水-气耦合下的土质边坡稳定系数场分析

传统边坡稳定性分析方法仅对潜在滑动面进行整体稳定性评估,无法获取各点的安全系数.基于稳定系数场理论,综合考虑水-气耦合作用,对降雨条件下边坡稳定性进行分析.结果表明:1)稳定系数场法能够直观地体现水-气耦合作用下边坡的具体破坏区域,得到各点的安全系数;2)孔隙气压力对边坡降雨入渗有一定阻碍作用,并且随着降雨时间的推移阻渗效果愈明显,相同条件下降雨40 h时,两相流湿润锋深度较单向流减小了28.6%;3)相同条件下,考虑水-气耦合作用将降低边坡稳定性,以降雨40 h为例,两相流边坡失稳面积约为单向流的1.7倍.因此,在实际工程中对边坡稳定性分析时考虑水-气耦合作用,工程偏于安全.

我国不同类别煤层顶板水害致灾机理与防控路径

我国是世界上成煤和赋存条件最复杂的国家,煤层顶板水文地质条件的多样性和复杂性,采动覆岩裂隙场与渗流场耦合的相互性和时变性以及煤层顶板突水的独特性和危害性,造成顶板水害是我国尤其是西部煤矿区的主要矿井灾害之一。为了更好地认识顶板水害和推广现有技术和探索新技术防控此类矿井灾害,在全面分析近年来我国煤层顶板水害事故规律与顶板充水含水层的赋存条件、突水模式、动力特征、力学行为等基础上,系统划分了顶板水害的类型、特征、主要类别的致灾机理及梳理了现有顶板水害的防治技术,并展望了未来顶板水害防治领域的发展方向。研究发现:①顶板水害主体架构包括巨厚基岩含水层涌(淋)水、薄基岩弱胶结层水-砂耦合溃涌、离层空间蓄水储能突水、天窗补给型突水、围岩烧变增透致突等5种类别,集中分布于秦岭—淮河沿线以北地区,陕、蒙、宁是顶板水害主要聚集地。②采动诱发巨厚基岩含水层下覆岩原生裂隙互馈-贯通发育“Z”型离层空间,导致采场出现大面积涌(淋)水现象;基于复合关键层破断力学条件,阐明了薄基岩弱胶结层水-砂耦合溃涌致灾的动力源;构建了离层失稳突水临界判别准则,将离层突水划分为静载扰动、“动+静”载复合扰动、复合煤层开采重复扰动3种模式;红土隔水层缺失及红土薄弱区采动劣化损伤是产生天窗越流补给的主要根源;围岩烧变增透,孔隙度增大,接受临近水源补水后形成新的含水结构体,在采动诱发下烧变岩水涌入采场发生水害事故。③梳理了当前煤层顶板水害“探-放-治”三位一体的解危防控技术体系,提出了井上下共轭联动、钻-采(掘)高位协同地质勘探系统,以防治水“三区”划分为导向的地质保障工作,“煤-水-生态”多目标齐抓共管的绿色开采和防治水理念,以及数智化、透明化矿山水文地质灾害信息维护系统等未来发展方向。

麻地梁煤矿水害风险预警与防控系统的设计与应用

麻地梁煤矿水害具有一定的复杂性与难预测性,针对这一情况,采用当下常用且流行的计算机技术、物联网技术、云计算与大数据技术,研究并设计了针对性的水害风险预警与防控系统。介绍了系统设计目标,分析了影响麻地梁煤矿水害发生的主要因素,论述了系统的功能模块设计。实践表明,该系统充分考虑多种因素影响,实现了麻地梁煤的水害风险预警及防控。

中国酿酒葡萄产区的主要灾害类型和防控手段

中国幅员辽阔,气候、地貌和土壤类型复杂多样,不同葡萄酒产区易发灾害类型不同。各产区现有的灾害防控技术、新的灾害防控技术研究以及未来的发展方向尚缺少总结性比较。本文从中国葡萄酒产区的发展和划分切入,概述了低温霜冻、越冬冻害、冰雹、大风、雨涝、干旱和高温等葡萄生长期遭遇的主要灾害类型在各产区的发生时间、原因及其现存的防控和补救措施,分析其差异和共同点,将不同产区灾害防控技术进行总结归纳,指导葡萄的田间栽培管理。另外,文章还归纳分析了近些年新的灾害防控手段,并基于此探讨了未来不同灾害防控的发展方向,期望能为未来葡萄防灾减灾提供一定的理论支撑。

智能放顶煤技术在特厚煤层上覆含水层保护中的应用

我国内蒙古东部和新疆北部草原地区煤炭及地下水资源丰富,煤矿高强度开采形成的采动裂隙易导通强富水含水层,极易引起上覆岩层的地下水系统破坏,更容易发生突水溃砂事故,尤其含水层下综合机械化放顶煤开采的放煤高度难以控制。以特厚煤层上覆含水层系统保护为研究对象,以含水层保护和水砂灾害安全防控为研究目标,研发特厚煤层上覆含水层保护的智能放顶煤关键技术,应用井工煤矿动力突水溃砂防控技术,得出特厚煤层上覆地下水系统保护的根本途径。研发应用一种智能放顶煤技术,包括顶煤运移跟踪系统、多轮记忆放煤方法及系统。基于水文地质条件精细探查、覆岩破坏高度的实测、顶煤采放高度确定,应用多轮记忆放煤智能放顶煤技术,控制采动裂隙带高度。以应用工作面为例,应用水文地质精细探查与钻探验证、覆岩破坏高度获取、智能放顶煤技术后,在工作面回采过程中实现了上覆含水层水砂灾害的安全精准控制,有效保护了煤层上覆强富水含水层。

张双楼矿24901工作面复合水害评价与综合防治水对策

矿井突水是煤矿生产过程中最具威胁的灾害之一,工作面回采前需对面临的水害威胁进行综合评价与治理。以张双楼煤矿24901工作面为例,针对研究区面临的西翼采区底板四灰高承压、断层及陷落柱构造发育、底板四灰富水差异大等水文地质问题,通过开展四灰含水层分阶段井下放水试验、老空水现场钻孔探放、陷落柱物探钻探综合探查、室内分析测试和理论分析,揭示研究区底板四灰岩溶发育与富水规律,查明老空水积水位置、积水量以及陷落柱发育范围、导(含)水性等,并提出了老空水、西翼底板四灰、陷落柱及断层构造等复合水害综合防治技术体系。相关研究成果揭示了东部矿区普遍面临的煤层底板灰岩水及构造水等水害特征,可为研究区及相似开采条件下矿井防治水工作提供一定的理论及工程依据。

城市地下空间水灾害防治若干科技问题研究展望

在综述国内外城市地下空间水灾害状况和防灾研究现状的基础上,梳理了研究成果及案例分析,将城市地下空间遭受的水灾害性状归纳为两大类型问题:一类为地表洪涝灾害导致的地下空间水淹灾害,另一类为工程活动或周边水环境特征变化导致的水灾害。解析了城市地下空间内、外部水灾害环境关联响应关系。基于城市地下空间水灾害分布的复杂性,从灾害成因的关键要素和耦合响应关系入手,总结了当前国内城市地下空间水灾害防治存在的一些共性科学难题和技术瓶颈,多目标多层面分解地下空间水灾害防治科学问题和关键技术路线,系统性提出了应该重视和加强研究的若干科技问题及解决路径。并从科学问题、关键技术和解决措施三方面展望城市地下空间水灾害防治领域的科技发展。

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。

基于综合物探的承压开采回采工作面底板注浆治理效果分析

为了验证承压开采回采工作面底板注浆治理效果,本文以霍州煤电汾源煤业5-104工作面底板注浆工程为例,注浆前采用多种(多次)物探技术手段,对承压开采回采作面内部及底板构造赋存、含水层富水性等情况进行综合探查;工作面需要开展多次注浆,每次注浆后采用物探手段进行验证,指导下一次注浆,为注浆治理工作提供“靶区”;将注浆前后综合物探数据进行对比分析,检验注浆治理效果,保障回采工作面安全回采。

郭家河煤矿离层水害防治经验探讨

针对永陇矿区顶板离层水害问题,以郭家河煤矿为例,总结了其高位离层水害治理经验与防治技术,主要通过“加大科研攻关+设计施工一体化”的技术服务合作模式,提升了矿井重大灾害治理能力与水平;通过“地面源头抽水+强化井下排水系统+加强预警撤人管理”为核心的三重防治措施,从源头上消除了水害威胁;通过“一面一策+水情日分析制度+防治水工作例会制度+工作面精细管理制度”,构建了煤矿重大灾害防治管控体系,总体实现了超前预防与灾害治理,进而遏制了灾害事故发生;为邻近矿区其他类似矿井的重大灾害治理工作提供了参考与借鉴。

孤岛工作面双侧采空区积水探放技术应用

采空区积水突水严重威胁着矿井的采掘作业安全,建庄煤矿212孤岛工作面两侧采空区均有积水,无疑增加探放难度。通过分析矿井的水文地质条件、埋藏条件、分布特征以及富水性变化的规律,进行采空积水和水头压力计算,判断煤柱承压水头能力,选择在建庄煤矿212工作面胶带运输巷和回风巷分别施工疏放水硐室,每个疏放水硐室施工3个钻孔对两侧采空水进行疏放。结果表明,采空区积水的水头压力分别为0.25 MPa和0.23 MPa,均未超过煤柱承载水头压力,煤柱处于稳定状态。对两侧采空区积水进行探放,消除采空区积水对212工作面巷道掘进产生的水害隐患,实现巷道的安全掘进,为类似采空区水害防治工作提供实践依据。

水土保持技术在水利工程建设中的运用

准确应用水土保持技术,打造科学的水土保持体系,可更好地满足水利工程项目协同管理的要求,实现经济效益和环保效益和谐统一的目标。本文在充分分析水利工程项目水土流失特点的基础上,提出了提升水土保持技术在水利工程应用水平的相关措施,可为水利工程建设过程中水土流失防治工作提供依据。

玉磨铁路新平隧道突涌致灾机理及措施响应研究

为查明玉磨铁路新平隧道突涌的致灾机制,结合隧道现场灾害特征,基于地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质、气候条件、施工措施等因素,探讨了突涌的致灾机理,归纳总结了隧道突涌的致灾类型,提出了相应的灾害防控措施。软岩隧道强度低、变形大,设计围岩级别与揭示不匹配等因素对隧道灾变的发生至关重要,特殊的构造环境及地下水等因素助推了灾变的发生;依据致灾成因,将该隧道致灾类型分为:构造-岩性-富水-施工措施,构造-岩性-弱水-施工措施,岩性-富水-施工措施等3种类型,并提出了相应的防治措施;施工过程中,需明确可能致灾的几类因素,加强超前地质预报、监控量测、开挖揭示比对等工作,掌控灾害源的发展及规模,动态调整隧道致灾的类型,针对性地采取防控措施,确保隧道施工安全。

遥感技术在沙漠化防治中的应用

本文介绍了沙漠化的主要特征及对环境和社会的影响;分析了沙漠化监测与防治方法的优劣势;在此基础上分析了遥感技术在沙漠化研究中的应用,包括遥感数据的获取、处理方法及其应用,重点讨论了遥感技术在土地退化监测、植被恢复和水资源管理等方面的应用;探讨了遥感技术在沙漠化监测和防治领域未来的研究方向和面临的挑战。旨在通过探讨当代遥感技术在沙漠化防治中的研究应用,为促进沙漠化防治工作的进一步发展和完善提供参考。

水利工程建设中的灾害风险评估与防灾减灾技术研究

水利工程建设是确保水资源合理利用与防洪安全的关键环节。灾害风险评估和防灾减灾技术的研究对提高工程可靠性、保护生态环境与社会经济稳定至关重要。首先探讨了水文水资源、地质、生态环境及社会经济方面的灾害风险评估方法,其次分析了相应的防灾减灾技术,最后通过案例分析,总结了灾害风险评估与防灾减灾技术在实际水利工程中的应用,指出了当前方法的优势及潜在的改进方向。

红层地区高瓦斯引水隧洞施工关键技术研究

以亭子口灌区一期工程Ⅲ标金鸡梁隧洞为例,针对红层地区高瓦斯引水隧洞施工安全问题,结合红层地区粉砂质泥岩特性,分析了隧洞施工过程中采用的相应措施。结果表明:采用超前地质钻孔进行瓦斯释放与预报;利用人工检测与自动监测相结合的方式加强瓦斯监控;按照“一备一用”的要求配置以加强洞内通风;对机械设备加装车载瓦斯自动监控报警与断电系统以及尾气火花熄灭器,对隧洞用电进行“三专”“两闭锁”改造等有针对性的措施,可以时刻掌握隧洞内的瓦斯浓度变化,消除隐患,保证隧洞施工的安全,所取得的经验可为类似工程借鉴。

遥感技术在水文水资源勘测中的创新应用研究

遥感技术作为新型的勘查技术,将其引入水文水资源勘测中,可增强水文资源勘查效率、简化工作流程,保证数据的时效性水平,以准确判断水资源状况。基于此,在遥感技术概念与特点的基础上,重点分析了遥感技术在水资源监测与应用、监测降水量、预测径流量、保护水资源、监测蒸发量、防灾减灾等水资源勘测中的具体应用,最后给出了两点遥感技术应用的注意事项,以提高水资源勘测数据的准确性。

基于放水试验的宝塔山砂岩含水层水文地质条件探查

为了进一步探查宁东煤田宝塔山砂岩含水层的水文地质条件,为下组煤底板砂岩水害防控提供基础资料,采用井下放水试验计算了含水层的水文地质参数,论证了含水层的可疏性。根据宝塔山砂岩含水层单孔放水试验放水孔和1个观测孔、2个观测孔资料,利用解析法计算宝塔山砂岩含水层渗透系数平均值分别为0.301、0.219 m/d,影响半径平均值分别为691、914 m,采用图解法得到的影响半径平均值为697 m,根据3次降深放水计算的钻孔单位涌水量为0.071~0.088 L/(s·m)。通过放水试验得到的水文地质参数比抽水试验得到的参数大,宝塔山砂岩含水层水文地质特征表现为渗透性和富水性弱,且富水性不均一,水压和水温高。基于放水试验成果,结合研究区边界条件分析可知,宝塔山砂岩含水层具有较好的可疏性。

永定庄煤业煤层充水评价与水害防治技术研究

为减少水害事故,保障煤矿职工生命安全,基于永定庄煤业工程背景,介绍水文地质条件,包括含(隔)水层特性分布、地下水补给、径流、排放、井田及周边老窖水分布、导水裂隙带、矿井充水状况与预测,分析水害影响因素,在此基础上提出针对性的防治水技术措施,以期为永定庄煤业水害防控提供参考依据。

中国自然灾害史融入水灾害防治课程思政教育的探索

水灾害是我国面临最严重的自然灾害之一,严重威胁着我国社会经济发展与人民生命财产安全。中华民族在同水灾害抗争的过程中,创造坚忍不拔的民族精神、光辉灿烂的中华文明,用生命、精神和智慧书写许多可歌可泣的故事。在水灾害防治课程中引入中国自然灾害史,对于培养学生家国情怀、制度自信、文化自信和创新精神等具有重要意义。该文主要讨论引入中国自然灾害史辅助水灾害防治课程思政建设的重要性、可行性及融入方法与途径。实践结果表明,融入中国灾害史有利于提高水灾害防治课程的生动性、激发学生学习兴趣、提高学生科学素养与思想政治素质。