煤矿底板突水定量预警准则及预警系统研究

为研究煤矿开采底板突水预警准则,研发水害监测预警技术,实现底板突水超前预警,采用矿井水文地质分析、力学分析、地球物理勘探等技术手段,分析了矿井底板突水征兆,建立了监测指标体系,研究了水害预警现场布置方式,提出了采动影响下底板破坏深度的实时监测反演方法。根据监测指标及突水力学判据,提出了矿井底板突水定性预警准则和定量预警准则,开发了底板水害预警系统。最后以许厂矿11603工作面为例,布置水害预警系统,实施了底板突水灾害监测预警。结果表明,水害预警系统可以实时监测煤层底板预警指标,反演底板岩体力学变形破坏情况,结合预警准则,实现煤矿底板突水监测预警。

基于流变-突变理论的尾矿坝溃坝机理及预警准则研究

目前对尾矿库坝体稳定性分析采用的弹性力学或弹塑性力学方法,不能有效解释坝体长期存在变形的现象。基于此,运用电液伺服三轴试验机,对溃坝现象进行试验研究。根据试验结果,做尾矿坝溃坝流变-突变机理分析。结果表明:尾砂加载过程中具有流变特性,呈现衰减变形、稳定变形和加速变形3个阶段。尾砂凝聚力和内摩擦角等强度指标随时间逐渐衰减。坝体所受应力大于筑坝材料长期强度时即发生溃坝。坝体稳定预警准则应当与尾砂流变3个阶段对应。这3个阶段分别采用应力、坝体变形速度和变形加速度为预警参数,长期强度、长期强度对应的最大速度、蠕变破坏的最大加速度为预警标准。

降雨引发排土场滑坡的预警准则研究

为降低降雨引发排土场滑坡的风险,提出更加科学、实用的降雨滑坡预警准则,以贵州某矿山排土场的实际情况为例,建立排土场在线监测预警系统,并基于FLAC3D软件,对安全系数与边坡位移的关系以及降雨与边坡位移的关系进行数值模拟。结果表明:降雨是影响排土场滑坡的主要因素,且降雨影响具有滞后性,降雨量可作为排土场滑坡的预警指标;排土场滑坡预警等级与排土场安全系数存在密切相关性,可根据排土场安全系数确定滑坡红、橙、黄、蓝预警等级;可根据模拟结果确定降雨引发排土场滑坡的预警准则。研究结果具有较强的实用性,为排土场滑坡事故的预防和控制提供科学指导。

李村矿煤与瓦斯突出预警准则研究及应用

为了实现对采掘工作面进入突出危险区的监测和预警,以"十二五"国家科技支撑计划项目为支撑,进行了煤与瓦斯突出预警技术和预警准则建设的研究,着重探讨了李村矿日常预测以及瓦斯涌出方面预警指标的选择和临界值的确定,并在李村矿瓦斯灾害较为严重的掘进工作面得到应用。应用结果表明:预警平台可以根据相应的预警指标在工作面接近突出危险区域以及瓦斯涌出异常进行监测和预警,并且预警结果得到了验证,可以有效提高前方煤与瓦斯突出危险信息的监测,减少煤与瓦斯突出事故的发生。

基于措施缺陷分析的煤与瓦斯突出预警指标及准则建立

随着煤矿采深的增加和开采强度的加大,煤与瓦斯突出灾害日益严重,防突措施落实不到位或根本没有防突措施是我国煤与瓦斯突出事故发生的主要直接原因。根据开采保护层、预抽煤层瓦斯及超前钻孔防治煤与瓦斯突出的基本原理,分析得到了其措施缺陷类型,并依此建立基于措施缺陷分析的煤与瓦斯突出预警指标及判识准则,为防突措施设计的合理性判识及所采取措施的有效性检验提供了有效的方法,对保障矿井安全生产具有重要意义。

矿井煤岩动力灾害电磁辐射预警技术

利用煤岩破坏力电耦合模型、煤与瓦斯突出和冲击矿压发生的不同特点及现场测试的大量数据,得到了两种灾害的电磁辐射预警临界值系数和动态变化趋势系数的确定方法.研究表明:煤岩动力灾害电磁辐射预警可以采用脉冲数和强度两个指标同静态临界值和动态趋势相结合的方法进行预警,电磁辐射可以将动力灾害危险分为无危险、弱危险和强危险的3级预警方案,对不同的预警级别可以采用对应的防治措施.

基于恒阻大变形锚索的滑坡监测预警系统研发及应用

随着人类建设活动的日益频繁,天然边坡人工扰动诱发的滑坡灾害逐渐增多,已经严重威胁到人员和工程构筑物的安全与稳定,滑坡监测变得越来越重要。介绍了一种经过改进后的滑坡监测预警系统,该装置基于北斗卫星和通用分组无线服务技术(GPRS)双路通讯平台,采用zigbee技术构建多跳自组织无线传感器网络,利用具有能量吸收特性的恒阻大变形锚索替换原来的常规锚索作为传力装置,保证边坡岩体变形2 m锚索不被拉断,实现了对大变形滑坡灾害的全过程监测预警目标。另外,按照红、橙、黄、蓝4个颜色等级,建立了临滑、近滑、次稳定和稳定4级预警准则,并开发出3D自动搜索和处理软件系统,嵌入监测区地形地貌遥感图、地质断面图、监测点分布图等矢量地图,具有自动搜索、监测数据智能处理、监测曲线自动显示和监测信息快速查询等功能。该系统已在南芬露天铁矿推广应用,根据预警准则成功对2011年10月5日发生的滑坡灾害提前5 d发出预警信息,并结合降雨量和累计采矿量监测数据,耦合对比分析滑坡前、后各参数的演变特征,证明滑动力监测参数是滑坡超前预警的惟一有效参数。该系统的成功应用为其他类似边坡的超前监测预警提供了理论和实践依据。

南芬露天采场楔形滑坡机理及滑动力监测预警分析

近些年,南芬露天铁矿开采深度越来越大,局部已经形成552 m高边坡(标高142~694 m)。由于主采场断面呈"V"字型展布,采场底部空间日益狭小,滚石和滑坡灾害有效避险空间丧失,严重威胁人员和机械的安全。针对上述问题,矿山启动了三期扩帮四期开采工程,受老滑坡体影响,下盘扩帮过程中连续3年发生了多次局部滑坡灾害。针对"2016-1101滑坡"深部滑动力监测预警曲线进行分析,结合现场调查,判断其滑坡成因和破坏模式;采用赤平极射投影法分析了滑坡发生机理和滑坡体安全系数;利用FLAC3D中的Fish语言构建了具有负泊松比特性的恒阻大变形锚索(NPR)数值分析模型,并对"2016-1101滑坡"进行数值建模分析,将实际监测结果和模拟结果进行对比,发现二者具有显著的一致性,为其他类似边坡的滑坡机理分析和数值模拟计算提供了理论和实践依据。

基于ARIMA模型的矿井灾害预测方法研究

矿井灾害频发是影响我国煤炭产业发展的重要问题之一,灾前预警技术是目前应对这一问题的主要方法。为进一步提升矿井灾害监测预警能力,提出了基于ARIMA模型的矿井灾害预测方法研究。通过确立灾害风险监测指标构建了安全态势评估指标体系,基于时序预测法建立了灾害预测评估模型,经模型定阶及训练等过程确定最佳ARIMA预测模型参数。通过研究模型残差的正态性分布从而得到预测模型可靠度,将ARIMA(10,0,0)模型与时间序列拟合后进行自相关图和偏自相关图分析,得到了风险灾害未来短期预测结果;提出了“红橙黄蓝绿”5级灾害预警等级和准则,并进行了现场应用试验,结果证明,ARIMA模型对未来值的预测具有较高准确性,系统能及时对灾害进行预测和分级响应,可实现对矿井灾害的风险判别和预测预警。

突发性地质灾害的监测预警问题

本文主要针对突发性地质灾害的监测预警提出一套工作思路 ,核心是通过建立区域地质 -气象耦合分析预警示范区的途径 ,探索建立区域突发性群发型地质灾害的预警准则 ,为群测群防提供技术支撑 ,以促进政府、科技界和公众社会的联合行动 。

基于多元信息融合的基坑预警分级研究

为保证基坑预警结果的准确性和有效性,在基坑预警准则构建的基础上,利用累计变形判据和变形速率判据实现了多元监测信息融合的基坑预警研究。其中:累计变形判据包含稳定性指标和相对变形指标,即从基坑稳定性和变形安全储备角度实现了基坑长时段预警分析;而变形速率判据包含了绝对量指标和发展趋势指标,即从变形速率的现有变形绝对量及其发展趋势角度实现了基坑短时段预警分析。实例分析表明:不同判据在不同监测项目中的预警等级具有一定的差异,在累计变形判据的预警结果中,得出基坑处于稳定状态,预警等级为Ⅱ级;而在变形速率判据的预警结果中,坑顶变形监测项目的预警等级为Ⅲ级,其余监测项目的预警等级为Ⅱ级;按不利原则,对两类判据的预警结果进行叠加,综合确定基坑预警等级为Ⅲ级,即应采取密切监测措施,切实保证施工安全。

基于机器视觉的巷道变形实时监测与预警系统设计

采用双目视觉进行巷道变形实时监测,包括图像获取、图像处理、数据传输、图像分析、图像理解、数据分析。为提高图像处理精度,通过Shi-Tomasi算法与迭代算法完成亚像素级定位,并通过张正有标定法与非线性算法完成相机标定。基于极限约束对三维坐标进行重构,最后根据围岩变形量、变形速度、变形加速度确定预警准则,从而在保证正确预警的基础上降低虚警率。

贮灰坝安全预警模型研究

采用可靠度理论与RBF网络分别分析了贮灰坝的稳定性及实时在线监测,预测了灰场内库水位变化时贮灰坝的安全系数和可靠指标值,并给出了相应的安全预警准则。实例结果表明,该安全预警模型有效可行,补充、完善了目前贮灰坝的安全监测系统。

基于图像识别技术的井下重大事故报警方法研究

针对基于图像识别的报警系统研究,采用了DSP技术、图像处理技术、RFID技术等,实时勘测裂缝的动态变化,并迅速定位发出警报。图像处理方面,对图像完成PCA降维后进行OTSU分割,然后通过Wiener算法完成复原,最后经泊松融合后提取HOG特征,完成裂缝特征提取;最后对裂缝特征进行分析,设计了裂缝面积占比、区域裂缝面积占比、裂缝面积变化速率3种预警准则,当3种准则均满足时认定存在危险,实时上报进行报警。

广东省社会稳定监测指标体系与预警方法研究

社会稳定监测与预警是创造、保持和谐社会的重要手段.根据社会稳定理论研究的相关成果,在初步遴选8大类73个指标的基础上,通过聚类分析选定12个指标构建社会稳定监测指标体系,并提出了基于3σ控制原理的社会稳定预警方法.通过对广东省社会稳定状况进行实证分析,结果表明广东省未来5年社会稳定基本上处于可控状态.

基于界面牛顿力测量的双体灾变力学模型研究

地震和滑坡灾害是人类面临的2种主要地质灾害,严重威胁人类社会的安全。这两类地质灾害的本质是相同的,通常与沿着构造带(面)两侧块体的相对运动有关。然而,常规监测方法主要针对位移、水位等进行监测,这些参数是产生灾变的必要条件,而非充分条件,不能作为灾变预测的主要依据。通过实验室模拟研究,首先发现"牛顿力突降,灾变发生"的实验现象,证明2个块体相对运动的核心问题是构造带(面)上的牛顿力变化;其次,在此基础上建立基于牛顿力变化测量的双体灾变力学模型和数学表达,并提出牛顿力的测量方法;最后,利用自主研发的牛顿力变化远程监测预警系统,通过滑坡现场监测,证实"牛顿力突降,滑坡发生"的科学现象。