基于不同数据源的数字孪生小流域底板模型精度检验

为解决小流域综合治理规划设计中基础地形数据获取困难等问题,基于合成孔径雷达卫星遥感影像、倾斜摄影影像、光探测测距影像等3种主流遥感数据源,分别建立栖龙湾小流域数字孪生底板模型,进而提取主沟道纵断面、2块梯田样地边界、10个林地样区的郁闭度,与人工解译和实测结果对比进行精度检验,结果表明:以光探测测距影像为数据源的提取精度最高,以倾斜摄影影像为数据源的提取精度次之,以孔径雷达卫星遥感影像为数据源的提取精度最低。鉴于3种数据源小流域底板模型各有优缺点,可根据实际工作需要进行多源数据融合,以改善数字孪生技术在小流域综合治理规划设计中的应用效果。在栖龙湾小流域内选择石坎梯田地块进行合成孔径雷达卫星遥感影像与倾斜摄影影像数据融合、选择科普展览馆进行倾斜摄影影像与光探测测距影像数据融合,均取得良好的效果。

倾斜特厚煤层上分层开采时下分层煤体载荷及渗透率演化规律研究

为了得到倾斜特厚煤层上分层开采时下分层煤体载荷及渗透率演化规律,以新疆硫磺沟煤矿9-15(06)工作面为研究对象,构建了采空区底板应力传递模型,模拟了随着上分层推进时下分层煤体载荷演化过程,并以此为下分层采集煤样应力路径,开展了下分层含瓦斯煤应力加卸载实验,得到了下分层煤体渗透率演化规律。结果表明:随着上分层推进,下分层煤体垂直应力经历了原岩应力、应力增加至支承应力峰值、支承应力峰值后卸压、应力升高恢复稳定;沿煤层倾向,下分层煤体进入采空区后,由倾斜上部至下部,煤体应力最大恢复程度逐渐增加;下分层煤体渗透率经历了初始渗透率、渗透率下降、渗透率上升、渗透率突增、渗透率降低恢复稳定;不同位置煤体进入采空区后,渗透率最大恢复程度随应力最大恢复程度的升高而增加。研究结果为揭示下分层煤体瓦斯涌出时空演化规律奠定了基础。

Safety thickness analysis of tunnel floor in karst region based on catastrophe theory

Based on the tunnel shape, span and depth, the previous elliptical plate model and clamped beam model were modified.The modified model was applied to different situations. For the elliptical plate model, the water effects were considered. For the clamped beam model, water and horizontal stress were considered. Corresponding potential functions and cusp catastrophe models of rock system were established based on the catastrophe theory. The expressions of critical safety thickness were derived with necessary and sufficient conditions. The method was applied to the practical engineering. Some parameters related to the stability were discussed. The results show that elastic modulus and thickness are advantageous to the floor stability, and that the load, span,horizontal stress and water are disadvantageous to the floor stability.

煤峪口矿断层防水煤柱留设研究

针对同煤集团煤峪口矿410盘区矿井开采中出现的断层突水现象,对开采工作面的断层特性以及断层的导水性进行分析,确定断层含有弱导水性,并提出采用简支梁模型和底板突水模型,对断层防水煤柱的留设宽度进行计算,结合81022工作面的地质条件,在底板突水模型下,认为断层煤柱的合理留设宽度为13.33 m,通过现场数据表明:所设计的断层煤柱留设宽度能够有效地控制巷道围岩的变形,对煤峪口矿后续安全开采有很重要的指导意义。

基于应力-渗流耦合理论的突水力学模型

由于岩石渗透率的突跳现象与底板突水现象的力学机理相同,通过进行实验室三向应力下岩石渗流实验,从力学的角度对底板突水机理进行了合理的解释,并提出了底板突水的实用突水判据.结果表明:底板突水是由于底板应力场与承压水渗流场相互作用形成的,矿山压力导致底板隔水层中的裂隙扩展贯通是底板突水的必要条件,承压水在裂隙面的法向扩张力及切向剪切力大于裂隙面的内力是底板突水的充分条件.只有同时满足充分条件和必要条件时,底板突水事故才会发生,理论分析结果与现场突水规律一致.

基于煤层底板3D建模的富水工作面排水设防研究与工程实践

母杜柴登矿井井田302盘区第3工作面属于长距离单巷富水工作面,底板起伏形态明显,排水设防问题突出。结合地面钻孔资料,对近6000 m长度工作面的涌水量进行预测;采用Surfur软件,建立工作面底板3D模型,对采空区水流向进行分析。根据煤层底板3D建模结果,合理布设回风顺槽、胶运顺槽排水系统,将排水管路、排水沟和水泵窝相互交叉衔接,分段逐级增加两顺槽排水能力。排水施工减少安装排水管路900 m,节省水窝布设9处,节约资金163万元。工程实践证明:高效实现了矿井水害排水设防,也带来了经济效益。