煤矿采空区失稳灾害链式效应与链式类型研究

煤矿采空区失稳灾害特别是大面积房柱式采空区失稳诱发矿震或冲击气浪灾害一直缺乏有效的预测预防和控制。为了研究煤矿采空区失稳灾害的发生机理,进而达到预测预防和控制的目的,基于煤矿采空区失稳灾害主要影响因素分析,引入灾变链式理论,研究了煤矿采空区失稳灾害中致灾环境、致灾因素、作用方式、承灾体4个要素之间的关系,构建了煤矿采空区失稳灾害链式效应结构模型和数学理论模型,获得了煤矿采空区基本失稳模式和链式类型,并结合案例进行了分析。研究表明,煤矿采空区失稳灾害主要影响因素包括区域地质及构造分布、采空区/煤柱尺寸与形态、采空区覆岩及围岩岩性、水文地质条件、采空区上下及周围煤层开采情况、采空区类型及遗留时间、静载和动载等8个方面;通过研究致灾环境、致灾因素、作用方式、承灾体4个要素之间的关系,可以构建煤矿采空区失稳灾害链式效应结构模型和数学理论模型;煤矿采空区基本失稳模式和链式类型主要包括6种,即单一煤柱采空区失稳链、构造影响下采空区失稳链、含水采空区失稳链、开采扰动影响下采空区失稳链、静载影响下采空区失稳链、动载影响下采空区失稳链,每种灾害链的发生模式各有异同;案例表明,煤矿采空区失稳灾害大都为上述6种基本链式类型中2种或2种以上的复合类型。

生态环境灾变链式理论原创结构梗概

以生态环境格局形成灾害的共性为主要探索背景,拟在统观灾害全局基础上提升到构建灾害链式系统理论为研究宗旨。揭示自然状态偏离人类活动的成灾链式规律实质;构建反映崩裂滑移链、周期循环链、支干流域链等链式理论模型;将模型特征参数按形成破坏力程度与机制划分灾变形态的链式阶段;抓住早期孕育阶段尚未构成破坏力的长过程,立足于从源头上遏制灾害蔓延,建立孕源断链减灾模式与机制;通过崩滑体示范工程耦合过程参数指标提取,借助不同时空尺度物质和能量传输与力学行为嵌套模型,拓展可视化动态演绎平台对灾害过程浓缩和灾后追踪模拟的功能,以获取早期断链减灾的参数极限指标。该项目研究形成灾害链的理论新体系格局,开创了灾害链式的理论体系。