Integration system research and development for three-dimensional laser scanning information visualization in goaf

An integration processing system of three-dimensional laser scanning information visualization in goaf was developed. It is provided with multiple functions, such as laser scanning information management for goaf, cloud data de-noising optimization, construction, display and operation of three-dimensional model, model editing, profile generation, calculation of goaf volume and roof area, Boolean calculation among models and interaction with the third party soft ware. Concerning this system with a concise interface, plentiful data input/output interfaces, it is featured with high integration, simple and convenient operations of applications. According to practice, in addition to being well-adapted, this system is favorably reliable and stable.

基于地面大口径钻孔抽排的老空水害防治技术

为了安全高效治理矿井老空水害,在井下不具备疏放老空水的条件下,采用了地面大口径钻孔和接力抽排水的方案对老空水害进行治理。选取位于老空积水区最低点的水仓作为地面钻孔的终孔位置,施工三级变径的大口径钻孔。下设的一级套管对钻孔在松散层中进行了固井,二级套管对老空区及采动破坏范围上覆含水层进行了隔离,采用无线随钻测斜和定向钻进技术,保障了大口径钻孔的准确透巷。钻孔中下设潜水泵将老空水抽至地面,然后采用管道增压泵将老空水接力排至矿井水处理厂,实现了老空水抽排过程中不落地。通过对抽排水量和老空水位的观测,验证了基于地面大口径钻孔和接力抽排老空水的效果。结果表明:采用地面大口径钻孔和井下潜水泵联合地面增压泵接力抽排关闭矿井老空水效果较好,具有安全性和可靠性高、排水和水处理费用低等特点。

浅埋近距离煤层群开采过程中上覆采空区自燃危险区预测研究

为揭示浅埋深近距离煤层群开采过程中地表裂隙发育对上覆采空区遗煤自燃的影响规律及影响范围,以苏家沟煤矿为研究背景,建立采空区流场流动及低温氧化的数学模型和三维几何模型。采用FLUENT模拟软件模拟了下煤层工作面推进过程中上覆采空区的氧气分布情况,得到了浅埋近距离煤层上覆采空区基于裂隙动态发育的氧气场和风流场的分布规律。依据采空区自燃危险区域判定理论,对上部煤层采空区内的自然发火危险区域进行预测。结果表明:连通地表与采空区的裂隙数量随工作面的推进而增加,上覆采空区氧化升温区域主要集中在滞后工作面0~20 m范围内,采空区深部的氧化带分布在新、老裂隙附近,在进风侧靠近地表且在回风侧靠近裂隙底端;当工作面推进120 m,即产生3条贯通型裂缝时,采空区自燃危险性最大,结合风流场云图确定上煤层底板自燃危险区距工作面水平距离为97.5 m,是煤矿开采过程中的重点防护区域。

近距离上层老空区水害危险性评价方法——以巩留县塔拉迪煤矿为例

老空水害是新疆地区煤矿防治水的重点和难点,对于煤矿安全生产造成严重威胁。为摸清伊犁巩留县塔拉迪煤矿C8煤层老空水害问题,在矿井水文地质条件研究基础上,对老空区积水充水水源及充水通道进行分析,结合瞬变电磁和钻探成果,对C8煤层老空区进行积水量预测和水害评价。研究表明,C8煤层老空区充水水源主要为西山窑组砂岩孔裂隙含水层,充水通道主要为采动破坏后的导水裂缝带;瞬变电磁物探富水异常区富水性弱,两个富水异常区积水量预测为3188.12 m^(3)和7609.85 m^(3),二采区老空区涌水量为96.45 m^(3)/d;据划分标准,二采区仅在8-2富水异常区采空区范围内为高危险区,可采取主动探放方法进行疏排,保障下部C7煤层的安全开采。

再生顶板条件下煤自燃危险区域空间分布特征

为避免煤层开采过程中再生顶板遗煤自燃,明确其内部流场特性,探究煤自燃危险区域动态特征,以山东某矿再生顶板遗煤自燃特性分析为例,采用数值模拟方法,对比分析采空区及再生顶板在不同风量下的漏风特征,并结合再生顶板结构特性,基于氧气质量分数与漏风速度复合指标,采取投影叠加判定新方法,确定煤自燃危险区域范围。研究结果表明:采空区深度小于60 m时,氧气质量分数逐渐减小,60 m后氧气质量分数不再受风量影响;而再生顶板氧气质量分数分布具有非对称性,在回风巷尾端会形成一个“三角形”中空区域。采空区在倾向上20~40 m范围内发生漏风回流,而再生顶板漏风速度分布呈“U”型对称分布。采空区煤自燃危险区域变化特征与氧化带相类似,而再生顶板煤自燃危险区域范围主要分布在靠近进风巷中部及回风巷前中部内侧区域,且随风量的增加,危险区域面积逐渐增大并逐渐向尾部延伸。

甘肃省环县刘园子煤矿采空区地表变形预测及危险性评估

本文系统分析了环县刘园子煤矿采空区对地表沉降的影响。该煤矿开采层主要为侏罗系下统延安组,已形成21条趋向于北东-南西方向的地表裂缝。定量评估了地表沉降、位移以及影响范围,地表最大移动距离为912.2 mm,最大沉降1 365.80 mm,采空边界平均影响半径为209 m,覆盖面积约为0.926 km^(2)。研究表明,该区域的采空区塌陷引发山体滑坡的可能性较低,预测的危险性为中等。采空区的塌陷对邻近居民有一定的潜在影响,对煤矿设施及刘园子村的大部分区域则影响有限。研究结果为煤矿开采影响评估和地表稳定性维护提供了重要依据。

物探技术在采空区地灾勘查中的应用研究

地下采空区具有隐伏、形态不均匀和性状不稳定等特点,经常造成地面塌陷等地质灾害的发生,给人们的生产、生活甚至生命财产安全造成了极大的破坏和威胁,很大程度上影响到经济发展和生态环境建设。豫西南某煤矿区域内,局部路面和部分房屋出现沉降、裂缝,为了解区内地质条件,寻找不稳定地质因素,查明引起沉降和裂缝的原因,对指定区域进行物探勘查,物探工作选用高密度电法和瞬变电磁法相结合的方式进行测量。实践证明,两种物探方法经济、高效、实用性强、成果可信,是采空区地灾调查的有效勘查手段。

安徽淮北陈庄铁矿地质灾害分析及治理建议方案

基于淮北陈庄铁矿现场调查、水土采样测试、测量等工作,从地质灾害发育情况、地形地貌景观破坏、含水层破坏、土地资源压占损毁、水土污染等方面,分析矿山开采历史及预测矿业活动引起的采空塌陷对生态环境的影响。针对矿山采空塌陷问题,采用分段空场嗣后干式充填采矿法,尽量减少采空塌陷的形成,矿山闭坑后废弃井筒密闭填充,拆除相关建筑物,覆土整平、土地复垦、地质环境治理保护等手段以达到减小对生态环境的破坏。

煤矿采空塌陷区稳定性评价及地质灾害风险评估研究

为进一步探究煤矿采空塌陷区的更多细节特征,从而为治理工作奠定基础,以张双楼大型煤矿采空塌陷区为研究对象,基于层次分析法构建矿山地质环境的因子指标体系,结果显示沉陷区的地表沉陷影响最大的2个因素为开采厚度和顶板岩性,影响相对较小的因素为开采煤层和终采时间,高危险区主要分布在采煤活动频繁的矿区,而中等危险区则位于高风险区域的外围,在地质构造不稳定的区域也可能出现中等危险区,根据评价结果,提出应用“挖深垫浅”的工程模式,并综合应用多种措施,对矿区土地做到更好复垦效果。

中央大巷采空区影响区域冲击危险源探测技术

为了探明胡家河煤矿中央大巷采空区影响区域冲击危险源分布特征及危险程度,利用CT探测技术原位探测中央大巷采空区影响区域,并进行冲击危险性评价,确定危险区域及危险等级。结果表明,强冲击倾向性、密集巷道群、采空区支承压力相互叠加使中央大巷区域冲击危险性升高;中央大巷探测区域内煤岩层总体处于弱冲击危险等级,进一步确定危险区域,提出针对性防冲技术措施,提高冲击地压防治水平,防治效果良好。

神东矿区房采采空区安全隐患评估与治理技术

基于调查与踏勘、综合分析、危险性分级与评估、现场监测与试验等方法,分析了神东矿区房采采空区的隐患类型,提出了神东矿区房采采空区危险性分级方法,开发了神东矿区房采采空区安全评估专家系统并进行了隐患评估,通过爆破试验对房采采空区进行注浆治理试验。结果表明,神东矿区已有房采采空区面积约29.05 km2,包含房采空区对应地表存在重要建筑物、通信塔或高压线塔、公路、井下采掘安全等4种隐患类型,并将神东房采采空区危险等级划分为5级;开发出神东矿区房采采空区安全专家评估系统,评估结果符合现场实际。经采取地面注浆治理试验和爆破治理试验,为房采采空区隐患评估、隐患治理及建筑物保护利用提供了可靠安全保证。

采空区顶板导水裂隙侧向边界预测及应用研究

以阳泉三矿老采空区水害防治为工程背景,采用工程实测和数值模拟的方法,对采空区顶板导水裂隙侧向边界进行了预测研究。提出了以水平变形量判别顶板导水裂隙侧向边界的方法,基于K8101工作面相邻老采空区涌水工程实测数据得出的导水裂隙侧向边界值,确定了阳泉三矿顶板产生导水裂隙的临界水平变形判别指标εAB≥5 mm·m-1,利用此指标作为判据,预测了K8404工作面顶板导水裂隙侧向边界,据此制定了其相邻老采空区放水方案。

金属矿山采空区危险性的可拓理论辨识

基于物元理论和关联函数,将可拓理论引入采空区危险性辨识中。由于影响采空区稳定性因素的复杂性与多样性,从实际工程角度选取能够综合反映采空区特性的指标进行评价。以某矿采空区为例,根据物元和可拓集合中的关联函数建立采空区危险性辨识的可拓模型,并对采空区危险性进行预测。结果表明,10-10采空区危险性等级在Ⅲ级、Ⅳ级之间,由危险性极高偏向危险性较高;而10-12采空区危险性由Ⅱ级偏向Ⅰ级,稳定性较好,危险度较低。本文评价结果符合实际情况,表明采用可拓理论评价采空区危险性可行。此外,采用改进的AHP法求解指标权重可以避免实际工程中人为主观因素的影响,从而使权重的计算更加客观。

未确知测度理论在采空区危险性评价中的应用

采空区灾害是矿山频繁高发的灾害之一。将未确知测度理论用于评价采空区的危险性,考虑到空区稳定性影响因素数值的易取性和显著性,经综合分析,选取空区岩体结构、地质构造、围岩抗压强度、水文因素、采空区布置形状、矿体倾角、高跨比、采空区体积、埋深、最大暴露面积、暴露时间、采动扰动情况、相邻空区情况等13项因素作为空区危险性的判别指标。根据空区危险性等级和评价指标的分级标准,结合采空区失稳机理和相关研究成果,建立评价指标的单指标测度函数,采用信息熵理论计算指标权重和综合测度,依照置信度识别准则进行等级判定。对某金属矿12组空区危险性进行评判。结果表明,该法的判别结论与采用模糊综合评判法和物元分析方法得出的结果完全相符,这充分说明该方法是可靠实用的,可以在工程实践中推广应用。

采空区顶板“三带”研究在煤矿安全生产中的作用探析

开展采空区顶板“三带”研究可为煤矿安全开采设计及防控灾害风险提供重要的技术支撑和依据,对煤矿安全生产具有重要的现实作用和意义。结合工作实践,以开展“三带”研究工作的必要性为目的,探讨了“三带”研究的主要内容及相关技术方法。分析了“三带”研究在煤矿安全生产中的重要作用,认为“三带”研究的作用主要体现在高位瓦斯抽采关键层位优选、预防顶板水害防隔水煤(岩)柱确定、顶板控制及地质预测预报等方面提供基础技术参数和依据,并提出了“三带”研究注意事项及改进建议,为深入“三带”研究提供了一定参考。

煤矿采空区塌陷地质灾害评估研究——以乌鲁木齐八道湾地区某煤矿采空区为例

本文以乌鲁木齐八道湾地区某煤矿采空区为研究对象,通过野外地质调查、物探、钻探等手段对该煤矿采空区塌陷地质灾害进行现状评估,评估结果为危害程度中等、危险性中等;采用最大导水裂隙带高度法和解析法进行预测评估,评估结果为很有可能继续塌陷;在现状评估和预测评估的基础上,进行了综合性分区评估,将研究区划分为采空塌陷危险性大区、中等区和小区。该研究结果可为研究区建设用地规划和地质灾害防治提供科学依据。

黄白茨矿采空区自燃危险区域“三位一体”预测应用

运用采空区束管监测,得出采空区自燃危险区域指标气体分布情况及流场气体运移规律。在此基础上对工作面采空区气体流场进行三维稳态数学建模,确定了采空区氧体积分数分布及自燃危险区域范围,同时应用同位素测氡技术探测地表氡异常区域进行验证,形成井下监测-计算机模拟-地表验证"三位一体"的采空区自燃危险区域预测的理论体系。将此方法成功应用于黄白茨矿1293工作面采空区,结果表明在当前工作面通风和回采进度条件下,采空区氧气带呈不规则"O"型分布,采空区煤自燃危险区域(氧气体积分数10%~15%)呈"U"型分布在距离工作面进风巷100~450 m,回风巷70~250 m,中部距离工作面50~140 m处。研究成果为采空区煤自燃区域精准探测提供了借鉴。

国外某铜锌矿采空区治理方案研究

采空区的存留会对地表、地下开采都产生危害,需要及时治理。根据国外某铜锌矿的实际条件,分析了可能会对地表和地下开采产生的危害。为避免潜在危害发生,在完成采空区三维建模、明确其空间位置关系的基础上,进行采空区稳定性定性评价,将采空区划分为单独治理单元,进行治理方案筛选。结果显示,筛选出的采空区治理方案既能保证矿山的安全生产,也能获得较好的经济、社会效益。

综放采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害危险区域重建技术

为研究综放采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害危险区域空间分布规律,及时预防耦合灾害事故发生,研究了综放采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害危险区域重建技术。在对遗煤自燃与瓦斯爆炸耦合灾害致灾特性研究的基础上,分析了耦合灾害发生原因、判定原理和判定方法。以试验工作面为例,对采空区各气体浓度场测量、重建与分析,考虑其他可燃性气体对CH4爆炸界限的影响,叠加确定了各空间高度上耦合灾害危险区域平面范围,利用三维场重建程序结合空间插值技术,重建出耦合灾害危险区域空间立体分布情况,并对灾害空间参数进行了提取。最后,对采空区高位钻孔瓦斯抽放、隅角注防灭火材料技术方法进行了改进,使之满足耦合灾害防治需要,保证工作面的安全开采。

极软中厚煤层越界开采区老空水害防治技术

小煤窑越界开采是我国煤炭行业极为普遍的现象。由于越界开采范围、积水量等条件不明,老空水严重威胁着毗邻大型煤矿的安全采掘工作。为快速准确地探查小煤窑越界开采边界并预防老空水的威胁,运用地面定向钻孔轨迹可控、定位精确的特点,提出了以极软中厚煤层精准钻进、不同岩性钻井液配比和采空区井漏预防与封堵为主的极软中厚煤层中地面顺层孔长距离钻进技术,并提出了越界开采区老空水害防治流程。以华北型煤田某煤矿Ⅲ63采区右翼为研究区,应用越界开采区老空水害防治技术体系,通过工程示范准确查明了越界开采边界与越界开采方向,为合理留设矿界防隔水煤柱提供依据。该方法的成功应用为同类矿井的老空水害防治提供了科学的技术,并且为地面顺层孔在探查越界开采边界与极软煤层抽取瓦斯等领域中的应用提供宝贵经验。