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我国不同类别煤层底板水害致灾机理与防控远景导向 被引量：8
1
作者 曾一凡 朱慧聪 +9 位作者 武强 王厚柱 傅先杰 王铁记 王玺瑞 樊九林 胡荣杰 才向军 阚雪冬 高生保 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1073-1099,共27页
我国成煤条件苛刻,赋煤环境复杂多变,资源呈全域性跨多地质类型、点散式分布,导致回采共(伴)生地质灾害频现。同时,伴随煤炭资源开发布局优化调控,煤层底板水害负面导向性越趋显著,高承压水水力驱动及强敏感性缺陷构造活化的协同作用导... 我国成煤条件苛刻,赋煤环境复杂多变,资源呈全域性跨多地质类型、点散式分布,导致回采共(伴)生地质灾害频现。同时,伴随煤炭资源开发布局优化调控,煤层底板水害负面导向性越趋显著,高承压水水力驱动及强敏感性缺陷构造活化的协同作用导致煤层底板水害宏观动力学表象威胁性显著提升,成为我国煤炭资源高质量转型发展的内生阻力。为全方位掌握我国煤层底板水害发展形势,探讨未来基于新技术开展防控作业的重点攻关方向,从时间、空间、突水量等多维视角下全方位展示了近年来我国煤层底板水害动态演变趋势,对类型进行了“总−分”式细划,并通过建立地质力学模型探讨了我国煤层底板水害力学互馈响应机制,基于灾害宏观表象等揭示了其内生致灾机理,指出了防控技术理念的新发展路径和远景导向。研究发现:统计分析了我国煤层底板水害多维视角下的演变规律和特征,探讨建立了我国煤层底板水害主体架构,依据事故核心致因体系及宏观致灾表象等将煤层底板水害划分为岩溶陷落柱突水、断层活化突水及裂隙导升(复合)灰岩水突涌3大类,进一步细化为全路径贯通增量导升型突水(岩溶陷落柱)、贯穿煤层型突水(断层)、单层随采卸荷直接型突水(裂隙)等12个子类,并针对性的独立分析了3个大类煤层底板水害地理空间分布规律;分析了地应力和承压水水压对岩溶陷落柱突水过程承压水导升路径异化发育作用机制,提出了覆岩顶板动/静载扰动诱发底板岩溶陷落柱突水模式,阐明了其力学启动条件及致灾机理;建立了煤层底板断层宏细观地质力学构造概化模型,基于诱发断层活化突水的核心致灾诱因识别并建立了不同类别煤层底板断层活化突水力学判据;以裂隙为基础单元,“由1至n”式建立了单一层位和复合层位承压含水层诱发裂隙型导升(复合)灰岩水突涌的临界判别条件,揭示了该类型底板水害全过程致灾机理;在总结现行煤层底板水害探查、预测及控制技术理念基础上,结合前沿发展方向,指出并建议在煤层底板本底地质基因的全生命周期采动诱变特征三维动态重构、适用于时空分异动态地质环境的煤层底板突水预测预报理念升级、低扰动强干预的随采随治保/控水互馈注浆治理技术应用、修复后地质生态系统长效监控诊断诊疗平台建立等方面展开攻关,构建煤层底板水害全时空防控大体系,紧跟新质生产力大背景下全煤行业新业态发展步伐。 展开更多
关键词 矿井水防治 底板水害 岩溶陷落柱 断层 致灾机理
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基于割煤循环智能检测的工作面来压判识方法
2
作者 罗香玉 康林星 +2 位作者 南添松 解盘石 伍永平 《工矿自动化》 北大核心 2025年第3期16-21,共6页
基于液压支架工作阻力数据进行工作面来压判识需解决2个问题:一是如何从海量的工作阻力数据中提取循环末阻力数据,二是如何有效利用提取出的循环末阻力数据对工作面是否来压实现有效判断。现有的循环末阻力提取方法大多依赖固定规则和... 基于液压支架工作阻力数据进行工作面来压判识需解决2个问题:一是如何从海量的工作阻力数据中提取循环末阻力数据,二是如何有效利用提取出的循环末阻力数据对工作面是否来压实现有效判断。现有的循环末阻力提取方法大多依赖固定规则和经验值参数,在复杂工作面环境下准确性低且适应性差。针对该问题,提出一种基于割煤循环智能检测的工作面来压判识方法。将割煤循环检测转化为二分类问题,使用支持向量机分类器对割煤循环结束时刻进行智能检测,以自动判别割煤循环的结束时刻;在获取所有割煤循环结束时刻的基础上,提取各支架循环末阻力数据;通过数据融合生成能够反映工作面整体压力状态的单序列数据,并基于来压判定公式进行工作面来压判识。基于不连沟煤矿某工作面的液压支架工作阻力数据进行实验,结果表明,该方法割煤循环检测的精确率、召回率、F_(1)分数分别为85.91%,81.84%,83.83%,来压判识的精确率、召回率、F_(1)分数分别为79.43%,78.76%,79.09%,均优于滑动窗口极值法和阈值法,在识别循环末阻力和工作面来压判识方面具有显著优势。 展开更多
关键词 顶板灾害防控 来压判识 割煤循环智能检测 支持向量机 循环末阻力
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煤矿瓦斯抽采和探水作业智能管理系统标准研究制定
3
作者 孙继平 龚大立 《工矿自动化》 北大核心 2025年第6期1-7,共7页
煤矿瓦斯抽采和探水作业分别是煤矿瓦斯和水害防治的主要措施。当前煤矿瓦斯抽采和探水钻孔作业存在不按设计施工、无有效监督手段、钻孔质量难以保障等问题。煤矿瓦斯抽采和探水作业智能管理系统采用人工智能图像识别技术,自动识别钻... 煤矿瓦斯抽采和探水作业分别是煤矿瓦斯和水害防治的主要措施。当前煤矿瓦斯抽采和探水钻孔作业存在不按设计施工、无有效监督手段、钻孔质量难以保障等问题。煤矿瓦斯抽采和探水作业智能管理系统采用人工智能图像识别技术,自动识别钻孔深度,减少了瓦斯和水害事故发生。①根据煤矿瓦斯抽采和探水作业业务需求,提出目标识别准确率应不低于95%,目标召回率应不低于95%。②根据煤矿瓦斯抽采业务流程,提出煤矿瓦斯抽采智能管理系统应具有瓦斯地质建模、抽采钻孔设计、抽采施工计划、抽采钻孔作业、抽采钻孔验收、抽采钻孔台账、抽采管路管理、抽采参数监测、矿井环境监测、抽采达标评判、绝对瓦斯涌出量预测等显示、查询、存储、报警等功能。根据煤矿瓦斯抽采作业需求,提出煤矿瓦斯抽采智能管理系统应具有基于抽采方法的抽采钻孔辅助设计、抽采施工计划下发、现场设备接收抽采钻孔作业、自动计算抽采钻孔深度、瓦斯抽采钻孔验收等功能;提出工作面抽采设计说明书、安全技术措施、原始记录班报表、抽采钻孔竣工验收表、抽采钻孔作业完整视频、每杆钻机视频等资料文档保存期限应≥2a。③根据煤矿探放水业务流程,提出煤矿探水作业智能管理系统应具有“三专”管理、物探管理、钻探设计、钻探计划、钻探作业、钻探验收、钻探分析、钻探台账等显示、查询、存储、报警等功能。根据煤矿探放水作业需求,提出系统应具有基于物探异常区域范围的钻孔辅助设计、钻探计划下发、现场设备接收钻探作业、自动计算钻孔深度、单孔验收及钻探工程验收、系统大数据应用分析等功能;提出系统应具有专职探放水作业人员作业期间的出入井记录、人员定位轨迹查询等功能;提出系统应具有作业现场甲烷传感器实时监测值显示等功能;提出物探设计文档、钻探设计文档、安全技术措施、停止掘进通知单、探水通知单、原始记录班报表、钻探工程验收表、安全确认移交表、允许掘进通知单、钻探工程总结、月/季/年度探水统计表、钻探作业完整视频、单孔作业视频、每杆钻进视频等资料文档保存期限应≥2a。 展开更多
关键词 煤矿灾害防治 瓦斯抽采 探水作业 智能管理 标准
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含不同裂隙数量砂岩注浆前后渗流特性试验研究
4
作者 陈军涛 周浩宇 +4 位作者 喻军健 李果 范铭今 李露 王云昊 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第7期101-111,共11页
【背景】矿井巷道围岩注浆治理灾害是常规手段,裂隙发育程度对注浆加固与封堵效果影响显著。【方法】为明晰裂隙围岩注浆前后抗渗性能变化,选取煤矿沉积岩中最常见的砂岩为研究对象,通过室内试验、数值模拟等综合研究方法,探究不同围压... 【背景】矿井巷道围岩注浆治理灾害是常规手段,裂隙发育程度对注浆加固与封堵效果影响显著。【方法】为明晰裂隙围岩注浆前后抗渗性能变化,选取煤矿沉积岩中最常见的砂岩为研究对象,通过室内试验、数值模拟等综合研究方法,探究不同围压条件下含不同裂隙数量砂岩试样渗透率变化特性,评估注浆处理对其渗流性能的影响特性;借助RockTop多场耦合试验仪,对标准岩石试件进行三轴压缩–渗流试验,研究围压分别6、8和10MPa情况下不同裂隙数量(1、2、3条)注浆/未注浆砂岩应力-应变行为与渗透率变化过程。【结果与结论】(1)将裂隙砂岩注浆后与注浆前的渗透率之比定义为裂隙砂岩注浆修复系数Zs,试验表明裂隙砂岩注浆修复系数越小,试件渗透率的修复程度越高;在相同围压条件下,未注浆试样渗透率随裂隙数量增多提高至原岩的27.6~283.4倍,注浆后试样渗透率比原岩降低了64.32%~98.47%,且裂隙砂岩注浆修复系数呈幂指数下降趋势;裂隙数量相同条件下,围压从6 MPa增加到8、10 MPa,注浆前后砂岩试样渗透率分别降低48.42%~85.30%、53.89%~90.14%。(2)随着裂隙数量的增加,注浆前后砂岩破坏特征表现为砂岩裂隙逐渐从裂隙端部向相邻裂隙扩展并相互连接,形成更复杂的破裂形态和更多的次生裂纹。(3)通过引入工程实际,利用COMSOL、Matlab软件对1、2、3条裂隙呈1∶100生成随机裂隙,通过分析工作面顶板和砂岩含水层底界面水流速度及注浆后效果,验证了在一定范围内砂岩裂隙数量越多,注浆后渗透率修复程度越高的结论,研究结论可为煤炭资源的安全开采和灾害防治提供重要的技术支持和科学指导。 展开更多
关键词 煤矿 裂隙数量 注浆加固 渗流特性 数值模拟 破裂特征 灾害防治
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相邻露天矿端帮断层带地质灾害隐患体治理方案
5
作者 刘光伟 涂俊雄 +3 位作者 马显帅 姚勇 王亮 赵美玲 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期314-328,共15页
在我国大型露天煤田开发中,常常有多家煤炭企业进入同一煤田,各煤炭企业均是一个开发主体,对国家划拨条区煤炭资源进行开采,同时或先后建设几个露天矿。相邻露天矿在开采作业过程中所形成相邻端帮因受两矿采动影响较大,易发生滑坡灾害,... 在我国大型露天煤田开发中,常常有多家煤炭企业进入同一煤田,各煤炭企业均是一个开发主体,对国家划拨条区煤炭资源进行开采,同时或先后建设几个露天矿。相邻露天矿在开采作业过程中所形成相邻端帮因受两矿采动影响较大,易发生滑坡灾害,尤其是相邻端帮到界边坡。胜利西二号露天煤矿和乌兰图嘎锗煤露天矿为同一煤田相邻露天矿,两矿采矿权在相邻端帮处不重合,致使西二露天矿西帮和锗煤露天矿东帮之间形成一个梯形台体,受下覆断层破碎带及两矿作业影响,台体内出现底臌、裂缝、断层垮塌等地质灾害迹象。随着两矿剥采工程发展及对相邻端帮进行靠帮作业,相邻端帮到界边坡间将产生一个更为高陡的不规则台体,为避免灾害性滑坡发生,对该高陡台体稳定性分析基础上,提出“整体挖除回填”的治理方式并确定具体的治理方案。该治理方案明确“整体挖除回填”治理方式作业范围,设计了治理完成时清理工作帮及内排土场边坡形态,可彻底消除地质灾害隐患,并释放西二露天矿内排空间931.83万m~3,锗煤露天矿内排空间764.69万m~3,两矿可继续实现完全内排。本研究成果为西二、锗煤露天矿相邻端帮断层带地质灾害隐患体治理提供必要的理论依据和技术支撑,同时为类似同一煤田相邻露天矿实施地质灾害治理提供了相关经验。 展开更多
关键词 露天煤矿 相邻端帮 断层破碎带 地质灾害防治 边坡稳定性分析
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煤层顶板多种灾害发生机理与协同防治技术 被引量：1
6
作者 郑凯歌 张俭 +2 位作者 孙四清 陈冬冬 王泽阳 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第5期24-35,共12页
【目的】基于我国煤层多期沉积−构造演化形成的煤与瓦斯突出、突水、冲击地压等多灾害共生环境,针对深部开采条件下高地应力-高水压-强采动耦合诱发的顶板多灾害链式演化难题,系统开展了煤层顶板多动力灾害耦合机制与协同防治技术研究... 【目的】基于我国煤层多期沉积−构造演化形成的煤与瓦斯突出、突水、冲击地压等多灾害共生环境,针对深部开采条件下高地应力-高水压-强采动耦合诱发的顶板多灾害链式演化难题,系统开展了煤层顶板多动力灾害耦合机制与协同防治技术研究。【方法】通过区域构造特征分析与赋煤构造单元划分,综合运用地质力学分析、灾害演化分析及技术模式构建等方法,系统揭示了煤层顶板多动力灾害的耦合作用机制,创新构建多灾害协同防控技术体系。【结果和结论】(1)随着开采深度增加,顶板灾害由单一模式向瓦斯-冲击地压-水害复合模式转变,深部“三高一扰动”环境通过应力重分布-裂隙扩展-能量积聚的链式作用,诱发冲击启动、水气互馈等灾害耦合效应;(2)突破传统冲击-瓦斯二元耦合研究框架,系统建立了包含巨厚含水层致冲、离层水-厚硬顶板联动等多灾害耦合模型,阐明了采动裂隙网络贯通诱发气液运移-能量释放的跨灾耦合机理;(3)创新提出“分源辨识-分类调控-协同防治”的技术路径,研发形成包含定向长钻孔分段压裂、地面L型井群组改造等关键技术的“井上下联动、区域局部协同”五种防控模式。该成果为破解深部开采多灾种协同防控难题提供了理论依据和技术路径。 展开更多
关键词 顶板灾害 耦合效应 协同防控 跨灾耦合 防控模式
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煤岩瓦斯动力灾害事故统计及发生规律分析 被引量：1
7
作者 刘业娇 高富 +2 位作者 段泽宇 崔梦圆 周爱桃 《金属矿山》 北大核心 2025年第2期180-188,共9页
为了深入分析中国煤矿瓦斯动力灾害事故特征及发生规律,采用数据统计及图表分析法,以2009—2023年中国110起煤岩瓦斯动力灾害事故为数据基础,从事故类型、事故等级、地区分布与时间分布4个维度进行梳理分析。结果表明:中国煤矿瓦斯动力... 为了深入分析中国煤矿瓦斯动力灾害事故特征及发生规律,采用数据统计及图表分析法,以2009—2023年中国110起煤岩瓦斯动力灾害事故为数据基础,从事故类型、事故等级、地区分布与时间分布4个维度进行梳理分析。结果表明:中国煤矿瓦斯动力灾害事故类型以煤与瓦斯突出为主,事故等级以较大事故为主,地区分布呈现北多南少、西南地区偏多的规律,发生时间主要集中在3月份及10—12月份;煤岩瓦斯复合动力灾害事故主要集中在开采深度500 m以下,多发生在中国中部及东部地区。从预防煤与瓦斯突出、加强应急救援能力、减少地区特征影响及加强事故多发月份管理4个方面提出安全防治措施。此次事故统计分析对煤炭企业煤岩瓦斯动力灾害安全防治及后续相关研究有着指导作用。 展开更多
关键词 煤岩瓦斯动力灾害 发生规律 事故类型 地区分布 防治措施
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隧道突泥涌水致灾机理及防控技术研究
8
作者 秦鹏飞 赵亚敏 +1 位作者 宋梦 王文菁 《中国岩溶》 北大核心 2025年第2期359-369,共11页
隧道突水灾害具有“大流量、强突发、高水压、多类型”等特点,是多尺度、多物理场耦合的复杂灾害现象,分析不良地质构造特征、发育形态及水压作用下的破坏趋势,有利于深刻揭示突泥涌水致灾机理。文中从灾害水源、水流补给通道及隔水岩... 隧道突水灾害具有“大流量、强突发、高水压、多类型”等特点,是多尺度、多物理场耦合的复杂灾害现象,分析不良地质构造特征、发育形态及水压作用下的破坏趋势,有利于深刻揭示突泥涌水致灾机理。文中从灾害水源、水流补给通道及隔水岩体三者性能状态演变着手,分析了突泥涌水的动力灾变过程,并基于弹性力学、断裂力学和工程水力学理论,探讨了压剪、拉剪型破坏的致灾机理。将隧道掘进面与灾害水源间的岩层,分作隧道开挖引起的应力松弛区、完整岩体保护区及裂隙带区3个区域,提出了突泥涌水的有效保护厚度。最后从注浆理论、注浆材料等方面阐释了灾害防控的技术措施,以期对保障隧道施工安全起到一定借鉴作用。 展开更多
关键词 深埋隧道 突泥涌水 工程灾害 注浆技术 防控研究
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黄河流域陕西段大宗固废煤矸石综合利用现状与展望
9
作者 王振刚 马杨爱 +2 位作者 朱才辉 张佳瑶 曲波 《中国矿业》 北大核心 2025年第3期305-315,共11页
黄河流域陕西段是全国煤炭资源主产区之一,正面临着大宗煤矸石固废堆存量大、利用率低的挑战,影响着矿区生态环境保护、区内“无废城市”的建设进程和煤炭资源的绿色开发利用。本文对陕西五大煤炭产区的大宗煤矸石固废产生的地质背景、... 黄河流域陕西段是全国煤炭资源主产区之一,正面临着大宗煤矸石固废堆存量大、利用率低的挑战,影响着矿区生态环境保护、区内“无废城市”的建设进程和煤炭资源的绿色开发利用。本文对陕西五大煤炭产区的大宗煤矸石固废产生的地质背景、理化特征与类型进行深入总结和分析,同时还归纳总结了煤矸石固废综合利用的途径与方法。分析表明,陕西主要产煤区煤矸石的理化性质与类型存在明显的地区差异;煤矸石固废综合利用中,规模化处置以地面处置和地下处置方式为主,资源化利用是以建筑材料制备、矿物提取与化工产品开发为主。考虑煤炭资源开采引发的地质环境效应、区域内自然地理特征与固废特征等密切相关因素,提出了煤矸石固废综合利用与地质灾害防治、土地复垦、储能循环利用、多源固废协同开发利用的高值化利用新方法,并阐述了技术可行性与利用原理;遵循“就地取材、因地制宜”的利用方针,提出了煤电化产业链中多源固废分级分质协同循环利用的技术方法。本文研究内容对实现黄河流域陕西段大宗固废资源化高效利用、生态环境保护与优化区内产业布局等多方目标具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 煤矸石 综合处置 资源化利用 灾害防治 土地复垦 循环利用
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煤自燃监测预警技术研究进展及展望
10
作者 邓军 刘登祯 《工矿自动化》 北大核心 2025年第7期1-14,共14页
针对煤自燃监测预警技术鲜有学者从井下不同场景实际工况与监测技术适配性的角度出发进行综述的问题,对井下场景实际工况的适用监测技术展开了综述。梳理了煤矿典型场景(采空区、工作面-巷道)适用的煤自燃监测技术及研究现状;分析了基... 针对煤自燃监测预警技术鲜有学者从井下不同场景实际工况与监测技术适配性的角度出发进行综述的问题,对井下场景实际工况的适用监测技术展开了综述。梳理了煤矿典型场景(采空区、工作面-巷道)适用的煤自燃监测技术及研究现状;分析了基于指标气体和机器学习的煤自燃预测技术原理及研究现状;介绍了现有煤自燃阶段划分方式、分级预警方法,并提出煤自燃预警技术智能化发展路径:构建“矿井一站式、可视化、智能化”煤自燃智能预警平台,实现煤自燃关键信息的实时连续可视化监测;随着大模型与煤炭行业的深度结合,煤自燃预警技术将向“多模态分析-精准预测-主动式防控”的智能化方向发展。指出了煤自燃监测预警技术的发展方向:①继续研究煤自燃多物理场耦合机制及其致灾机理,为超前预警与主动防控提供理论支撑。②基于煤自燃特性与井下实际工况,重点突破新型监测技术的井下应用瓶颈,为多参数动态监测网络构建提供技术支持。③深度结合机器学习、数字孪生等技术,基于多模态预测模型搭建三维可视化智能预警平台。④深耕煤炭行业大模型,以通用大模型为底座蒸馏出轻量型煤矿领域垂直大模型,助力煤矿智能化建设。 展开更多
关键词 煤自燃监测 煤自燃预警 煤自燃灾害防治 内因火灾 煤自燃阶段 多参数动态监测
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顶板砂岩含水层的地震各向异性特征
11
作者 于航 陈同俊 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第7期58-67,共10页
【目的】煤层顶板砂岩含水层识别与评价关乎矿井生产安全,研究砂岩含水层的岩石物理与AVAz响应特征对矿井水害防治至关重要。【方法】综合VRH、DEM、Hudson、Wood岩石物理模型和各向异性Gassmann流体替代理论,提出了一种适宜裂缝HTI型... 【目的】煤层顶板砂岩含水层识别与评价关乎矿井生产安全,研究砂岩含水层的岩石物理与AVAz响应特征对矿井水害防治至关重要。【方法】综合VRH、DEM、Hudson、Wood岩石物理模型和各向异性Gassmann流体替代理论,提出了一种适宜裂缝HTI型砂岩的岩石物理建模方法,探究了裂缝参数和含水饱和度对地震岩石物理响应的影响。在此基础上建立双层正演理论模型,计算了HTI型砂岩层的反射系数,分析反射系数与裂缝密度、含水饱和度的关系。【结果与结论】岩石物理建模结果表明:裂缝密度越大,砂岩纵横波速度和各向异性越强;随着含水饱和度的增大,纵波速度先减小后增大,横波速度略有减小,各向异性系数ε^((v))、δ^((v))增大,γ^((v))不变。AVAz正演结果表明:裂缝密度越大,砂岩反射系数的方位各向异性越强,饱水和干燥砂岩的纵波反射系数差异越大;入射角为40°、方位角为0°时,砂岩饱水状态的可分辨性最强;AVAz曲线的拟合斜率、截距和AVO各向同性梯度项、各向异性梯度项是砂岩含水层裂缝密度及含水饱和度的敏感指示因子。研究成果可为砂岩含水层的识别与评价提供理论依据。 展开更多
关键词 顶板含水砂岩 岩石物理建模 弹性参数 振幅随入射角及方位角变化(AVAz) 矿井水害防治
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定向钻进技术在煤矿地质防治水工作中的应用
12
作者 刘小平 卞涛 《中国矿业》 北大核心 2025年第S1期496-498,共3页
煤炭开采由于受到区域地质和地下水的干扰,存在一定的风险,并且会限制资源开采的工作进程。为减少煤矿地质水害的产生和发展,本文从定向钻进技术优势、定向钻进技术工艺、定向钻进技术装备、定向钻进技术在地质防治水工作中的应用措施... 煤炭开采由于受到区域地质和地下水的干扰,存在一定的风险,并且会限制资源开采的工作进程。为减少煤矿地质水害的产生和发展,本文从定向钻进技术优势、定向钻进技术工艺、定向钻进技术装备、定向钻进技术在地质防治水工作中的应用措施等方面进行研究,对煤矿采用先进的定向钻进技术防范水害,具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 定向钻进技术 煤矿地质 防治水工作 防范水害 地下水
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神东矿区典型煤矿地下水库煤柱坝体稳定性评价及防控
13
作者 许多 吴宝杨 +4 位作者 李政岱 李晓斌 刘小庆 邹昕 李鹏 《中国矿业》 北大核心 2025年第3期243-252,共10页
我国西部矿区生态环境脆弱,水资源极其匮乏,已成为制约我国煤炭工业科学发展的关键因素。煤矿地下水库是西部矿区煤炭开采水资源保护与利用的重要技术手段,其安全运行已成为矿区保护利用矿井水资源的关键,而煤柱坝体的稳定性是保障煤矿... 我国西部矿区生态环境脆弱,水资源极其匮乏,已成为制约我国煤炭工业科学发展的关键因素。煤矿地下水库是西部矿区煤炭开采水资源保护与利用的重要技术手段,其安全运行已成为矿区保护利用矿井水资源的关键,而煤柱坝体的稳定性是保障煤矿地下水库安全运行的核心。因此,本文基于理论研究提出了煤矿地下水库煤柱坝体稳定性评价方法,构建了煤矿地下水库煤柱坝体稳定性评价模型,并以神东矿区石圪台煤矿地下水库为背景,对石圪台煤矿地下水库煤柱坝体稳定性进行了评价。提出了基于层次分析-模糊理论的煤矿地下水库煤柱坝体稳定性综合评价方法,建立了4个准则层14个指标层的煤矿地下水库煤柱坝体稳定性评价指标体系,4个准则层评价指标分别是坝体参数、水浸作用、煤层赋存条件、采动影响,14个指标层评价指标分别为坝体宽度、坝体高度、阻水能力、坝体强度、水质条件、水头高度、渗漏情况、储水时间、煤层倾角、煤层埋深、煤岩性质,生产扰动、下煤层采动距离、采空区结构形状;给出了各评价指标分级标准,建立了梯形分布的隶属函数,确定了各评价指标隶属度;基于专家打分构建了评价指标判断矩阵,得出了各评价指标的权重;由此评价了石圪台煤矿地下水库煤柱坝体稳定性,结果为较稳定。并对存在的不足提出了针对性的防控措施,建议近期对渗漏点开展注浆防渗加固,中远期加强煤柱坝体监测,未来规划煤矿地下水库时加大煤柱坝体留设宽度。 展开更多
关键词 煤矿地下水库 煤柱坝体 稳定性评价 评价模型 防控措施
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煤-气重叠区天然气井致灾风险及解危处置研究
14
作者 谢松岩 赵强 +3 位作者 魏飞飞 李臣 董俊亮 马君霞 《煤炭工程》 北大核心 2025年第8期24-30,共7页
新街台格庙矿区煤炭与天然气在立体上分布于不同地层,在平面上表现为完全重叠,针对煤-气重叠难以安全高效协同开发两种资源的问题,通过调研踏勘、统计归纳、理论分析等方法系统研究了重叠区煤炭与天然气交叉开采时天然气井的致灾因素、... 新街台格庙矿区煤炭与天然气在立体上分布于不同地层,在平面上表现为完全重叠,针对煤-气重叠难以安全高效协同开发两种资源的问题,通过调研踏勘、统计归纳、理论分析等方法系统研究了重叠区煤炭与天然气交叉开采时天然气井的致灾因素、致灾过程及潜在风险类型;综合天然气产层、覆岩含水层、煤层揭露、开采扰动及封堵标准等约束条件,提出了天然气井立体全井段优化封堵工艺技术,并对废弃天然气井进行现场试验,主要参数均满足要求;基于此,进一步提出了采掘工作面过废弃井及灾害防治技术体系,对本区域矿权重叠区煤炭与天然气的安全开发具有一定的现实参考意义。 展开更多
关键词 矿权重叠 煤-气同采 气井致灾 全井段封堵 灾害防治
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煤岩瓦斯复合动力灾害监测预警与防控技术研究进展 被引量：8
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作者 杨科 李彩青 +1 位作者 刘文杰 张寨男 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第4期18-32,共15页
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... 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。 展开更多
关键词 煤岩瓦斯复合动力灾害 灾害分类 致灾机理 监测预警 灾害防控
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一种煤矿顶板灾害防治知识图谱构建方法 被引量：6
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作者 罗香玉 杜浩 +2 位作者 华颖 解盘石 吕文玉 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第6期54-60,共7页
目前煤矿顶板灾害防治措施决策及事故原因分析等过程主要依赖人工经验,智能化水平较低。顶板灾害防治知识图谱可整合顶板灾害防治知识和经验,辅助顶板灾害事故原因分析和顶板灾害防治措施决策。提出了一种煤矿顶板灾害防治知识图谱构建... 目前煤矿顶板灾害防治措施决策及事故原因分析等过程主要依赖人工经验,智能化水平较低。顶板灾害防治知识图谱可整合顶板灾害防治知识和经验,辅助顶板灾害事故原因分析和顶板灾害防治措施决策。提出了一种煤矿顶板灾害防治知识图谱构建方法。采用本体方法完成煤矿顶板灾害防治知识建模,将顶板灾害防治领域的概念分为矿井地质类、开采技术类、防治措施类和事故表征类,将概念之间的关系定义为使用、引发、易发、治理、预防和适用,为煤矿顶板灾害防治知识抽取(实体抽取和关系抽取)奠定基础;结合煤矿顶板灾害防治领域文本存在大量嵌套实体和关系之间存在实体重叠的特点,确定了基于跨度的实体抽取方法和基于依存句法树引导实体表示的关系抽取方法;构建了顶板灾害防治领域语料库,采用Neo4j图数据库存储数据,为顶板灾害防治知识图谱的应用提供数据来源支撑;展示了煤矿顶板灾害防治知识图谱局部构建结果,说明该知识图谱可辅助顶板灾害事故原因分析和防治措施决策,从而提高顶板管理的智能化水平;指出基于该知识图谱,结合自然语言处理和知识推理等技术,可实现顶板管理知识问答。 展开更多
关键词 煤矿顶板管理 顶板灾害防治 知识图谱 本体 知识抽取 知识建模
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煤矿热动力灾害防控研究现状及趋势综述 被引量：2
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作者 周西华 张潇文 +1 位作者 白刚 黄戈 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期534-544,共11页
为分析煤矿热动力灾害防治理论及技术相关研究现状,提高对煤自燃、瓦斯爆炸及诱发耦合灾害等方面的认识,系统总结了当前煤矿热动力灾害研究的成果,分析研究领域国内外进展及不足。研究结果表明:当前热动力灾害基础理论方面需深入多灾种... 为分析煤矿热动力灾害防治理论及技术相关研究现状,提高对煤自燃、瓦斯爆炸及诱发耦合灾害等方面的认识,系统总结了当前煤矿热动力灾害研究的成果,分析研究领域国内外进展及不足。研究结果表明:当前热动力灾害基础理论方面需深入多灾种耦合复杂致灾机理及影响机制的研究,防治技术方面需着力发展精细化、低碳化、智能化防治技术及装备,管理方面需以科学理论为基础,制定合理可行的监管监察防灾治灾临界指标。研究结论为煤矿热动力灾害防治理论及技术进一步发展提供参考。 展开更多
关键词 热动力灾害 煤自燃 瓦斯爆炸 耦合灾害 智能防控
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考虑采动效应的闭坑矿井水硫酸盐污染规律 被引量：5
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作者 齐跃明 周沛 +3 位作者 周来 蒋丹 杨雨晴 刘延卓 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期89-100,共12页
高硫煤矿闭坑后成为埋藏在地表以下深部的产酸污染场,对相邻含水层和周边环境造成了潜在危害,且因采动效应影响和矿井空间分布复杂导致相邻含水层的污染过程与污染程度评价困难。以某闭坑矿区为研究对象,选取SO_(4)^(2-)作为特征污染物... 高硫煤矿闭坑后成为埋藏在地表以下深部的产酸污染场,对相邻含水层和周边环境造成了潜在危害,且因采动效应影响和矿井空间分布复杂导致相邻含水层的污染过程与污染程度评价困难。以某闭坑矿区为研究对象,选取SO_(4)^(2-)作为特征污染物,考虑多煤层采动裂隙对含水层结构的破坏影响,运用数值模拟技术对闭坑矿区酸性矿井水中SO_(4)^(2-)污染迁移特征进行研究,并分析流体扩散系数对含水层污染物运移的影响。结果表明:SO_(4)^(2-)在二叠系童子岩组砂岩含水层中水平迁移面积随时间增大而增大,增大速率逐渐减小,垂向渗透系数扩大10倍,空间变异性增强;闭坑5、10、15a后,最大水平迁移距离分别为215、414、612m,最大垂向迁移距离分别达到50、65、70m;而扩散系数越大,产酸时间越长,SO_(4)^(2-)迁移距离和污染范围将随之增大,相较于水平方向,垂向上SO_(4)^(2-)浓度变化对扩散系数的敏感度更高。基于模拟结果,结合闭坑矿区实际条件,针对性提出了“源头减量-过程阻断-末端治理”的综合防控与治理方案。研究结果将为该闭坑煤矿酸性矿井水污染治理与防控提供理论基础,也为其他同类矿井提供科学借鉴。 展开更多
关键词 闭坑煤矿 酸性矿井水 硫酸盐 导水裂隙带 采动效应 综合防控
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煤矿防治水“三区”划分方法及其水害防治意义 被引量：22
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作者 曾一凡 于超 +7 位作者 武强 赵菱尔 尹尚先 张博成 刘泽洋 崔雅帅 阚雪冬 黄浩 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3605-3618,共14页
为系统性认识矿井各类水害问题,规范化管理矿井防治水工作,国家矿山安全监察局于2022年6月将针对老空水防治的“三区”管理工作推广到顶板水害、底板水害以及构造水害等更多水害类型中。然而各地煤矿在防治水“三区”划分过程中暴露出... 为系统性认识矿井各类水害问题,规范化管理矿井防治水工作,国家矿山安全监察局于2022年6月将针对老空水防治的“三区”管理工作推广到顶板水害、底板水害以及构造水害等更多水害类型中。然而各地煤矿在防治水“三区”划分过程中暴露出水害致灾因素和水害治理情况等与划分标准结合不紧密,并且技术上未针对不同煤层和采区进行区别划分,同时划分区域范围和划分结果的规范性和时效性存在不统一。据此,结合防治水“三区”划分的目的,对比了新“三区”划分与老空水“三区”划分的异同,明确了以水文地质条件勘查程度、水害隐患分析、水害治理情况为要素的划分原则,理清了“三区”划分的技术路径;结合我国常见的5种煤矿水害类型特征,提出了不同类型水害的划分方法,即:地表水害应根据井田内地表水体的分布发育特征以及大气降水、滑坡等地质灾害对开采的影响程度等进行划分。顶板水害应根据导水裂隙带范围内是否存在富水性强或者富水性中等静储量丰富含水层、松散含水层等对开采造成威胁进行划分。底板水害应根据煤层带压开采区域底板隔水层厚度与矿压破坏带深度之间的关系以及底板突水系数大小进行划分。老空水害应根据矿井及周边矿井老空积水分布范围、积水量情况进行划分,构造水害应根据井田内断层、陷落柱、溶洞等地质构造和不良地质体的富水性、含水性、与水源导通情况进行划分;总结了划分工作的要点和难点,即:明晰划分时空范围、综合分析划分标准、明确“三区”管理职责、动态转换划分结果等;在此基础上,选择水害类型多样和水文地质条件复杂的典型煤矿井,遵循划分原则,根据划分标准,分煤层、分采区划分了可采区、缓采区、禁采区,并加以详细的解释说明;阐明了开展“三区”划分工作具有提升综合探测水平、强化预测预报能力、找准水害治理方向的水害防治意义,以期指导和规范我国煤矿防治水“三区”划分工作。 展开更多
关键词 煤矿水害防治 “三区”划分 水文地质条件 水害致灾因素 水害治理措施
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多分层错距开采特厚遗煤自燃规律及精准防控技术研究 被引量：1
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作者 许延辉 程小蛟 +5 位作者 文虎 翟小伟 樊世星 金永飞 刘荫 于志金 《煤炭科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第S2期101-113,共13页
孟加拉国Barapukuria矿开采VI煤层平均厚度39.14m,采用多分层错距布置的减损开采模式,地质条件复杂,原始地温高,自燃火灾、水害、热害、冲击地压等地质灾害严重。针对孟巴矿多分层错距开采采空区遗煤量大、立体漏风供氧通道多、遗煤失... 孟加拉国Barapukuria矿开采VI煤层平均厚度39.14m,采用多分层错距布置的减损开采模式,地质条件复杂,原始地温高,自燃火灾、水害、热害、冲击地压等地质灾害严重。针对孟巴矿多分层错距开采采空区遗煤量大、立体漏风供氧通道多、遗煤失水、地温高等利于煤自燃的环境条件,首先通过采空区煤自燃“三带”观测、漏风通道分析、张裂带和断层等因素的理论叠加,划分了多分层错距开采煤自燃危险区域范围和危险等级,确定了工作面最小安全推进速度;其次,通过不同含水煤样的程序升温实验和Graham系数获得了煤自然发火标志气体、特征温度阈值、预警指标及阈值,结合采空区、老空区以及巷帮危险区分布特征,提出了多分层开采煤自燃危险区域“时空-分级-适配”的监测预警方法;根据孟巴矿多分层错距开采特点及多年现场实践,形成了危险区域“立体封堵、分段隔离、区域注氮”的精准预防和灾变气体“溯源控漏、减量稀释、定向疏排”的应急控制技术。现场应用结果表明:该技术的实施,确保了一分层1110工作面的安全启封,解放呆滞煤量80万t;此外,有效控制了各分层工作面正常回采过程中采空区的遗煤氧化进程,进风侧采空区CO为0,回风侧采空区CO短时间快速减小为0,成功地保障了孟巴矿十多年的安全开采。 展开更多
关键词 分层错距 煤自燃 监测预警 防控技术 灾变应急处置技术
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