Combustion mechanism and control approaches of underground coal fires:a review

With the large-scale mining of coal resources,the huge economic losses and environmental problems caused by underground coal fires have become increasingly prominent,and the research on the status quo and response strategies of underground coal fires is of great significance to accelerate the green prevention and control of coal fires,energy conservation and emission reduction.In this paper,we summarized and sorted out the research status of underground coal fires,focused on the theoretical and technical issues such as underground coal fire combustion mechanism,multiphysics coupling effect of coal fire combustion,fire prevention and extinguishing technology for underground coal fires,and beneficial utilization technology,and described the latest research progress of the prevention and control for underground coal fire hazards.Finally,the key research problems in the field of underground coal fire hazards prevention and control were proposed in the direction of the basic theory,technology research,comprehensive management and utilization,with a view to providing ideas and solutions for the management of underground coal fires.

Risk prevention and control strategies for the severely affected areas of snow disaster in the Three Rivers Source Region(TRSR), China

Historically,frequent and heavy snow disaster(SD)has caused serious livestock death and casualties,resulting in a devastating impact on animal husbandry development in the Three Rivers Source Region(TRSR).From winter in 2018 to spring in 2019,the largest SD occurred in this area over the past 10 years,especially in core zones of the Lancang River Source Region.Field research results show that the main causes of the major SD include weak infrastructure(i.e.,roads,communications,warm sheds,and insufficient forage reserve),low rate of domestic animals for sale before the SD,and low loss settlement rate.SD occurrence could furtherly reduce the ability of disaster prevention,mitigation and relief of disaster loss.In the future,heavily affected SD areas should improve the forecasting ability of snowfall incidents,strengthen infrastructure construction,implement grass and livestock balance strategies,optimize livestock structure,improve loss settlement rate,and develop a modern compound model of animal husbandry development model that combines breeding,slaughtering and deep processing of animal product.

Study on regional stratagem for coal mine disasters control and prevention in China

The regional strategy study was aimed at coal mine disaster control and prevention,which deepens and enriches the macro-strategy of coal mine disaster control andprevention,and provides an important support for the rapid and healthy development ofthe regional coal industry.The country was divided into 4 regions:Northeast,North,Southand Xinqing.In view of the regional status of coal mine disasters,the regulation and developmenttrend of regional coal mine disasters were analyzed,the outstanding problemsand key factors were identified,and the general thoughts on regional coal mine disastercontrol and prevention were put forward.

Innovation in Bio-disaster Prevention and Control Mechanism after Forest Tenure Reform at County Level

Taking Youxi County of Fujian Province as an example,the author introduced basic situations of new bio-disaster prevention and control mechanism for forest resource protection and social service works after the forest tenure reform.Then,the author analyzed new problems faced by bio-disaster prevention and control in forestry.Finally,the author present the existing problems of bio-disaster prevention and control at the county level from five aspects:innovating upon plant quarantine management mechanism;innovation upon survey methods and service modes of bio-disaster monitoring;strengthening and improving construction of bio-disaster monitoring and forecasting network;innovating upon management system for bio-disaster prevention and control;speeding up construction of service system for social prevention and control of bio-disasters.

Basic Works of Flash Flood Disaster Analysis and Assessment in Rucheng County of Hunan Province

The method and experience of basic work of flash flood disaster analysis and assessment in early period are introduced in a case of Rucheng County,Chenzhou City,Hunan Province,containing analysis of general situation in county region,excavation of working map information,determination of assessment object list,examination of investigated data,and standardized arrangement of data. Finally,the suggestions for basic work of analysis and assessment are given,which could provide the references for implementing analysis and assessment work of flash flood disaster in other regions.

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。

采空塌陷区隧道病害机理与防控研究现状与展望

我国是煤炭生产大国,煤炭开采造成了大量采空塌陷。随着公路铁路网不断加密,在山西等采煤大省,越来越多的交通隧道不得不穿越煤矿采空塌陷区。采空塌陷区岩层破坏剧烈、变形量大且持续时间长,是隧道工程建设与运营的重大安全隐患,系统研究采空塌陷区隧道灾变机理与防控技术是隧道工程建设与运营安全的重要保障。通过分析文献报道的工程案例,总结了采空塌陷区隧道的主要病害类型及其灾变机理,回顾了塌陷区采动岩体长期变形预测方法与隧道灾变预测方法,介绍了塌陷区采动岩体变形控制方法与穿越采空区隧道围岩处治方法。在此基础上,分析了采空塌陷区隧道灾变与防控技术研究中存在的突出问题,并对亟待研究的方向进行了展望。

水-气耦合下的土质边坡稳定系数场分析

传统边坡稳定性分析方法仅对潜在滑动面进行整体稳定性评估,无法获取各点的安全系数.基于稳定系数场理论,综合考虑水-气耦合作用,对降雨条件下边坡稳定性进行分析.结果表明:1)稳定系数场法能够直观地体现水-气耦合作用下边坡的具体破坏区域,得到各点的安全系数;2)孔隙气压力对边坡降雨入渗有一定阻碍作用,并且随着降雨时间的推移阻渗效果愈明显,相同条件下降雨40 h时,两相流湿润锋深度较单向流减小了28.6%;3)相同条件下,考虑水-气耦合作用将降低边坡稳定性,以降雨40 h为例,两相流边坡失稳面积约为单向流的1.7倍.因此,在实际工程中对边坡稳定性分析时考虑水-气耦合作用,工程偏于安全.

一种煤矿顶板灾害防治知识图谱构建方法

目前煤矿顶板灾害防治措施决策及事故原因分析等过程主要依赖人工经验,智能化水平较低。顶板灾害防治知识图谱可整合顶板灾害防治知识和经验,辅助顶板灾害事故原因分析和顶板灾害防治措施决策。提出了一种煤矿顶板灾害防治知识图谱构建方法。采用本体方法完成煤矿顶板灾害防治知识建模,将顶板灾害防治领域的概念分为矿井地质类、开采技术类、防治措施类和事故表征类,将概念之间的关系定义为使用、引发、易发、治理、预防和适用,为煤矿顶板灾害防治知识抽取(实体抽取和关系抽取)奠定基础;结合煤矿顶板灾害防治领域文本存在大量嵌套实体和关系之间存在实体重叠的特点,确定了基于跨度的实体抽取方法和基于依存句法树引导实体表示的关系抽取方法;构建了顶板灾害防治领域语料库,采用Neo4j图数据库存储数据,为顶板灾害防治知识图谱的应用提供数据来源支撑;展示了煤矿顶板灾害防治知识图谱局部构建结果,说明该知识图谱可辅助顶板灾害事故原因分析和防治措施决策,从而提高顶板管理的智能化水平;指出基于该知识图谱,结合自然语言处理和知识推理等技术,可实现顶板管理知识问答。

新阶段海河流域防洪重点内容与举措思路

海河流域水系复杂、暴雨洪水集中,极易形成洪涝灾害,防洪任务重。回顾了2008年海河流域防洪规划实施情况,分析了京津冀协同发展、雄安新区建设等国家重大战略的实施以及水利高质量发展、防灾减灾救灾新理念、应对气候变化对流域防洪减灾能力提出的新要求,全面梳理了本次防洪规划的重难点问题,提出了完善流域防洪体系的思路举措。

明代疫病与防治

从地方志“祥异”“灾祲”“灾祥”“灾异”等目记载来看,明代疫病频发。疫病大规模流行引起朝廷的重视,采取相应的措施进行防治;局部传染也必然引起官府重视,尽可能地实行自救。因为疫病频发,以医治为重点救助制度逐渐完善。由于对疫病的危害认识不足,往往忽略预防,更由于官办医疗机构大多废弃,医疗技术的落后,民间巫觋有很大的活动空间,再加上朝廷疫病祈禳制度,地方官府与民间大规模驱疫活动频繁,使疫病防治难见成效。朝廷与官府虽然重视民间力量的参与,对乐善好施者予以旌表,但也难免摊派,更由于缺少医药知识,民间力量难以发挥作用。明代疫病防治制度化过程漫长,其利弊得失值得研究与总结。

膨润土基矿物材料特性与煤矿典型灾害治理(Ⅱ):工程应用实践

为了探索膨润土基系列治灾材料在不同煤矿灾害场景下的应用效果,改性研究实现全周期触变封堵新生裂隙的瓦斯钻孔液相封堵材料,高保水、强隔氧的复合纳基膨润土类防灭火材料,高潮湿环境下分散性好且不易结块的抗团聚-结壳粉体抑爆材料,导热系数低、吸附性强、回弹量小的深井巷道隔热层材料和多孔性增强的改进型吸附井下有毒害气体净化材料,并进行工程应用实践。结果表明:膨润土基改性材料具有良好的治灾效果,在煤矿灾害治理中取得较为突出的应用价值。

基于轨迹计算的落石风险评估与防护措施决策研究

崩塌落石作为常见地质灾害之一,为探索验证简便可靠的风险评估手段,文中根据工程自身需求和特点,选择形式简洁的轨迹计算法评估落石风险。通过运动学公式进行程序化设计,讨论计算参数的合理取值,用大量计算数据模拟落石在坡面运动过程中的特征,给出落石风险评估结果,并制定出以主动防护为主的防治策略。

油田企业洪水灾害防控与处置恢复对策

油田企业作业地域分布辽阔,面对的自然灾害种类多、风险高,洪水灾害是对油田企业的生产设施和作业现场影响最为严重的灾害之一,且其引发的次生灾害会带来一系列的环境污染和财产损失。文章梳理总结了油田企业常见的洪水灾害类型和灾害特征,并结合油田企业实际情况,从重要生产设施和重要作业场所入手,研究如何做好洪水灾害防控、开展灾害应对处置,提出企业防洪应急工作要求,以在灾后尽快恢复作业和生产。

我国不同类别煤层顶板水害致灾机理与防控路径

我国是世界上成煤和赋存条件最复杂的国家,煤层顶板水文地质条件的多样性和复杂性,采动覆岩裂隙场与渗流场耦合的相互性和时变性以及煤层顶板突水的独特性和危害性,造成顶板水害是我国尤其是西部煤矿区的主要矿井灾害之一。为了更好地认识顶板水害和推广现有技术和探索新技术防控此类矿井灾害,在全面分析近年来我国煤层顶板水害事故规律与顶板充水含水层的赋存条件、突水模式、动力特征、力学行为等基础上,系统划分了顶板水害的类型、特征、主要类别的致灾机理及梳理了现有顶板水害的防治技术,并展望了未来顶板水害防治领域的发展方向。研究发现:①顶板水害主体架构包括巨厚基岩含水层涌(淋)水、薄基岩弱胶结层水-砂耦合溃涌、离层空间蓄水储能突水、天窗补给型突水、围岩烧变增透致突等5种类别,集中分布于秦岭—淮河沿线以北地区,陕、蒙、宁是顶板水害主要聚集地。②采动诱发巨厚基岩含水层下覆岩原生裂隙互馈-贯通发育“Z”型离层空间,导致采场出现大面积涌(淋)水现象;基于复合关键层破断力学条件,阐明了薄基岩弱胶结层水-砂耦合溃涌致灾的动力源;构建了离层失稳突水临界判别准则,将离层突水划分为静载扰动、“动+静”载复合扰动、复合煤层开采重复扰动3种模式;红土隔水层缺失及红土薄弱区采动劣化损伤是产生天窗越流补给的主要根源;围岩烧变增透,孔隙度增大,接受临近水源补水后形成新的含水结构体,在采动诱发下烧变岩水涌入采场发生水害事故。③梳理了当前煤层顶板水害“探-放-治”三位一体的解危防控技术体系,提出了井上下共轭联动、钻-采(掘)高位协同地质勘探系统,以防治水“三区”划分为导向的地质保障工作,“煤-水-生态”多目标齐抓共管的绿色开采和防治水理念,以及数智化、透明化矿山水文地质灾害信息维护系统等未来发展方向。

交叉学科视角下的综合灾害风险防范凝聚力模式与优化路径

综合灾害风险防范凝聚力模式是凝聚力在应急管理领域的应用,在综合防灾减灾救灾中发挥着重要的作用。加强对综合灾害风险防范凝聚力模式的研究既是应对自然灾害和突发事件的需求,也是总结和优化中国综合减灾模式的需求。该文综述了不同领域凝聚力的研究特征,梳理了不同领域凝聚力的作用机制和逻辑关系,阐述了综合灾害风险防范凝聚力运作的中国实践。研究发现:①综合灾害风险防范凝聚力模式运行受到灾害经济学、政府治理体制机制和社会网络的影响。②综合灾害风险防范凝聚力模式与灾害韧性和应急管理能力在主体特征、运作逻辑和灾前、灾中、灾后三阶段的任务有明显区别。③综合灾害风险防范凝聚力模式受到多个因素的影响,包括多元主体的利益取向、主体特征及其之间的关系和规章制度的完善程度等。提高综合灾害风险防范凝聚力模式运作效率的路径包括增加多元主体参与渠道和完善非政府主体参与的奖励机制、提高资源分配公平度、适当放权和完善监督机制、加强防灾减灾常态化建设、推动综合减灾的“举民体制”建设。

基于复杂网络的火后泥石流成灾机理的建模方法

为更加全面地对火后泥石流致灾因素进行定性分析,达到灾害防控目的,基于复杂网络理论,通过梳理既有的致灾机理研究,萃取了包含致灾因素和过程事件在内的39个节点,建立了火后泥石流触发网络。随后,基于有向网络的结构特点拓展了综合度的概念,并通过综合出(入)度、中介中心性、连边脆弱度3项复杂网络拓扑特征提出了节点风险扩散度指标(NRD)用于评估网络中的关键节点。最后,以3种攻击方式针对PDFTN,对比该网络的连通度变化,以验证NRD识别结果的有效性。结果表明:NRD能够有效识别出有向网络中的关键节点,其中NRD识别出的火后泥石流关键致灾因素为地表径流,该结果与现有研究结论一致。因此,致灾因素对火后泥石流灾害结果的影响可以通过本文提出的NRD指标进行有效表征,从而为火后泥石流灾害防控提供辅助决策依据。

城市地下空间水灾害防治若干科技问题研究展望

在综述国内外城市地下空间水灾害状况和防灾研究现状的基础上,梳理了研究成果及案例分析,将城市地下空间遭受的水灾害性状归纳为两大类型问题:一类为地表洪涝灾害导致的地下空间水淹灾害,另一类为工程活动或周边水环境特征变化导致的水灾害。解析了城市地下空间内、外部水灾害环境关联响应关系。基于城市地下空间水灾害分布的复杂性,从灾害成因的关键要素和耦合响应关系入手,总结了当前国内城市地下空间水灾害防治存在的一些共性科学难题和技术瓶颈,多目标多层面分解地下空间水灾害防治科学问题和关键技术路线,系统性提出了应该重视和加强研究的若干科技问题及解决路径。并从科学问题、关键技术和解决措施三方面展望城市地下空间水灾害防治领域的科技发展。

岩溶区地下水数值模拟分析及开采方案比选

数值模拟是解决地下水开采评价问题的有效途径之一。为安全高效开发岩溶塌陷区地下水资源,以山东省临沂市岩溶区为例,根据水文地质调查分析,充分掌握了岩溶区地下水补给规律、运移规律、分布规律,在此基础上,选取合理模拟范围,建立数值模型,开展多方案地下水动态演化数值预测分析,据此来分析评价最优开采方案。研究结果表明:方案一岩溶塌陷危险性较高,数值观测孔水位在第1279 d、第1644 d、第2019 d和第3105 d时,水位降至灰岩顶板标高39.9 m以下,将引发岩溶塌陷风险;方案二则较安全,数值观测枯水期水位接近灰岩顶板标高,既达到地下水开发利用潜力的标准,又可保证生态地质环境安全,因此,建议采用方案二。开采过程中预警区水位应位于基岩顶板标高以下,以避免岩溶塌陷发生。本文研究结果可为类似塌陷区的科学开采提供参考。

基于瓦斯防治工程的隐伏构造勘查与瓦斯异常区域预测

隐伏构造勘查与瓦斯异常区域预测研究是瓦斯灾害防治工程的基础。根据中国煤矿生产法律规章,开采具有瓦斯灾害危险的煤层前,必须实施瓦斯抽放工程。通常,地质异常区域即是瓦斯灾害危险区,构造应力场和采动应力场的叠加会扰动煤体并加压瓦斯。为精准定位地质异常区,评价其瓦斯致灾潜能,提出了一种基于瓦斯抽采工程进行瓦斯异常区域勘测的研究方法。该方法利用抽采钻孔参数和施工记录,采集钻孔数据并计算煤层顶底板控制点坐标,进而利用二维投影图件及三维应力场模型对隐伏地质构造(如小的断层、褶曲、局部煤厚异常变化等)进行勘查和预测;通过分析小型地质构造周围的附加应力场,并对瓦斯致灾潜能进行动态预测。应用该方法,可以对地质异常区进行精细调查,揭示采煤工作面瓦斯地质演化的一般规律。其研究结果为高瓦斯或突出煤层瓦斯灾害防治措施优化设计及有效实施提供科学依据。