现,边坡上部危岩块体、临空状态、软弱结构等因素是形成崩塌灾害的主要成因,同时降雨、人为活动以及地震灾害等也是导致危岩体失稳坠落形成崩塌的主要因素;通过量化影响因素指标并结合破坏准则,建立了地质灾害临界判别机理分析模型。该模型在实际工程应用中获得了采空区崩塌地质灾害分析结果,结果表明只要控制和稳定地质结构就可避免相关地质灾害的发生。

布尔台煤矿采空区土地复垦对涌水量的影响及灌溉水回归系数研究

矿山土地复垦是解决矿山生态环境问题的主要途径之一,土地复垦后大量灌溉水涌入采空区,增大的矿井涌水量影响矿井安全。为研究煤矿采空区上部土地复垦对矿井涌水量的影响,确定采空区灌溉水回归系数,协调矿区灌溉复垦与煤矿生产关系,采用室外试验、数值模拟的方法开展采空区灌溉水回归系数研究。研究结果表明,在多年平均气象条件下,研究区黄土和砂土地区灌溉水回归系数分别为30.30%和30.38%,灌溉水需要424 d到达采空区。灌溉水达到采空区所需时间受松散层厚度以及导水裂缝带发育高度的影响,所需时间与松散层的厚度呈正比,与导水裂缝带发育高度成反比。灌溉水入渗过程存在明显的滞后效应,即松散层越厚,滞后效应越明显、月灌溉水回归系数波动越小。

混合碎石料配比对浆体流动性能和充填体强度的影响

随着矿产资源的开发,如何治理采空区和高效回收利用残矿已经成为很多矿山亟待解决的问题。该文对哈图金矿采一矿区(934~1094 m)空区治理与残矿资源回收利用进行研究,首先从矿山尾砂的基本性质、充填料浆流动性、尾砂充填强度配比方面进行研究测试,得出灰砂比1∶20变化至1∶4时,充填体强度变化较大,同时添加20%碎石砂可增强充填体强度效果,特别是早期强度提升显著。并结合矿山具体情况,采取直接利用干尾砂进行充填(尾矿不再选)的采空区治理方案。对残采、充填工艺技术进行充分研究的基础上,在采一矿区934 m中段选择上向进路充填采矿法开展残采矿体实验,工业实验结果达到预期。该文采空区治理与残矿资源回收利用实例可为其他矿山提供参考和借鉴意义。

基于PS-InSAR技术的矿山区域时序沉降特征研究

为明确矿山及其周边区域不同类型地物的地表沉降时空分布特性与差异,提高矿区的灾害应对能力,以甘肃省永靖县“智慧矿山”试点为研究区,基于PS-InSAR技术,提取研究区2018—2022年的季度地表沉降信息,并利用GIS分析方法探讨其特征规律。结果表明,研究区西部和西南部2片矿区的沉降速率较高,中部及偏北的露天矿场和设备分布区域形变趋势较不稳定,是后续沉降监测的重点区域。矿区6种主要地物中,采矿用地最易发生沉降,矿区道路最易出现抬升,耕地、采矿用地形变速率的波动程度较高,因此在后续研究中应加大矿区道路和采矿用地的沉降监测频率。

煤矿采空区山体诱发崩塌地质灾害形成机理分析

煤矿采空区是煤炭资源开采遗留的最常见也是影响和危害最大的问题之一,一旦采空区发生塌陷,将有可能导致崩塌地质灾害,进而带来更大的危害。而要想有效预防煤矿采空区塌陷诱发崩塌地质灾害的发生,往往需要以掌握煤矿采空区塌陷诱发崩塌地质灾害形成机理为前提,同时这是做好崩塌地质灾害预警的基础,必须引起相关人员的高度重视。基于此,结合大平煤矿采空区的崩塌体实例,先阐述其形成条件和主要影响因素,包括地形地貌、地层岩性、岩体结构、强降雨、人类活动,同时采用FLAC数值模拟的方法从应力场特征、位移场特征、塑性区特征3个维度分析崩塌形成机理,明确采空区塌陷诱发崩塌地质灾害的规律,如崩塌地质灾害的产生以地下开采为直接诱因,以人为因素、自然降水、区域地下水影响为其他因素等,最后提出崩塌地质灾害监测方法,并根据监测分析结果得出预警建议,旨在为相关人员提供参考,将煤矿采空区山体诱发崩塌地质灾害发生带来的不利影响降至最低程度。

采空区群链式失稳灾害关键影响因子识别评估

为准确全面地分析识别采空区群链式失稳灾害的影响因素,基于模糊DEMATEL-ISM模型与云模型方法结合链式灾害理论,选取23个因素构建指标体系。首先用模糊DEMATEL-ISM模型识别出关键影响因素及其中心度δi;再将δi利用正向云发生器生成相应的云数字特征来对采空区失稳链式灾害影响因素的作用强度进行评估。结果表明,最本质的影响因素为地质构造,作用强度等级最高的分别是致灾因子强度、顶板暴露面积和采空区体积,其δi标准化值分别为0.984,0.967和0.911,作用强度评估结果为Ⅴ级。用该方法对二级指标的评估结果与传统DE-MATEL-云模型评估结果进行比较,得出该方法能更好地解决分析过程中存在的模糊性和随机性问题。

急倾斜煤层老采空区地基稳定性评价

为了保障采空区地表土地高效利用,掌握采空区地基稳定性现状对后期城市规划、确保人民生命财产安全意义重大。以唐山市某煤矿下伏急倾斜煤层老采空区为研究对象,在明确老采空区地质条件、煤层开采情况下,综合采用瞬变电磁法、三维高密度电法探测手段,并在重点区域布设钻探工程加以验证;结合本地实际经验及地质调查成果资料,运用概率积分法计算得出研究区地表残余变形,进而掌握研究区地基整体稳定性。结果表明:①研究区内存在多处残留采空空洞,其分布特征与煤层露头分布走向相关性较好;②研究区未来地表沉降变形将以残余变形为主,地表最大残余下沉量为300.68 mm,地基稳定性为欠稳定—基本稳定。鉴于采空区分布及地表残余变形计算结果,综合分析认定研究区地基稳定性较差,为保证土地后续安全利用,需采取高效治理措施。该研究方法可为急倾斜煤层老采空区探测及地基稳定性评价提供技术参考。

基于改进YOLOv8的煤矿火灾检测算法

为了解决煤矿火灾检测算法模型参数量较大、推理交互时间较长、错检和漏检率较高等问题,提出了一种YOLOv8-VPC深度学习模型的煤矿火灾检测算法。用VanillaNet替换主干网络,降低模型的复杂度,减小模型的计算量;加入ParNet机制,降低计算复杂度;在Neck区域加入上采样操作CARAFE,提高融合特征的质量,提高检测性能;提出GIoU为损失函数,加入了一个ground truth和预测框,提升了预测框和检测的准确率。为了验证算法的可行性,选取收集到的火灾烟雾数据集,进行训练和验证。结果表明:对比YOLOv8n模型,YOLOv8-VPC算法的平均精度均值(mAP)@0.5提高了13.9%,参数量保持不变,且对物体的检测效果更好。

三维地质雷达与三维地震在矿区地面塌陷隐患检测中的应用

地面塌陷作为一种常见的地质灾害,在地下矿山采空区或岩溶地区尤为突出。本文探讨了三维地质雷达技术与三维地震技术在矿区地面塌陷隐患检测中的应用。首先介绍了该地区地质情况和地面塌陷事件的背景,其次详细阐述了三维地质雷达技术和三维地震技术的原理、特点及其在地质灾害监测中的应用。通过对地质雷达参数设计与调整、数据采集与处理方法的讨论,揭示了这些技术在地面塌陷隐患检测中的重要作用。文章最后指出,综合运用地质雷达和三维地震技术可以提高地质灾害监测的精度和效率,为地面塌陷隐患的及时发现和预防提供技术支持,这对于构建安全、稳定的社会环境具有重要意义。

煤矿采空区分布特征对公路隧道施工力学响应研究

公路建设的快速发展使得其以隧道形式穿越煤矿采空区的地质问题日益突出。以重庆某穿山公路隧道项目为依托,采用有限元分析方法,研究了既有煤矿采空区与隧道相对位置及尺寸对公路隧道施工力学响应的影响规律。结果表明:随着采空区与隧道竖向距离增大,采空区围岩应力值逐渐下降,随着采空区厚度和长度增大,其围岩的拉、压应力均呈增大趋势,但并未发生拉裂破坏;采空区围岩变形以竖向沉降为主,最大水平位移与最大竖向位移的比值约为0.25;隧道结构的最大应力和变形值均随着采空区与隧道竖向距离,采空区厚度和长度的增大而减小,隧道结构左右两侧呈非均匀变形;边坡安全稳定系数Fs随采空区与隧道相对距离、采空区厚度和长度的增大而增大,其中相对位置变化对Fs影响最为显著。