Research of Risk Identification and Prevention of Underground Pressure Pipelines Damage Caused by External Disturbance

External disturbance is an important cause of underground pressure pipeline damage,which leads to accidents,and it is crucial to study the risk of damage caused by external disturbance and come up with proper prevention and control measures.We reviewed literature on risk identification of underground pressure pipelines damage due to external disturbance was conducted,and a list of risk factors was formed.Based on the list of risk factors,fault tree analysis was carried out on underground pressure pipelines damage caused by external disturbances,and risk prevention and control measures were proposed through the calculation of minimum cut sets,minimum path sets,and structural importance,in hopes of providing reference for the normal operation of underground pressure pipelines.

高水温-地温异常形成机理及水害防治技术研究

探讨了岩石热物理力学性质、地层岩性、地质构造、地下水活动等因素对研究区地温分布的影响,明确了研究区水温、地温异常的形成机理,提出了研究区水害防治对策。5号煤层底板砂岩高温水的补给量有限,目前开采仍以分布式疏降为主,因此结合1号煤层的开采情况,实施了底板超前探查和加固工程,以保证煤矿的安全开采。

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。

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。

王庄煤矿矿井水水化学分析及水源识别关键技术

针对王庄煤矿矿井充(突)水水源种类多、临时突水点水源判别存在困难的问题,本文以王庄煤矿142个突水点水样水质分析结果为基础,对各水样的水源做了系统分析,详细划分出影响王庄煤矿安全生产的主要充水水源,即二叠系砂岩裂隙水、太原组薄层灰岩水、奥灰水及采空区(老窑)积水。基于改进后的Fisher水源判别基本原理,设计了王庄煤矿矿井水水源识别系统,实现了临时突水点水源的快速识别。

东峰矿8101工作面并行电法探测顶板富水区技术研究

煤矿开采过程中,煤层上覆采空区积水是造成透水事故的重要因素之一,严重影响下部工作面的安全生产。为了实现东峰矿8101工作面的安全生产,通过分析工作面的地质和水文地质条件,采用并行电法探查了8号煤层顶板不同高度的富水性,查明了上覆7号煤层采空区低洼地带呈“Y”字型分布。在上顺槽通尺350、370和390 m处向下顺槽方向顶板施工3个探查钻孔,对采空区积水进行疏放。成孔时的钻孔总涌水量为9.2 m^(3)/h,经过11 d的疏放,最终涌水量之和减小到0.8 m^(3)/h,实现了8101工作面的安全开采,为其它工作面探查顶板富水异常区提供了经验借鉴。

地球物理方法在煤矿水文地质勘查中的应用现状

地球物理勘探(简称“物探”)作为一种常用勘探手段,在煤田、水文、地质勘查中扮演着十分重要的角色,为煤矿开采、水文、地质保障发挥着至关重要的作用。近些年来,随着技术的不断进步,仪器装备的不断升级,物探技术的应用取得了长足的发展,越来越多的物探手段被应用到勘探找水、煤矿防治水等领域,有效的指导了水文地质工作。本文全面梳理了目前地球物理手段在煤矿水文地质工作中的应用现状,从方法分类及解决问题的范围角度出发,系统总结了整个水文物探技术体系,以期对广大同仁在今后煤矿水文地质工作时有所启发和借鉴,促进物探方法的应用。

污染地下水风险管控技术应用

本研究依托电解铝企业历史遗留环境问题,结合渣场及周边的环境调查、地质条件、水文特征、污染途径,对地下水污染进行预测模拟,对现行污染地下水及土壤风险管控技术从优缺点、场地适应性、施工方案、可实施性、工程造价等方面进行详细比选,择优以削源+阻隔+渗滤液抽出处理技术相结合,实现对渣场污染地下水及土壤风险管控。本案例实施可为污染地下水及土壤管控治理提供思路和借鉴,更好地解决遗留生态环保问题。

煤矿水害防治井下物探技术的选择与应用

煤矿水害是威胁煤矿安全生产的重大隐患。本文介绍了煤矿水害的类型及成因机理,重点分析了直流电法、瞬变电磁法和瑞利波探测法等井下物探技术在煤矿水害勘探中的基本原理及应用。通过不同物探方法的选择及综合应用,可有效探测含水层、采空区积水、废弃老窑积水分布和导水断层位置等,为煤矿水害防治提供重要的地质依据。但物探技术在实际应用中仍存在一定局限性,需进一步提高探测精度和有效性。

煤矿井下防治水分析

煤矿井下防治水是煤矿安全生产的重要环节。针对煤矿井下防治水技术进行研究,通过分析煤矿井下水害的成因、特点及对煤矿安全生产的影响,提出了井下水害预测、防治技术、排水系统、监测与预警等有效的防治水措施。

黄土地区公路涵洞水毁特征及防治措施分析

因黄土的湿陷性,黄土地区涵洞水毁破坏较其他地区更为严重。为研究黄土地区公路涵洞水毁特征,通过对实际工程涵洞水毁类型及发生的原因进行统计分析,从工程设计、施工、养护角度对防止黄土地区涵洞水毁关键点进行了归纳。研究成果可为同类型涵洞的设计提供工程依据。

新疆侏罗系煤层地下“水库”型水害防治实践研究

新疆地区侏罗系含煤地层广泛发育,其水害防治逐渐成为影响煤炭资源勘探开发的关键问题。通过对新疆侏罗系含煤地层赋存特征的总结分析,探讨了煤矿水文地质特点及水害要素,结合火烧区积水和老空区积水防治案例,提出地下“水库”型水害防治方案。研究表明,新疆地区探明矿区主要集中在6个片区,侏罗系煤层开采直接充水含水层主要为顶底板碎屑岩孔裂隙含水层,富水性弱,但在火烧区、老窑和采空区、断层破碎带易形成积水区,造成地下“水库”型水害。通过防治案例发现,采用地面物探和钻探验证确定积水区,利用井上下钻孔疏排的方式可以较好地解决水害威胁,确保煤矿安全生产。

瞬变电磁法在双鑫煤矿采空区的应用

雨季过后,河南双鑫煤矿井田内水文地质条件发生了很大变化,为查明煤矿开采范围内老旧采空区内部积水分布情况,决定在井田内开展地面物探工作。双鑫煤矿煤层埋深在150 m以上,分析国内各种物探方法的优劣性,决定选取瞬变电磁法对该井田开展勘探工作。根据勘探任务,在井田内共布设瞬变电磁法测线30条,通过试验选取了此次勘探的施工参数,经后期资料处理解释,绘制了反演电阻率断面图及煤层顺层切片平面图。通过反演电阻率断面图,可见1040线、1720线及2080线采空区位置处,反演电阻率等值线明显呈现向下凹陷的电性特征;煤层顺层切片平面图显示5处低阻异常区域,结合地质资料解释分析5处异常区,其中2处为强富水异常,3处为弱富水异常区域,与后期验证结果相符,表明该方法在煤矿老旧采空区积水勘查中能够取得很好的效果,可以为类似区域施工提供借鉴。

京原铁路山区段堤坡坍塌水害成因分析及防治

本文以京原铁路K88+550—K88+580段为例,分析了该段铁路路堤坍塌的原因并提出了相应的整治措施,得到了以下结论:根据线路两侧地形量测结果,地表汇水极易在K88+550处形成渗流通道,软化线路左侧坡体。京原线K88+700—K88+550范围线路高程降低,易产生汇水,由于“7·29”特大暴雨影响,大量地表水汇集,部分下渗至路堤边坡,致坡体含水量上升,含水率趋近饱和,自重增加,岩土体强度降低,加之前期开挖声屏障基础对边坡坡体产生一定扰动,多重因素叠加最终导致路堤边坡失稳发生滑动破坏。研究结果可为同类地区的工程建设及设计提供相应参考。

正帮煤业开采水害影响程度与防治工作建议分析

以正帮煤业为研究案例,结合项目地质水文特征,综合分析评价正帮煤业开采水害影响程度,并以此为基础,合理介绍开采水害防治措施及工作建议。另外,为检验开采水害防治措施及工作建议的应用成效,以工作建议开展水害防治工作,最终确认水害防治效果良好,证明具有较强应用价值。

地面与井下瞬变电磁法在煤矿富水区探测中的应用

为查明安源煤矿4218工作面Ⅳ-2号煤层富水情况,避免水害发生,基于瞬变电磁法及井下瞬变电磁法基本原理,在整个工作面开展了地面与井下相结合的瞬变电磁探测工作。根据瞬变电磁法对低阻异常灵敏、施工方便、勘探深度大、可准确反映含水异常范围、井下瞬变电磁法施工效率高、体积效应小、对异常位置确定更为可靠的特点,利用地面瞬变电磁从平面上圈定水害分布范围,再利用井下瞬变电磁超前探测技术对巷道前方富水情况进行精确圈定;结合地质和钻孔资料,分析地面瞬变电磁法视电阻率断面图中各地层与电性层的对应关系,推断煤层顶、底板处的相对低阻区域很可能为砂岩裂隙富水所致,由此在全区圈定出1处中等富水区和6处较弱富水区;4218工作面辅运顺槽Q6点前49 m位置处井下瞬变探测结果显示,在迎头位置顶板30°、顺层、底板45°处有4处低阻异常区,与地面解释异常对比,有3处重合,重合率较高。结果表明:地面与井下瞬变电磁法综合探测可有效提升煤层富水区探测的准确性,为矿井水害防治提供了依据。

煤矿挡水装置可视化远程控制的设计与应用

为实现煤矿挡水装置远程控制,并可靠运行,利用煤矿现有挡水装置进行远程控制功能的研究,实现井下自动化减员的目的。结果表明,将液位传感器、行程开关等模拟量、开关量输入至PLC内,通过PLC内部的数据运算及处理来实现挡水装置前后的水位监测、挡水装置的开关,通过通信及视频监控模块可在调度监控中心实时掌握井下情况。当煤矿突发涌水时,可以避免人员伤亡及减少财产损失。

公路水毁路基的稳定性及修复技术

随着经济的持续发展,交通领域的建设步伐也在不断加快,特别是在公路建设方面,其规模和数量都在迅速增长。我国对公路建设的投资和重视程度不断提高。由于我国地形多样,公路建设过程中经常面临各种地理挑战。现阶段,公路路基正不断受到水流的侵蚀作用,诸如冲刷、浸泡和淘蚀等现象时有发生,这些因素使得路基出现了崩塌和形变等状况。本文着重分析公路路基在水毁影响下的稳定性问题,并探讨有效的修复和防治策略,以期为我国公路建设领域贡献切实有效的建议与解决策略。

大柳塔煤矿地下水库建设与水资源利用技术

为解决神东矿区因高强度大规模开采引起的生态环境脆弱与水资源匮乏的问题,基于对煤矿水灾的防治和井下水资源的保护与合理利用,提出了利用煤矿井下采空区对水资源进行"转移、净化、储存和利用"的地下水库水循环利用关键技术。大柳塔煤矿利用此技术建成了我国第一个具有立体空间网络的庞大的地下水库水资源保护与循环利用工程系统,实现了水资源的高效循环利用,既解决了矿井水灾问题,又创造性地保护了井下水资源,为我国浅埋煤层绿色开采开辟了新途径。

鄂尔多斯盆地侏罗系地下水系统及矿井防治水对策

为了掌握侏罗系地下水对侏罗系煤田开采的影响,须全面研究盆地尺度的鄂尔多斯盆地侏罗系地下水系统特征。通过对鄂尔多斯盆地侏罗系地下水的水动力场、水化学场、同位素场的综合分析研究,指出侏罗系地下水主要有重力流和压实流2种流动形式,其中侏罗系顶界埋深大于1 200 m的天环坳陷以压实流为主,其他地段以重力流为主。研究表明,盆地侏罗系地下水系统可划分为裸露区和隐伏区2个含水亚系统、6个子系统。侏罗系地层埋深小于300 m的浅部交替积极带矿井涌水量以动储量为主,埋深300-1 300 m的径流缓慢带矿井涌水量以静储量为主。在断层较发育、砂体发育、补给条件较好的地段,侏罗系含水层富水性相对较强,是侏罗系煤田矿井防治水的重点。