Mechanism,prevention,and control of mining-induced dynamic disasters in underground metal mines in China:Challenges and solutions

Metal mineral resources play an indispensable role in the development of the national economy.Dynamic disasters in underground metal mines seriously threaten mining safety,which are major scientific and technological problems to be solved urgently.In this article,the occurrence status and grand challenges of some typical dynamic disasters involving roof falling,spalling,collapse,large deformation,rockburst,surface subsidence,and water inrush in metal mines in China are systematically presented,the characteristics of mining-induced dynamic disasters are analyzed,the examples of dynamic disasters occurring in some metal mines in China are summarized,the occurrence mechanism,monitoring and early warning methods,and prevention and control techniques of these disasters are highlighted,and some new opinions,suggestions,and solutions are proposed simultaneously.Moreover,some shortcomings in current disaster research are pointed out,and the direction of efforts to improve the prevention and control level of dynamic disasters in China’s metal mines in the future is prospected.The integration of forward-looking key innovative theories and technologies in the abovementioned aspects will greatly enhance the cognitive level of disaster prevention and mitigation in China’s metal mining industry and achieve a significant shift from passive disaster relief to active disaster prevention.

降雨诱发滑坡的NPR锚索控制机理及临滑预警

为研究降雨滑坡的控制及临滑预警技术,以熊家山滑坡为原型,通过分析边坡变形的时空特征,设计了相似模型试验.以普通预应力锚索(简称PR锚索)和NPR锚索为加固材料,运用高速摄像机、孔压、土压和锚索力传感器,分析了降雨诱发的滑坡规律和锚索控制机理,并结合现场试验探究了滑坡牛顿力变化规律.结果表明:孔隙水压力突降与边坡局部滑塌近似同步;NPR锚索力突降,边坡内部产生局部变形;PR锚索因无法承受大变形被拉断失效,而NPR锚索凭借恒阻大变形特性产生高应力吸能控制功能,促使边坡达到二次平衡状态;NPR锚索在滑坡前表现出明显的“先突增,后突降”的变形-临滑动力学规律;现场试验揭示了滑坡全过程牛顿力演变规律,提前7.5 h发出临滑预警.

赣东北丘陵地区县域耕地非农化和非粮化驱动机制及预警

[目的]探究江西省上饶市铅山县耕地非农化和非粮化的空间分异特征及其驱动机制,模拟土地利用变化格局以作出预警,为严格落实耕地用途管制措施提供科学依据和决策支持。[方法]以铅山县2017年和2021年的土地利用数据为基础,利用空间计量模型识别耕地非农化和非粮化的驱动机制,借助PLUS模型预测耕地变化情况,根据预测结果进一步划定预警级别。[结果](1)铅山县耕地非农化和非粮化空间分异特征明显,耕地总体变化率和非粮化率高值区聚集在县域北部的河谷平原和南部的武夷山北麓山区,低值区分布在县域东西两侧;耕地非农化率高值区分布较为零散,低值区相对连片。(2)耕地利用等级和人均耕地面积是抑制耕地非农化的重要因素,城乡梯度、道路密度与非农化率和非粮化率呈正相关,人均建设用地面积、耕地后备资源对非农化率存在正向影响。(3)多情景模拟结果显示,自然发展情景下建设用地扩张导致耕地数量大幅度减少,耕地管制情景下耕地连片性提高,生态保护情景下存在林地挤压耕地资源的情况。(4)铅山县耕地非农化处于适度预警以上的行政村主要聚集在县域南部乡镇,耕地非粮化预警级别的高值区普遍集中在县域北部乡镇。[结论]未来应积极推进高标准农田建设,建立耕地保护补偿机制,提高乡镇集约节约用地水平,开展全域土地综合整治,完善耕地流转制度,落实耕地“占补平衡”和“进出平衡”的耕地用途管制措施。

煤岩瓦斯复合动力灾害监测预警与防控技术研究进展

煤岩瓦斯复合动力灾害是深部煤炭开采的重大安全隐患,探明其致灾机理、发展监测预警及防控技术是防治关键。提出了煤岩瓦斯复合动力灾害防治“四面体”理论,即分别从灾害分类、灾害机理、灾害预警、灾害防控4个层面概述煤岩瓦斯复合动力灾害研究进展。总结了以能量释放主体、初始瓦斯压力、载荷条件为主的复合动力灾害类型划分依据;梳理了理论分析尺度和实验室尺度下的复合动力灾害机理研究进展,发现应力路径、微裂纹动态演化和煤岩赋存地质因素临界指标是致灾机理研究的关键;概述了以前期灾害前兆信息判识、中期灾害前兆信息采集、后期灾害一体化监测预警为主线的复合动力灾害监测预警技术研究进展;揭示了复合动力灾害消能减灾一体化防控技术和多尺度分源防控关键技术科学内涵。在此基础上针对两淮矿区灾害特点,提出了深部强动载条件下复合动力灾害智能判识与预警方法和分区协同防控方法。基于当前研究进展,提出了煤岩瓦斯复合动力灾害研究亟待解决的问题,助力实现深部煤炭安全、精准、高效开采。

宿迁市河流生态水位管控目标与预警机制分析

针对宿迁市近年水环境保护与水生态修复实践,阐述了宿迁市开展的第一批及相关重要河道生态水位制定情况与实施政策,分析了河道生态水位管理的工程调度原则与预警机制方案设计等技术内容,提出了河道生态水位管控目标保障措施。相关技术方法对构建完善的生态水位目标管控长效机制,提升宿迁市河湖水生态环境质量具有重要决策参考价值。

外来水生生物入侵的现状、影响及防控对策

人类活动和气候变化加剧了非本地物种在全球范围内的跨区域传播,导致外来生物入侵事件日益严重,已成为全球化的生态、经济和国家安全领域的重大问题。其中,水生入侵生物因其形态多样、隐蔽性高和入侵途径多样等特点,较陆生生物更加难以监测预警和防控。近年来,随着全球化的步伐加快,中国水生生物入侵日益严重,但相应的入侵机制研究相对薄弱,防控技术研发亦显不足。因此,本文综合梳理了中国水生生物入侵现状,并深入分析其带来的经济、生态和安全影响。在借鉴中国陆地生物入侵领域的研究成果和防控有效措施的基础上,分析了中国水生生物入侵防控面临的关键问题,并在入侵机制研究、关键技术研发和法规政策等方面对中国水生生物入侵防控提出了具体建议。本文系统分析并展望了中国入侵水生生物的现状和未来研究重点,旨在为国家生物安全规划以及任务决策部署提供参考依据。

城市防洪排涝智能调度系统的应用

我国防洪排涝信息化尚处于初级阶段,在数字化、互联网、物联网等技术高速发展的背景下,如何将最新信息化技术成果应用到城市防洪排涝行业,是城市排涝行业科技工作者面临的一个迫切需要解决的问题。文中通过南方某城市防洪排涝信息化建设案例,介绍了该城市排涝信息化系统的总体结构、建设内容、主要创新点及实际应用情况。该系统通过可视化调度、“一点一方案”气象精准预测、管网液位与雨量关联分析等信息化平台的建设,实现了对区域内涝风险的精准预测和快速应急调度,提高防洪排涝工作效率,减少积水内涝发生,推动了防洪排涝工作的信息化与智能化,确保了城市安全及高效、可持续发展。

决口险情监测系统在防汛抢险中的应用

近年来受强降雨等天气影响,河流湖泊长时间高水位运行,河湖堤防易发生决口险情。为及时进行险情防汛预警,以江苏省防汛抢险训练中心演练区决口险情监测为例,采用决口险情监测系统进行防汛监测模拟演练。结果表明,该决口险情监测系统能有效采集并传输监测数据,为防汛指挥部提供决策依据。系统可操作性强、准确性高,可进一步推广应用至类似防汛应急部署工作中。

下坂地水库监测预警与防洪调度方案分析

水库水情监测预警是水库防洪调度、大坝安全、防汛指挥决策的重要手段和关键环节。下坂地水库为大型水库,为增强水库应对突发事件和洪水灾害的能力,基于下坂地水利枢纽基本概况和水情监测存在问题,文章在分析塔什库尔干河洪水特性和水情监测预警预报系统构成的基础上,对下坂地水库预警预报方案进行了探讨。结果显示,构建水文、气象、水库联合监测的四级预警方案,可以科学有效地应对水库不安全事件,可供类似工程进行借鉴。

基于PLC的煤炭胶带机智能振打系统设计实现

振打电机的应用可解决胶带机漏斗堵煤问题,从而有效避免造成生产中断、设备损坏等严重后果。针对煤炭胶带机振打电机在实际应用中因启动滞后而导致防堵煤效果不佳的问题,经现场实际分析其主要原因包括振打电机控制方式单一、自动化程度不足、预警机制效果欠佳以及人为影响因素过大等,由此提出1种基于PLC控制系统的煤炭胶带机设备改造方案,通过线路改造和优化编程设计,将原振打电机改造升级为基于PLC的智能振打系统,增加远程控制、大料流预警机制以及煤种黏度预设等功能,实现运行全过程的自动化控制。经改造后的智能振打系统性能可靠、自动化与智能化程度高,投入实际使用后,胶带机堵煤风险得到有效预防和控制,提升了振打电机的运行效率和稳定性,同时减轻人力劳动负担,降低维修、维护成本,为煤炭作业提供重要保障。

餐饮行业食品安全智慧管控研究

本文探讨了餐饮行业食品安全智慧管控的现状、挑战及应用潜力,并提出了具体的智慧管控应用措施,旨在有效提升食品安全管理水平,保障消费者健康。

我国大麻类毒品犯罪侦防困境及其破解路径

近年来,国际大麻合法化浪潮逐渐蔓延开来,不断冲击着世界各国的禁毒防控体系,也给我国禁毒工作带来了冲击。如今,我国大麻类毒品犯罪呈现出主体多元、手段隐蔽、毒品来源广泛等特点。这给该类犯罪的侦查与防控带来了诸多困境,譬如,缺乏有效的案件线索、侦查取证困难、阵地防控薄弱等。为有效应对大麻类毒品犯罪斗争新形势,我国应从优化侦查预警机制、强化侦查基础工作、探索具有针对性的侦查取证模式、完善大麻类毒品犯罪的侦查阵地防控四个方面破除此类犯罪的侦防窘境。

我国煤岩动力灾害研究进展及面临的科技难题

随着我国浅部煤炭资源日益枯竭,煤矿开采转向深部将成为保障我国能源需求的新常态。针对深部煤炭资源开采面临的煤与瓦斯突出、冲击地压及其复合动力灾害等问题,分析了我国煤岩动力灾害机理研究进展,阐述了煤岩动力灾害评价和监测预警关键技术,总结了煤岩动力灾害防治和风险管控措施及技术手段,提出了煤岩动力灾害预防及研究面临的科技难题和科学研究展望:在研究手段方面,研发能真实反映现场复杂地质条件、工程条件及其多场耦合作用过程的科研仪器,发展矿山动力灾害演化模拟与再现技术,揭示煤岩动力灾害的耦合演化机制;在危险区探测方面,进一步发展基于地球物理手段的工作面动力灾害危险区超前精细探测理论与技术,研发原位条件及采掘影响下煤岩层多参量时空分布钻测与反演技术;在风险评价方面,开展深部复杂地层和采掘工程耦合条件下灾害危险性评价关键指标及智能评价方法研究;在监测预警方面,建立煤矿多灾害融合监控预警平台,实现煤矿多灾害融合监控、智能预警和安全态势的准确分析;发展煤岩动力灾害的远程精准区域防治技术,实现煤岩动力灾害的超前区域防控;研究煤岩动力灾害事故数字化应急决策理论与关键技术,实现煤岩动力灾害智能应急决策。通过理论、技术及设备等系统研究,为实现动力灾害有效防控、保障煤炭资源安全高效开采提供保障。

我国主要农作物病害灾变机制与综合防控研究进展:2018年-2022年

2018年以来,我国在主要农作物真菌、卵菌、细菌、病毒和线虫病害的病原菌致病机制解析、寄主植物抗病机理研究、主要农作物病害监测预警及绿色防控关键核心技术研发与应用方面取得了系列重要进展,同时推进了抗病品种、纳米农药、免疫调节和生态调控等病害防控新技术与新产品的研发。根据国内外农作物病害综合防治科技发展趋势和中国农业高质量发展现实需求,我国需进一步重视农作物病害交叉学科前沿和新兴技术领域,聚焦保障国家生物安全和粮食安全的主责主业,强化农作物病害防控理论创新、技术创新,创制智能监测预警和绿色防控新技术、新产品,创新集成区域绿色防控和跨区协同治理技术体系,为实现高水平农业科技自立自强、支撑农业强国建设贡献植保力量。

我国露天矿粉尘防治理论技术近20 a研究进展与展望

近年来,国内在露天矿粉尘防治方面进行了大量深入的研究和实践,粉尘防治工作取得了较为显著的成效,但露天矿各生产环节粉尘至今仍难以彻底遏制,粉尘职业危害防治形势依然十分严峻。为了进一步完善露天矿粉尘防治理论并发展新兴技术,提升我国露天矿粉尘防治水平及效果,根据近20 a我国露天矿粉尘防治理论与技术取得的研究成果,详细阐述了露天矿各环节产尘机理及运移规律,系统总结了露天矿粉尘预测及监测预警技术,重点论述了露天矿粉尘防治技术研究进展,并提出了未来露天矿粉尘防治发展趋势。目前,国内学者分环节阐明了露天矿产尘机理,分析了各因素对粉尘运移的影响,采用各类非线性预测方法结合智能优化算法构建了多种粉尘浓度预测组合模型,开发了粉尘在线监测预警技术,逐步形成了粉尘监测云服务平台,提出了多方式协同精准控尘方法。但相关研究主要针对露天矿单一生产环节的粉尘,露天矿各环节产尘机理及粉尘运移规律需要系统、关联研究,适宜露天矿各生产环节的绿色、高效、经济抑尘剂有待进一步开发,露天矿粉尘精准监测技术有待进一步完善,粉尘智能防治技术及装备亟需攻关,粉尘危害风险分析及预警平台尚需探索构建。未来,需多学科、多手段协同推进各环节产尘机理及粉尘运移规律研究,研制绿色、高效、经济的抑尘剂,研发粉尘浓度高精度、宽量程、耐污染、连续在线监测关键技术及装备,研制露天矿粉尘精准智能防治技术及装备,构建粉尘危害风险大数据分析与预警平台。

煤矿灾害智能预警架构及关键技术研究

我国已初步实现对煤矿瓦斯、火灾、水害、顶板、粉尘五大灾害的监测报警或预警,但智能化水平较低,不具备自我分析和决策能力。在智慧矿山概念框架下,阐述了煤矿灾害智能预警的内涵,提出了灾害智能预警的感知数据精准化、预警模型智能化、预警防灾协同化、应急决策高效化4个方面的特征。设计了煤矿灾害智能预警总体架构:由感知控制层、传输层、存储分析层和应用层4个层级组成,可实现对各类灾害的智能预警和智能管控;采用统一标准、统一采集、统一存储、统一分析、统一展现的数据处理原则,实现灾害智能预警多源异构数据共享与深度挖掘利用,从而解决数据孤岛、数据烟囱等问题。基于煤矿灾害智能预警总体架构,设计了灾害智能预警业务流程,为灾害智能预警设计提供参考。总结了煤矿灾害智能预警关键技术,包括瓦斯、火灾、水害、顶板、粉尘精准监测预警技术和灾害融合智能预警技术,分析了各关键技术难点及发展方向。以青龙寺煤矿灾害智能预警平台为实例,展示了灾害智能预警技术在监测监控、灾害预警、应急救援、分级管控等方面的应用效果。提出应深入研究灾害精准感知技术及装备、多场耦合致灾机理、预警模型自学习自适应技术,以实现高级阶段的灾害智能化预警。

崔木煤矿冲击地压高效防控技术体系

为解决崔木煤矿面临的冲击地压灾害难题,围绕冲击地压机理、监测技术、区域和局部精准防控技术等开展系统研究,建立了冲击地压高效防控技术体系。研究表明:明确多因素叠加影响下冲击地压类型及其诱发机理,为灾害探测预警与防治奠定了基础;冲击风险源精准判识预警技术,提高了冲击危险预测预警准确性;战略性开拓开采优化设计以及工作面采前风险科学评估和防冲方案设计,从源头上降低了冲击地压发生风险;采中动态监测预警和防控技术,实现动态预警、卸压解危、效果检验、动态调控开采速度以及提升矿井防冲匹配能力等,减少了监测与治理的盲目性,保证了21309、22311、22306等工作面的安全开采。研究可为国内外矿井的冲击地压治理提供重要参考。

基于边缘计算的变电站风险预警管控系统设计

为实现变电站风险预警的实多维度管控,设计基于边缘计算的变电站风险预警管控系统。感知层通过物联网设备采集变电站设备的运行相关数据,利用边缘设备和外部设备之间的通信传送数据至边缘层;边缘层接收数据后,通过通信协议解析该数据,完成数据的一致性,包装云服务下行数据传送至云计算层;云计算层利用云计算计算和分析变电站设备数据并传送至应用层;应用层采用支持向量机算法建立风险预警机制划分风险数据的属性、获取预警值,在此基础上,通过Logistic回归风险预测模型预测预警值对应的风险情况,得出故障发生概率完成变电站风险预警,同时将预警结果呈现在可视化界面,并由控制通道管控相应的风险预警。测试结果显示:系统的通信抖动结果均在15 ms以下,能够实现风险概率的计算,获取变电站各类风险预警数量,具备良好的工作能效,能多维度实现变电站风险预警管控。

大藤峡工程风险管控“六项机制”实践应用

大藤峡水利枢纽工程准备期、筹建期、主体工程施工期“三期叠加”,工程建设与生产运行交织,安全风险管控难度大。分析了工程面临的主要安全风险,结合风险类型及风险管控“六项机制”要求,构建了包含查找、研判、预警、防范、处置、责任机制的大藤峡工程风险管控“六项机制”体系及安全管理平台,介绍了平台的框架及应用效果。

黄土丘陵沟壑区井工煤矿汛期水害应急对策研究

陕北矿区大多数为浅埋煤层群开采,煤炭开采后地表裂隙发育,塌陷区也分布显著,是汛期煤矿水害发生的主要影响因素之一,以国能神东煤炭集团有限责任公司榆家梁煤矿为研究背景,采用现场实测、统计分析等方法,通过分析黄土丘陵沟壑区地质地貌特征、降水对地下水的影响以及汛期水害致因因素等,提出了防治思路和对策。研究表明,矿区汛期降雨是水害发生的主要原因之一,主要表现为对地表河流补给、对老空水和烧变岩水的补给引发山洪暴发,在局部低洼区域形成积水,依据水害诱因提出了建立灾害性天气预警机制,开展隐蔽致灾因素排查的治理与预防工作思路,为类似开采条件的煤矿防汛工作提供参考。