Mechanism,prevention,and control of mining-induced dynamic disasters in underground metal mines in China:Challenges and solutions

Metal mineral resources play an indispensable role in the development of the national economy.Dynamic disasters in underground metal mines seriously threaten mining safety,which are major scientific and technological problems to be solved urgently.In this article,the occurrence status and grand challenges of some typical dynamic disasters involving roof falling,spalling,collapse,large deformation,rockburst,surface subsidence,and water inrush in metal mines in China are systematically presented,the characteristics of mining-induced dynamic disasters are analyzed,the examples of dynamic disasters occurring in some metal mines in China are summarized,the occurrence mechanism,monitoring and early warning methods,and prevention and control techniques of these disasters are highlighted,and some new opinions,suggestions,and solutions are proposed simultaneously.Moreover,some shortcomings in current disaster research are pointed out,and the direction of efforts to improve the prevention and control level of dynamic disasters in China’s metal mines in the future is prospected.The integration of forward-looking key innovative theories and technologies in the abovementioned aspects will greatly enhance the cognitive level of disaster prevention and mitigation in China’s metal mining industry and achieve a significant shift from passive disaster relief to active disaster prevention.

我国煤矿开采工作面顶板灾害及防治技术研究现状

从岩层控制理论、监测预警技术及装备、矿压规律及数据分析、防控手段等方面系统地阐述了当前我国煤矿开采工作面顶板灾害方面的研究现状。当前工作面顶板灾害依然是制约我国煤矿安全生产的重要因素,近两年来无论是顶板灾害起数还是伤亡人数,均呈明显上升的趋势,顶板灾害防控依然严峻。在矿压基础理论研究方面,国内科研人员相继提出了“砌体梁”、“传递岩梁”、“组合悬臂梁–铰接岩梁”、“切落体”和“分区支撑理论”等力学结构模型,明确了不同岩层赋存条件下顶板灾害致灾机理;在顶板灾害监测预警方面,我国煤矿已经开始摆脱传统单一的近场矿压监测,逐步向工作面近、远场顶板状态联合实时监测、动态感知、协同预警发展,实现矿压监测系统监测近场支架工作阻力、顶板下沉量、煤体应力等,微震监测系统监测工作面远场上覆岩层顶板断裂位置和能量大小;在矿压规律及数据分析方面,总结了浅埋深、坚硬顶板、非坚硬顶板不同围岩赋存状态下工作面矿压规律,明确了各条件下支架工作阻力的增阻特性;在顶板灾害防治方面,针对不同围岩赋存条件下易发生的顶板灾害类型,形成了相对应的顶板灾害防治技术,针对矿压显现较强烈,容易发生顶板灾害的坚硬顶板矿井,通过顶板深孔爆破、浅孔水力压裂、井下定向区域水力压裂、地面水力压裂等技术,有效地预防了顶板灾害的发生。总体而言,我国工作面顶板灾害防控理论及技术体系仍在不断完善,随着新技术的不断发展和智能化矿井的建设,顶板灾害的智能预警及联动防控将获得更大的发展。

矿井带式输送机火灾烟流特性及其预警防控综述

为有效防控煤矿井下带式输送机火灾事故,保障煤矿工作人员的生命财产安全,系统分析矿井带式输送机火灾的起火原因、燃烧特性、烟流特性、监测预警技术及防治措施,并基于当前研究现状提出展望。结果表明:引发带式输送机火灾的主要原因是摩擦温升、电气设备故障及明火;研究带式输送机火灾燃烧和烟流特性采用的巷道火灾模型及数值模拟相关参数具有一定局限性,需综合考虑运输巷道实际工况及环境等参数;国内虽有针对带式输送机火灾的监测预警系统,但其尚有不足,需引入5G、大数据及人工智能等新兴技术予以完善,并结合硬件探测及人员管理等方面,健全煤矿带式输送机火灾防治体系,进而全面推动煤矿安全智能化建设。

煤岩瓦斯复合动力灾害监测预警与防控技术研究进展

煤岩瓦斯复合动力灾害是深部煤炭开采的重大安全隐患,探明其致灾机理、发展监测预警及防控技术是防治关键。提出了煤岩瓦斯复合动力灾害防治“四面体”理论,即分别从灾害分类、灾害机理、灾害预警、灾害防控4个层面概述煤岩瓦斯复合动力灾害研究进展。总结了以能量释放主体、初始瓦斯压力、载荷条件为主的复合动力灾害类型划分依据;梳理了理论分析尺度和实验室尺度下的复合动力灾害机理研究进展,发现应力路径、微裂纹动态演化和煤岩赋存地质因素临界指标是致灾机理研究的关键;概述了以前期灾害前兆信息判识、中期灾害前兆信息采集、后期灾害一体化监测预警为主线的复合动力灾害监测预警技术研究进展;揭示了复合动力灾害消能减灾一体化防控技术和多尺度分源防控关键技术科学内涵。在此基础上针对两淮矿区灾害特点,提出了深部强动载条件下复合动力灾害智能判识与预警方法和分区协同防控方法。基于当前研究进展,提出了煤岩瓦斯复合动力灾害研究亟待解决的问题,助力实现深部煤炭安全、精准、高效开采。

动物疫病防控信息化建设与发展概况

动物疫病防控是保障畜牧业健康发展、维护公共卫生安全和生态文明建设的重要手段。随着信息技术的不断发展,动物疫病防控信息化建设日新月异。提升动物疫病综合防控信息化工作,更好地利用多年来积累的动物疫病数据平台,有效整合与提高动物疫病防控的信息化管理程度,对动物疫病防控工作向科学化、信息化、精准化发展具有重要作用。论文就动物疫病防控信息化建设与发展概况进行了介绍。

冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采

冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采是一项重大的产业技术难题,系统分析了我国冲击地压矿井分布特征、开采现状及冲击地压发展趋势,深入剖析了冲击地压矿井面临的主要开采难题。从区域地应力监测反演、矿井开拓布局优化、煤柱尺寸优化、井上下联合卸压、置换充填开采、高层位离层注浆等方面,全面阐述了冲击地压矿井全生命周期防控技术发展现状。针对巷道冲击地压防治难题,研发了冲击地压巷道全巷协同智能自适应抗冲击支护技术与装备,利用吸能防冲液压支架实现了正常状态对巷道围岩进行强支护、冲击过程迅速让位吸能的效果,结合支架智能运移装置、支架监测预警系统及全巷协同自适应抗冲击支护智能设计方法,构建了冲击地压巷道智能化吸能支护防控体系。分析了采煤工作面智能开采系统防冲原理,提出通过对围岩采动应力、覆岩断裂结构等进行监测分析,基于三维地质模型、大数据算法等对冲击地压发生位置、概率进行预测预警,并通过智能开采系统对液压支架的支护姿态与支护力、采煤机割煤速度等进行智能联动控制,实现采煤工作面智能开采与冲击地压智能防治。从采场应力与覆岩结构智能监测、冲击地压灾害数据库构建、冲击地压灾害分类预测预警等方面,分析了冲击地压智能防控技术的研发重点,提出了煤矿冲击地压监测预警系统组成及总体架构。从顶层设计、关键技术、智能精准解危与效果评价等方面提出了我国煤矿冲击地压煤层实现安全高效智能开采的技术路径与研发方向。

铁路地质灾害防控面临的挑战与对策

铁路地质灾害防控是铁路安全保障工作的重中之重。在深入分析铁路地质灾害防控主要影响因素的基础上,总结铁路地质灾害防控面临的四大挑战:高海拔高山峡谷区地质勘察难度大、地质灾害准确识别评估难度大、地质灾害精准监测预警难度大、复杂大型地质灾害防治难度大,提出强化地质勘察深度、开展地质灾害识别评估、积极应用监测预警新技术、不断创新地质灾害防治技术、加强地质灾害风险管控等5项防控对策,并分析铁路地质灾害防治的发展方向,为确保铁路行车安全、推动铁路高质量发展奠定坚实基础。

基于医疗机构为哨点的新发和重点传染病监测预警结果分析

目的以医疗机构为哨点对新发和重点传染病进行监测;增加检测方法及检测种类,加大医疗机构快速检测能力建设,以便及早对目标传染病采取防控措施。方法设置深圳市龙岗中心医院及其下设的社区健康服务中心为监测哨点,将重点科室符合条件的呼吸道感染、感染性腹泻及其他四大症候群病例作为监测对象;同时,增加检测方法及检测种类,加大医疗机构快速检测能力建设。结果2022年11月至2023年6月深圳市龙岗中心医院共送检1323份不同类型监测样本,检出EB病毒等常见病原体及多瘤病毒等罕见病原体。2022年全年和2023年全年分别监测报告3142例和17643例流行性感冒病例,两个年度流行性感冒病例报告例数存在显著差异(P<0.01)。2023年全年深圳市龙岗中心医院共监测报告流行性感冒病例17643例中男性9715例,女性7928例,男女比例为1∶0.82;年龄分布以14岁以下人群为主,占比59.15%;病例职业分布以学生居多(43.59%),其次是托幼儿童(17.16%);全年各月均有流行性感冒病例报告,4月最多,占全年发病人数的35.99%,其次是12月,占23.02%。结论基于医疗机构为哨点的监测体系持续开展新发和重点传染病监测、增加检测的方法及检测种类、加大医疗机构快速检测能力建设,有利于疾病的早期诊断,对当前高发的传染病及时发出预警并提供防控建议。

森林消防监测预警无人机设计研究与实践

为了优化森林消防监测预警无人机的设计流程和方法,降低森林火灾带来的隐患和损失。调研了国内外相关领域和产品的发展现状和规律,并且根据对应用户绘制了用户旅程图,总结了用户的痛点和需求点,并且根据实际使用场景归纳了产品的设计思路与原则。根据总结的设计思路与原则,进行了相应的设计实践。探讨了无人机产品在森林消防监测预警场景中的设计方法和实践,对于同类型的设计研究提供参考,同时促进了无人机在更多细分领域的专业化发展。

防返贫的监测与帮扶机制研究:回顾与展望

脱贫攻坚取得胜利之后,巩固和拓展脱贫攻坚成果,及时建立和完善防返贫监测与帮扶机制,是新发展阶段进一步优化贫困治理体系的重要环节。从监测机制、返贫风险类型、预警机制、帮扶路径、研究方法五个方面,系统回顾防返贫监测与帮扶机制的现有文献发现,研究内容从“减贫”向“防返贫”转变,研究对象从“家庭”向“地区”转变,帮扶措施的有效性向防返贫帮扶路径的模拟优化转变,同时,提出利用机器学习探讨宏观因素对脱贫地区防止规模性返贫的影响。

基于微震监测技术的煤矿突水灾害预警方法研究

为了减少煤矿突水灾害带来的安全风险,使用微震监测技术设计出1种煤矿突水灾害预警系统,并选用地震检波器作为系统中的传感器。使用该系统对顺勋煤矿进行监测,结果显示,该煤矿在监测期间共发生了193次微震,其中微震释放能量大于1000 J的次数为6次,单次微震释放的最大能量为2455 J,远小于工作面附近出现过的最大微震释放能量,且绝大多数的微震出现在底板下方12 m内的区域。测试结果表明,微震监测技术能有效监测煤矿因突水引发的微震,并提供相应的预警信息。

从农村贫困监测到低收入人口动态监测预警——理论和技术视角的阐释

贫困监测的目标是识别和统计贫困,为减贫政策的制定提供依据。贫困预警则是通过对低收入人口的动态跟踪并发出预警,实现对贫困风险的提前干预。中国农村扶贫开发既采用扶贫线跟踪贫困人口数量和评估扶贫工作成就,也采用多维贫困指标来监测分析农村贫困状况。从方法来看,农村贫困监测主要采用实地调查方法收集数据并进行统计分析。2020年以后,为了巩固脱贫攻坚成果和防止返贫,民政部门通过归集政府相关部门的数据建立了低收入人口动态监测预警机制。监测机制采用多维致贫指标体系,但贫困风险预警目前主要使用单维“触发式”指标。除了要发挥大数据平台的线上功能之外,低收入人口动态监测预警在主动发现、预警排查和分类处置等环节仍然需要大量的线下工作。总体来看,从农村贫困监测转向低收入人口监测预警是中国反贫困战略调整的必然结果,也是贫困治理理论和方法的创新。

论线状工程地质灾害预防应对问题

线状工程地质灾害预防应对工作要考虑工程全寿命周期的安全问题,具体划分为规划选线、设计施工和工程运营三个阶段分别考量并制定针对性对策。规划选线阶段主要是规避地质灾害风险,设计施工阶段主要是采取工程措施预防可能遭遇或引发的地质灾害,工程运营阶段主要是监测预警和高效处置可能发生或正在发生的地质灾害。

广西森林防火预警监测系统建设研究

森林防火作为防灾减灾工作的重要组成部分,事关森林资源和生态安全,事关人民群众生命财产安全,事关社会稳定发展。基于此,介绍了广西森林防火的基本形势,分析了森林火灾的常见原因和影响,详细阐述了系统架构、传感器网络、数据采集与处理、预警模型以及预警通知与响应的具体内容,探讨了数据挖掘与机器学习、实时数据处理与大数据技术、人工智能辅助决策等技术的应用,以提高系统的效率和准确性。还能为森林防火预警监测系统建设提供参考和借鉴。

基于“一通三防”的矿井智能管控技术研究与应用

针对煤炭开采领域中通防灾害严重威胁矿井安全高效生产的问题,围绕高危区域智能识别、通风态势智能分析、灾变时风流智能控制、封闭采空区煤自燃智能预警等4个方面,结合鄂托克前旗长城六矿现有矿井综合自动化系统,提出了基于子图同构的煤矿“一通三防”高风险区域智能识别方法,通过构建通风多元数据融合分析软件平台和智能装备控制系统,实现矿井多种高风险区域的自动智能识别;建立了基于云服务和中心式计算的“一通三防”安全智能管控平台架构,实现通风质量、流量网络自适应解算;深入研究了基于矿井用风点的通风网络安全分区方法,形成清晰的预警分析模式,实现灾变条件下通风网络参数的动态模拟预测、灾区信息智能分析及灾区风流的智能控制;整合了基于通风多元传感器的智能通风多元参数监测分析体系,实现了通风态势智能化分析模型;建设了密闭采空区煤自燃动态监测及分级预警系统,实现密闭采空区的动态监测、分级预警及隐患预测。

矿井离层水致灾机理及防治技术研究进展

针对矿井离层水研究过程中遇到的突水征兆不明显、瞬时水量大、滞后性、周期性突水等问题,从覆岩移动离层水的形成、致灾机理、防治技术、监测预警等方面总结了离层水的研究进展。首先,离层水害是采动影响下采场覆岩运动和地下水运移的耦合结果,通过挖掘突水事故的表现、覆岩结构及运动特征、地下水运移规律及相关研究现状,总结得到离层水形成基本条件和发育的基本规律,分析了突水引发溃泥溃砂、瓦斯涌出、切顶压架等次生灾害的机制。其次,离层垂向和水平位置预测是离层水害防治的关键,在此基础上,介绍了地面直通式泄水孔、离层注浆充填、井下截流孔、井下导流孔和地面抽排水孔5种离层水的防治方法,并结合工程实际,分析了其特点和问题。最后,利用岩层的岩性组合及地质条件评价离层突水危险性,同时结合回采过程中的多物理场监测数据实现了离层水害的预警,并提出了离层水研究过程中亟待解决的问题。

煤自燃全阶段防控研究进展及趋势分析

为深刻了解煤自燃全阶段防控领域的现状及未来趋势,从“监测预警、防治技术、应急救援”3个方面梳理了各阶段研究进展,并提出未来研究方向:运用多元统计分析、物联网、机器学习和人工智能等尖端技术,提升煤自燃预测预报准确性,构建智能化、超前预警与态势研判机制,实现智能化预测预报与超前预警系统;通过多学科交叉研究手段,深刻理解自燃机理、创新防灭火材料、发展新型微生物技术,使得煤自燃防治技术呈现深度研究和多元创新的趋势;在高效、协同、智能的救援机制下,煤自燃应急救援正朝更智能、信息化的方向迈进,期望推动煤自燃防控智能先进发展水平。

铁路全生命周期地质灾害防治技术对策

我国地域广阔,地质灾害严重。在铁路规划、设计、建设、运营和维护等各阶段,都需充分考虑地质灾害风险,并采取相应的预防和治理措施。研究提出贯穿铁路勘察设计、建设和运营全生命周期的铁路地质灾害防治总体技术框架,并采取以下技术对策:通过充分的地质勘察工作,查明沿线地质环境条件,为铁路规划和设计提供科学依据;施工过程中采取合理的施工方法和措施,对地质灾害进行防治,避免对环境造成破坏;加强运营维护期的地质灾害监测和预警,及时发现和处理潜在危险。研究提出的铁路全生命周期地质灾害防治技术对策已在多处投入应用,为确保铁路安全运行和可持续发展发挥了重要作用。

矿井煤自燃灾害监测预警技术及发展趋势

以降低矿井火灾的发生率为目标,梳理了矿井煤自燃灾害现有监测预警技术的发展现状,总结了现有技术的局限性和不足,指出未来发展应注重先进监测技术的应用、预测技术准确性的提升、预警系统和智能化管理的发展等。针对矿井煤自燃灾害隐蔽性、持续性、扩散性和难以控制的特点,提出矿井煤自燃灾害监测预警技术未来发展方向:提升煤自然发火临界值确定方法的综合性,利用新兴设备和先进技术完善煤自然发火临界值的确定方法;针对矿井煤自燃复杂环境,可通过研究声波探测等新型先进技术手段,提高矿井煤自燃监测参数的全面性和精细化;推动矿井煤自燃监测预警技术的创新性和决策的智能化,利用数字孪生技术提供精准的模拟与预测能力、优化防控方案、提供培训和应急管理以及数据分析和决策支持等方面的帮助;聚焦矿井自燃灾害全面感知、精准预测与防控智能一体化建设,加强对矿井自燃灾害数据分析、灾前主动预警、灾后事故治理、火区自动封闭等技术的研究。

煤矿瓦斯治理及防突对策分析

瓦斯问题长期以来一直是威胁煤矿工人生命安全和煤矿稳定运营的主要隐患之一。瓦斯超限不仅会引发突出和爆炸等事故,还可能导致重大的人员伤亡和财产损失。综合分析了引发煤矿瓦斯问题的原因,评估了当前瓦斯治理技术的效果,并提出具有创新性的优化措施,以期为煤矿瓦斯治理提供更加全面和实用的解决方案。