地震勘探方法在探测煤矿采空区中的应用研究

近来，随着开采深度和开采范围的扩大，地质构遣趋于复杂，尤其是大量老窑采空区的存在，直接影响煤矿的安全生产，成为严重危害煤炭果掘的地质因素。及早发现固定采空区的存在范围，采取相应的应对措施，不仅保证了煤炭安全生产，煤矿的效率将得到大幅度提高。本文介绍的利用地面三维地震勘探资料，圈定采空区等地质异常体的分布范围，为煤矿生产提供地质资料，减小地质因素的生产隐患，将产生重要的意义。     

三维地震勘探资料在老窑采空区的分析及效果

老窑采空区在很多煤矿都存在这种现象,尤其在大型国有煤矿表现有为突出,其周围小煤矿疯狂的偷采,直至大矿按计划要开采的时候,小煤矿已经把主采煤层偷采的乱七八糟,其偷采范围大小不详,给煤矿的安全生产构成事故隐患,利用三维地震勘探方法,采用高叠加次数,高频检波器接收,精细资料处理,解释出落差大于3米的断点,以及直径大于20米陷落柱,是探测老窑采空区行之有效的方法,该方法在安家岭露天煤炭有限公司井工采区取得了良好的效果。     

精准三维激光探测结合可视化建模的采空区稳定性分析

精准地掌握复杂采空区的三维形态及其空间的相对位移,是进一步开展空区稳定性可靠分析的前提。以中核赣州某铀矿区为背景,利用BLSS-PE矿用三维激光扫描和测量系统, 对该采空区进行三维探测分析并对三维探测所得数据信息进行数字化处理转换,应用DIMINE建立采空区的三维空间模型,经过数字化处理后实现了与FLAC^3D模型的无缝耦合,从而形成了三维数值运算模式。研究结果表明： 818-2#采场在开挖后最大主应力增加且最大值出现在采空区顶底板,最小应力基本保持不变,上下盘虽出现拉应力,但低于围岩抗拉强度; 818-2#采场最大水平位移和最大垂直位移均较小,且随着采场的逐步回采采空区围岩出现塑性区,但面积较小。因此,空区整体上呈稳定状态。研究成果为矿山地压管理和综合治理提供了有力的依据。     

废弃铁矿老采空区赋存特征及稳定性评价

为准确探明废弃铁矿老采空区的赋存特征,科学评价采空区稳定性,有效防控地表塌陷灾害,以济南市顿丘铁矿老采空区为工程背景,研究了废弃铁矿老采空区赋存特征及稳定性。通过开展地球物理勘探和钻孔钻探,获得采空区的平面及层位分布,构建老采空区三维地质模型,实现采空区赋存特征的立体展现;采用采空区地表变形监测、临界载荷影响深度计算和采空区深厚比分析3种方法评价老采空区稳定性。结果表明：顿丘铁矿2#矿体群开采形成的采空区平面面积为4 992.5 m²;采空区分为采空纯空区和采空回填区2种形式,层数为2～4层,埋深为38～152 m,厚度为1.6～45.7 m,其中,纯空区最大厚度为10.8 m; 2#矿体群开采形成的采空区整体稳定性较差,存在塌陷风险。可见研究方法和结果对铁矿老采空区探测和治理具有一定指导意义。     

浅析小窑采空区综合勘察研究与应用

小窑采空区由于历史的原因存在不规律,稳定性差,对其上面建筑的影响非常不利,特别是情况不明的情况下,对建筑的不利影响更加不可估量,本文结合工程实例,对小窑采空区综合勘察,对场地的稳定性,建筑的适宜性进行论断,为建筑增值服务。     

基于FLAC3D-RSM的采空区失稳概率分析及验证

 针对某矿山开采后存在大量残留采空区容易导致安全生产事故的工程实际,为了准确判定这些采空区的稳定性情况,以该矿山54-6^#采空区为例,运用Midas前处理功能生成网格模型导入到FLAC^3D进行数值分析,并结合计算响应面法(RSM),对采空区发生失稳破坏的可能性进行综合分析,结果表明该采空区存在失稳风险。然后对该空区进行先后两次精密探测,将两次测量的空区模型进行差异分析,验证了数值分析和失稳概率分析结论的正确性。本文对矿山其他的残留采空区的稳定性的评价找到一种可靠方法,对矿山的安全生产具有一定的指导意义。     

小窑采空区浅埋巷道上覆岩土土钉加固分析

小窑采空区地表易产生较大的裂缝、台阶和陷坑。为保证小窑采空区地表拟建的建构筑物安全,提出小窑采空区浅埋巷道上覆岩土的斜土钉加固法。提出验算浅埋巷道上覆和侧壁岩土稳定性的解析法。该解析法立足于太沙基拱理论,利用"等效内摩擦角"的概念,将土钉对上覆岩土的加固作用考虑进来,并认为侧壁岩土的稳定性决定小窑采空区的整体稳定性。分别采用解析法和有限元强度折减法分析小窑采空区的稳定安全系数,两种方法的结果相互印证。在安排解析计算与数值模拟中采用正交试验设计法。结果显示,所提出的加固方法显著提高了小窑采空区的稳定安全系数,减小了小窑采空区地基竖向位移和局部倾斜。先施加上部荷载后开挖巷道小窑采空区的稳定安全系数,显著大于先开挖巷道后施加上部荷载的稳定安全系数;先开挖巷道后施加上部荷载所造成的地基竖向位移和局部倾斜,显著大于先施加上部荷载后开挖巷道所造成的地基竖向位移和局部倾斜。本加固法为防治小窑采空区地质灾害提供一种有效、节约资源、安全的地基处理方法。     

铁炭窑沟煤矿井田开拓探讨

通过对铁炭窑沟煤矿井田开拓的探讨,得出结论:该矿井田地质构造、老窑范围、煤层及水文条件、资源整合矿采空区等对井田开拓开采均未造成影响;井田开拓方案是将井田内的15号煤层划分为一个开采水平,+1142水平。15号煤层分为3个采区,先开采一采区,然后依次开采二、三采区。     

龙岩市非煤地下矿山采空区处理方法的选择

采空区处理是非煤地下矿山安全技术管理的难题。分析评价了主要的采空区处理方法。根据龙岩市91个非煤地下矿山的实际情况,从矿岩特征、矿产品价值、地方气候特点等七个方面深入分析,得出:龙岩市非煤地下矿山不宜采用崩落法和隔离疏通空区法进行采空区处理;龙岩市非煤地下矿山采空区可分三类进行处理,第一类是矿产品价值高、矿体大的金属矿山,须采用充填处理法,应用时其采矿顺序有自上而下、自下而上两种情况;第二类是矿产品价值低、矿体大的非金属矿山,应采用永久矿柱支撑法,应用时有高中段一步骤回采、低中段一步骤回采和永久矿柱支撑+废碴回填三步骤回采三种方式,三种方式的回采率不同;第三类是矿产品价值高、矿体小的小型矿山,采空区较小,采用封闭处理就可,关键是要做好排水系统,防治发生老空区透水事故。     

基于地质统计学的采空区储量估算

采空区是固体矿产开采过程中已被开挖的所留下的采场、硐室等,采空区的储量编录是矿山储量动态管理的基本要求,准确的储量计算结果可有效指导矿山后续的生产工作,提高经济效益,但目前国内各矿山大多采用简单的几何计算方法求取采空区储量,无法准确、客观地评估矿山的资源储量情况,为了精确估算采空区储量,以新疆某矿区为例,首先分析了适合建立采空区的三维模型方法,以及固体矿产储量估算中采空区建模的2种方式:剖面法和中段法;建立模型后,将基于地质统计学建立的矿体三维模型和采空区模型进行布尔求交,根据切割后模型,体积加权计算采空区储量;最后通过实例对比采空区和剖面法三维矿体模型求交结果的储量信息,验证了基于地质统计学计算储量结果更为接近实际勘探储量,这对于矿山的数字化动态管理,矿山开采具有指导意义。     

石膏矿采空区顶板下沉量的灰色Verhulst预测

采空区顶板下沉量预测是采用空场类采矿方法的矿山安全生产管理的重要内容之一,也是实现采空区重大危险源有效监控的基本要求.在充分认识采空区顶板下沉特性的基础上,采用灰色Verhulst方法,建立了顶板下沉量预测模型.用该模型对某石膏矿采空区顶板监测的实际数据进行了分析,结果表明该矿采空区已进入危险期.模型精度能满足要求,说明灰色Verhulst模型用于采空区顶板下沉趋势预测具有很好的适用性.     

基于合成孔径雷达干涉测量的高速铁路下伏老采空区稳定性监测分析

揭示老采空区现有变形规律是老采空区的稳定性分析的关键,而合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术对于广域地表变形监测有着传统测量技术无法比拟的优势.针对贵南高铁穿越大盘井采煤沉陷区的地表监测,采用最新的永久散射体对合成孔径雷达干涉测量(pe...     

基于分形理论的采空区遗煤孔隙率研究

自燃是煤矿的主要灾害,采空区自燃直接影响到回采工作面的生产,甚至能够造成严重的恶性事故。遗煤的存在是造成采空区自燃的根源,采空区内遗煤属于颗粒堆积型多孔介质范畴。由于遗煤颗粒形状相似但粒径大小差别巨大,具有分形特征。本文基于分形理论建立了采空区遗煤的粒径质量分布分形维数模型,并从实际的采空区内取煤样进行筛分对粒径分布特征进行了分析,通过分析计算得出六合煤矿和阜生煤矿的分形维数分别为2.2596和2.0554。分析影响煤自燃的孔隙主要是外部孔隙,对筛分出来的不同粒径的煤进行了外部孔隙率的测定,结合粒径分布的分形维数,对采空区遗煤的孔隙率进行了分析。通过研究粒径分布分形维数来分析采空区内的孔隙率分布,为采空区内孔隙率的研究提供了一个新思路。     

动荷载作用下采空区地基稳定性分析

安太堡露天矿东北角的井阳煤矿开采造成了大面积的地下采空区,为避免施工设备陷入采空区,须研究地面施工时动荷载对采空区的影响。本文按照时间顺序把该采空区划分三个区域,通过数值模拟计算分析了在动荷载作用下采空区内的变形、塑形破坏和应力分布状况,并对采空区上方施工安全性作出评价,最后提出采空区地基的处治对策。     

复杂空区群建模及在圈定矿岩移动范围的应用

以大岭西山菱镁矿为例,基于SURPAC软件平台,综合应用边界轮廓线法和Delaunay三角化方法的复杂地质体建模方法,建立了矿区的数字地表模型和空区群的三维实体模型.并以TCL语言为基础,编制了基于空区底板边界轮廓线、岩石移动角和地表投影标高的矿岩移动范围三维模型自动构建程序,对大岭西山菱镁矿进行了应用,得到了矿岩移动范围的三维实体模型,并将其与数字地表模型进行布尔运算,圈定地表移动范围.     

桓仁铅锌矿复杂采空区处理方案

桓仁铅锌矿地表不允许崩落.由于各种原因,在井下形成了大量的采空区,另外采空区的下部还存在大量矿体需要开采,为了避免冲击地压带来的安全隐患,保证下部矿体正常安全开采,采用留设隔离矿柱的方案米隔离上部采空区.应用FLAC3D程序,通过研究隔离层厚度、隔离层留设位置等因素,分析了隔离层留设对整个采空区应力分布的影响及自身稳定...     

铁新煤矿老空区富水性的探查技术

老空区是引起矿井突水的主要地质构造,为了对铁新煤矿未知老空区进行勘察,从根本上消除安全隐患,在对比研究了各种物探方法应用条件的基础上,选择利用瞬变电磁法和SYT电磁测深技术探查矿井构造。对探查数据进行精细解释,圈定老空区的具体范围,评价富水性以及对于井下开采和掘进的影响,提出老空区防治水建议。     

锚支巷道沿空延迟冒落采空区风流规律研究

锚杆锚索支护的回采巷道采后不及时冒落,形成特殊的沿空漏风边界的采空区流场.运用有限元数值模拟方法,结合铁法小青矿S2-705工作面现场实际,从理论上描绘了采空区漏风流动规律的改变特征,给出风流强度分布图解.研究认为,不冒落形成的沿空漏风边界是工作面向采空区的漏入、漏回的主流边界,漏风强度最高;贴近工作面边界的冒落非压实带存在平行渗流.这种流势导致了在下游回风侧的沿空巷道内形成瓦斯集聚,并提出了预先拆锚杆卸顶或局部通风机抽排放两种解决途径.图5,参5.     

基于VRML的采空区信息管理系统的开发

 针对矿山企业因采空区数量逐渐增多而难以对其进行有效管理的现实问题,提出了一种基于网络的采空区信息管理系统设计与开发方法。以采空区信息获取为基础,运用采空区精密探测系统(CMS)、矿业软件Surpac、数字化软件QVOL和三维模型编辑器Vrmlpad准确获取采空区的二维和三维信息,开发基于B/S模式的采空区信息管理系统。系统实现了用户管理,采空区二维信息增加、删除、修改、查询和打印,通过IE等浏览器查看采空区三维模型,三维形态信息网络传输与管理,可以满足现阶段矿山企业各部门远程对采空区信息进行管理的要求,为矿山采空区安全监管提供了一种新的技术手段。     

交通荷载作用下隧道下伏采空区稳定性分析的实验研究

以离石—军渡高速公路师婆沟隧道下伏同德煤矿采空区为地质原型,采用相似材料模拟实验方法,研究了交通荷载作用下采空区覆岩移动及地表残余变形特征,依据有关标准评价了采空区的稳定性。实验结果表明:随着交通荷载的增加,采空区冒落带、裂隙带、弯沉带的残余下沉量和地表残余变形都呈不同程度地增大;交通荷载作用下的采空区岩体重新"活化",采空区处于不稳定状态,必须采取措施对采空区进行工程治理。该项研究为采空区地基处理、采空区上方构筑物布置及其抗变形结构设计提供了科学依据。