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矿山岩体破坏失稳预警云平台的搭建与应用 被引量:10
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作者 张鹏海 朱万成 +4 位作者 任敏 李旭 王雷鸣 牛雷雷 王兴伟 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第1期163-171,共9页
为实现矿山多源地质力学信息集成及矿山工程地质灾害预警,基于Java的轻量级框架Spring Boot及地理信息系统软件SuperMap搭建了一种包含矿山地质力学观测、监测数据可视化查询、岩体破坏失稳预警及预测3个模块的矿山岩体破坏失稳预警云平... 为实现矿山多源地质力学信息集成及矿山工程地质灾害预警,基于Java的轻量级框架Spring Boot及地理信息系统软件SuperMap搭建了一种包含矿山地质力学观测、监测数据可视化查询、岩体破坏失稳预警及预测3个模块的矿山岩体破坏失稳预警云平台,并将其应用于大孤山铁矿。研究表明:①以倾斜摄影测量数据、地质钻孔数据为基础建立了矿山三维模型,基于该模型开发了距离测量、面积测量、坡度测量、岩体结构面识别统计等功能,并结合Hoek-Brown准则建立了矿山岩体力学参数数据库,实现了岩体力学参数空间分布的三维可视化;②针对矿山环境复杂、监测设备及监测数据类型多样的特点,建立了高效、稳定的矿山多源监测数据实时远程传输与存储方法,实现了矿山多源监测信息在统一平台下的可视化查询;③基于矿山监测数据,分别应用模糊综合评价方法及时间序列模型对岩体破坏失稳的风险等级及监测数据未来的发展趋势进行了评级和预测,实现了岩体稳定性评价,为矿山灾害防控提供了决策依据。 展开更多
关键词 云平台 监测预警 岩体破坏 模糊综合评价 时间序列模型
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循环载荷作用下高应力岩石疲劳损伤破坏数值模拟与试验研究 被引量:11
2
作者 赵博 徐涛 +1 位作者 杨圣奇 付腾飞 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2725-2735,共11页
开展不同上下限应力比条件下砂岩的损伤破裂过程试验,然后基于颗粒流数值模拟方法,引入应力腐蚀模型反映应力作用下岩石的疲劳损伤过程。根据室内试验标定得到模型的瞬时和时效细观参数,通过对比验证时效变形损伤破裂模型的合理性。在... 开展不同上下限应力比条件下砂岩的损伤破裂过程试验,然后基于颗粒流数值模拟方法,引入应力腐蚀模型反映应力作用下岩石的疲劳损伤过程。根据室内试验标定得到模型的瞬时和时效细观参数,通过对比验证时效变形损伤破裂模型的合理性。在此基础上开展不同上下限应力比条件下岩石疲劳破坏的数值模拟及室内试验研究。研究结果表明:疲劳载荷作用下,岩石的损伤破坏曲线中的滞回环呈现出"疏-密-疏"的演化特点,且裂隙发育曲线在加载初期呈上凸型减速上升,随后稳定发展,最后呈下凸型加速上升直至破坏,整体呈阶梯状增长。疲劳荷载的下限应力水平一定时,上限应力水平越大,滞回环面积和间距越大,循环次数越少,模型疲劳寿命越短;当上限应力水平一定时,下限应力水平越大,应力幅值越小,滞回环面积和间距越小,循环次数越多,但是损伤破坏时间相近,应力上限是影响岩石疲劳寿命的重要因素之一。 展开更多
关键词 疲劳荷载 应力腐蚀模型 上下限应力比 颗粒流PFC3D 裂纹扩展
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基于多源信息融合的矿山边坡滑坡灾害研究现状与展望 被引量:4
3
作者 李荟 韩晓飞 +2 位作者 朱万成 宋清蔚 周文龙 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第6期6-15,共10页
为克服单一信息源无法精确表征矿山滑坡灾害演化特征的问题,基于多源信息融合技术,从矿山边坡多源信息获取、矿山边坡多源信息融合、矿山边坡位移预测及滑坡风险评价3个方面概述了矿山边坡滑坡灾害研究进展。总结了典型的“天”“空”... 为克服单一信息源无法精确表征矿山滑坡灾害演化特征的问题,基于多源信息融合技术,从矿山边坡多源信息获取、矿山边坡多源信息融合、矿山边坡位移预测及滑坡风险评价3个方面概述了矿山边坡滑坡灾害研究进展。总结了典型的“天”“空”“地”边坡监测手段及“天-空-地”一体化协同监测方法;梳理了包含数据级、特征级和决策级融合的边坡多源信息融合流程;整理了位移与应力、位移与水文气象及其他不同类型的监测数据融合形式;阐述了基于多源信息融合的边坡位移预测及滑坡风险评价相关研究现状。基于当前矿山边坡滑坡灾害研究存在的灾害分析的准确性严重依赖监测数据质量、对岩石力学机理知识利用不足等问题,指出了矿山边坡滑坡灾害研究发展趋势:统一多源数据采集接入标准;开发监测数据与岩石力学机理融合的矿山边坡滑坡灾害分析方法;优化“天-空-地”多源信息的时空关联挖掘算法;加强基于多源信息融合的矿山边坡滑坡灾害预警平台建设。 展开更多
关键词 矿山边坡 边坡位移预测 滑坡风险评价 多源信息融合 协同监测
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露天矿山地表变形智能预测与灾害风险评价研究现状与展望 被引量:3
4
作者 李荟 朱万成 +3 位作者 徐晓冬 宋清蔚 韩晓飞 耿慧凯 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期837-848,共12页
露天矿山地表变形预测及灾害风险评价的研究对提高灾害预警准确性及制定安全防治措施具有重要意义。近年来,大数据、云计算、人工智能方法的发展,为传统矿山的智能化转型提供了技术支持。从矿山地表变形智能感知、预测及灾害风险评价3... 露天矿山地表变形预测及灾害风险评价的研究对提高灾害预警准确性及制定安全防治措施具有重要意义。近年来,大数据、云计算、人工智能方法的发展,为传统矿山的智能化转型提供了技术支持。从矿山地表变形智能感知、预测及灾害风险评价3个方面概述了露天矿山地表变形灾害的研究进展;梳理了矿山地表变形智能监测技术,选择智能监测手段需要从数据精度、安装成本、后处理速度等多角度权衡;从传统变形预测方法与智能优化方法的结合、机器学习、深度学习3个方面总结了地表变形预测的智能建模方法;概述了矿山变形灾害典型风险评价方法的思路。基于当前研究进展,探讨了存在的问题及未来发展趋势,助力矿山灾害防治的智能升级。 展开更多
关键词 人工智能 矿山灾害 地表塌陷 边坡滑坡 变形预测 风险评价
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黏性细尾砂料浆流变特性初步研究
5
作者 朱庚杰 侯晨 +1 位作者 宋泽普 朱万成 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第9期42-50,共9页
为探究黏性细尾砂料浆流变特性,以某金矿细尾砂料浆为研究对象,借助流变仪、pH计、ICP-OES、Zeta电位仪多种手段开展料浆保水性、触变性研究,分析了金矿细尾砂料浆流变特性,探讨了料浆从层流到紊流的转变及扩展度与流变参数的关系。结... 为探究黏性细尾砂料浆流变特性,以某金矿细尾砂料浆为研究对象,借助流变仪、pH计、ICP-OES、Zeta电位仪多种手段开展料浆保水性、触变性研究,分析了金矿细尾砂料浆流变特性,探讨了料浆从层流到紊流的转变及扩展度与流变参数的关系。结果表明:①细尾砂的黏土矿物成分含量高和比表面积大的特点是影响料浆保水性、触变性、流动性以及层流—紊流转变的重要内因;②黏土矿物溶出碱阳离子使电动电位下降引起吸附水膜厚度降低,但共用吸附水膜的细尾砂颗粒间吸引力也因此增强,促进絮网结构形成和发展,使絮网结构强度提高,絮网内包裹水量因此增加,再加上较大比表面积使水膜面积增加,导致料浆吸附水量增加;③细尾砂黏土矿物成分越多,比表面积越大,被破坏的絮网结构恢复重建越困难,触变性越明显,通过增加剪切速度和降低料浆浓度可弱化触变性;④细尾砂料浆属于宾汉塑性体,黏土矿物和较大比表面积有助于使料浆维持层流,使料浆屈服应力、刚度系数增加和扩展度降低,扩展度同时受屈服应力和刚度系数控制且遵循负幂函数关系。 展开更多
关键词 细尾砂料浆 保水性 触变性 流变性
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多源数据融合的矿山精细化建模方法与虚拟现实平台搭建 被引量:4
6
作者 王江梅 关凯 +5 位作者 朱万成 徐晓冬 刘阳晓 高楠 秦瑞博 李荟 《金属矿山》 北大核心 2025年第3期158-167,共10页
矿山生产过程精细化建模和场景展示,可以实现对矿山三维空间分布的精细刻画,同时提高矿山灾害监测预警的时效性和可视化程度。将精细化地质建模技术与矿山灾害监测预警方法相结合,搭建了兼容PC端浏览器和手机端APP的三维可视化地表灾害... 矿山生产过程精细化建模和场景展示,可以实现对矿山三维空间分布的精细刻画,同时提高矿山灾害监测预警的时效性和可视化程度。将精细化地质建模技术与矿山灾害监测预警方法相结合,搭建了兼容PC端浏览器和手机端APP的三维可视化地表灾害监测预警云平台。采用Hermite径向基隐函数、MaskR-CNN网络和反距离加权插值法等多源数据融合的矿山精细化建模方法,利用无人机摄影测量、InSAR数据、钻孔岩芯等多源异构数据,实现了地表形态、地层分布、岩体质量等信息的精细化智能表征,以及由表及里的矿山精细化模型构建。在此基础上,研发了一种岩体质量智能计算的移动端APP进行钻孔岩芯数据快速采集及智能识别,并采用WebGL和云计算技术搭建了兼容PC端浏览器和手机端APP的三维可视化监测预警云平台。该平台被应用到阿尔哈达铅锌矿,融合精细化模型和虚拟现实矿山场景构建,将研究对象的空间数据信息、监测信息以及精细化建模等进行了统一管理和可视化。研究表明:三维虚拟现实场景的多终端嵌入以及矿山灾害预警预报的高度可视化,方便矿山工作人员快速了解地表稳定性情况,在一定程度上可为矿山安全生产提供保障。 展开更多
关键词 精细化三维建模 钻孔岩芯识别 虚拟现实场景 云平台 岩体质量
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西部煤层开采覆岩垮落及矿压显现影响因素研究 被引量:17
7
作者 刘洪磊 杨天鸿 +2 位作者 张博华 李杨 侯宪港 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期460-469,共10页
西部矿区高强度开采引起覆岩变形-移动-破断是造成顶板大面积切落、突水溃沙等地质灾害以及水土流失等环境损伤的根源。采用数值模拟、现场微震监测和理论分析相结合的方法开展西部矿区煤层覆岩垮落及矿压显现规律影响因素研究。以小纪... 西部矿区高强度开采引起覆岩变形-移动-破断是造成顶板大面积切落、突水溃沙等地质灾害以及水土流失等环境损伤的根源。采用数值模拟、现场微震监测和理论分析相结合的方法开展西部矿区煤层覆岩垮落及矿压显现规律影响因素研究。以小纪汗煤矿为例,开展了覆岩层变形、破断、垮落、"三带"形成规律的研究,以及不同开采速度下矿压显现规律研究,揭示了不同采高和开采速度对煤岩破坏的影响规律。现场微震监测结果表明,不同的推进速度会造成工作面不同的应力调整范围和不同的应力调整完整程度。通过2者综合分析,系统揭示了西部煤层覆岩垮落特征及"三带"形成演化规律,为建立高强度开采下覆岩结构破断规律及其稳定性判据的提出提供了科学依据。 展开更多
关键词 西部煤层 覆岩 垮落 矿山压力 推进速度 微震监测
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基于微震监测技术的岩爆预警研究 被引量:15
8
作者 黄志平 唐春安 +1 位作者 李立民 张鹏海 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期614-622,共9页
目的通过微震监测系统(MMS)对锦屏二级水电站施工排水洞进行微震监测,对比分析"11·28"极强岩爆灾害实际情况与微震监测结果,探讨岩爆发生的前兆特征及预警预报方法.方法首先对监测隧洞复杂条件下进行微震系统构建,然后... 目的通过微震监测系统(MMS)对锦屏二级水电站施工排水洞进行微震监测,对比分析"11·28"极强岩爆灾害实际情况与微震监测结果,探讨岩爆发生的前兆特征及预警预报方法.方法首先对监测隧洞复杂条件下进行微震系统构建,然后进行数据采集、信号过滤与分析,总结微震事件多种指标演化规律.结果提出"多指标、多步骤"综合评价强岩爆、极强岩爆微震预警机制:第一步,确定有效数据,事件数10次/d,能量0.1 k J/次、位置距离临空面小于10 m;第二步,事件聚集度;第三步,突增事件,超过50次/d,能量超过10 k J/次、累积能量超过100 k J/次,是极强岩爆前兆.结论发生强、极强岩爆前具有明显微破裂前兆特征,微震事件空间分布规律由无序、随机分散向有序、集中自组织演变;有效微震事件数目、集中程度、单个事件能量大小及其累计能量释放速率等多个指标是强、极强岩爆预警机制的重要依据. 展开更多
关键词 微震监测 预警机制 深埋隧洞 岩爆 前兆特征
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高寒地区充填体强度与超声波波速关系
9
作者 侯晨 李磊 +3 位作者 魏赫彤 杜加法 潘建达 刘洪磊 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第4期1416-1428,共13页
为建立寒区低温条件下充填体力学参数与超声波波速间的定量关系,采用非金属超声波检测仪,分析了低、负温养护充填体的超声波波速演化规律及与常温养护充填体在声波传播特性的差异。结果表明:低温条件下(≥0℃),持续的水化反应导致波速... 为建立寒区低温条件下充填体力学参数与超声波波速间的定量关系,采用非金属超声波检测仪,分析了低、负温养护充填体的超声波波速演化规律及与常温养护充填体在声波传播特性的差异。结果表明:低温条件下(≥0℃),持续的水化反应导致波速不断提高;负温条件下(-5℃),冰颗粒的不断形成是波速不断提高的关键因素;由于波速在不同温度区间的增长机制不同,随着胶结剂含量的增加,低温充填体的波速呈现增长趋势,而负温充填体内波速呈现降低趋势;充填体的超声波波速与力学强度在低温条件下符合线性关系,在负温条件下符合指数型增长关系,这说明胶结充填体内冰颗粒的形成对于强度的增加效应更为显著,相关成果可为寒区充填采矿的强度预测及材料优化提供科学依据和实用指导。 展开更多
关键词 寒区矿山 超声波波速 胶结充填体 强度预测 负温
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基于监测和数值模拟的白音华凸台边坡变形稳定性分析 被引量:9
10
作者 李志国 徐涛 +5 位作者 刘永杰 李敬国 于海里 董强 付腾飞 赵博 《中国矿业》 2022年第S01期84-92,共9页
因采矿权原因白音华三号露天矿东北部形成了三面解除约束的凸台状边坡,凸台边坡的稳定性严重影响并制约着矿山的安全高效生产。本文采用GPS现场监测与三维数值模拟相结合的方法,首先开展了采动条件下凸台边坡变形稳定性的现场监测和三... 因采矿权原因白音华三号露天矿东北部形成了三面解除约束的凸台状边坡,凸台边坡的稳定性严重影响并制约着矿山的安全高效生产。本文采用GPS现场监测与三维数值模拟相结合的方法,首先开展了采动条件下凸台边坡变形稳定性的现场监测和三维数值模拟对比分析研究,数值模拟结果与现场监测数据吻合较好。进一步探究了凸台边坡南侧回填和北侧开采对凸台边坡变形的影响。研究表明,凸台前端及边坡底部变形较大,凸台边坡没有产生明显的贯通性剪切变形,随着凸台边坡南侧回填和北侧煤炭开采,凸台边坡前端变形量逐渐减小,主要变形区域逐渐向凸台边坡东帮移动。本文研究工作及时有效地对边坡稳定性进行评价并为边坡变形治理提供参考。 展开更多
关键词 凸台边坡 监测数据 三维地质模型 边坡稳定性 数值模拟
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应变软化挤压岩体巷道扩挖力学响应研究 被引量:1
11
作者 关凯 刘洪磊 +4 位作者 高振领 孙星 王京生 付秋波 苏环 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第1期115-121,共7页
针对深部高应力软弱破碎岩体巷道变形侵限及重复返修维护的问题,基于有限变形理论和Lagrange物质观点,建立了考虑岩体峰后行为的大变形巷道重塑扩挖力学模型,实现了重复开挖扰动引起围岩累积劣化的定量表征,依次分析了不同岩体条件下维... 针对深部高应力软弱破碎岩体巷道变形侵限及重复返修维护的问题,基于有限变形理论和Lagrange物质观点,建立了考虑岩体峰后行为的大变形巷道重塑扩挖力学模型,实现了重复开挖扰动引起围岩累积劣化的定量表征,依次分析了不同岩体条件下维持巷道净断面所需的最小刚性支护载荷和返修效率,同时对实际工程中超前导洞施工法用于释放主洞围岩压力和挤压势的有效性进行了探讨。研究结果表明:①巷道的重塑扩挖是控制挤压变形的有利方式,能显著降低岩石压力和作用在支护结构上的载荷,并得到了基于洞壁收敛位移的巷道稳定性图表;②重塑扩挖施工需事先尽量释放初次开挖产生的应力和变形能,以提高巷道的返修效率;③超前导洞施工法对于降低主洞洞壁变形以及释放围岩压力的有效性与其开挖尺寸和岩体峰后本构关系密切相关,当导洞半径较大(至少超过0.3~0.5倍主洞设计尺寸)及岩体呈现出应变软化或理想塑性特征时,超前导洞施工法能有效改善主洞附近的围岩应力条件,降低挤压势和洞壁收敛变形。 展开更多
关键词 深部开采 大变形 扩挖 应变软化行为 超前导洞 有限变形理论
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基于地质雷达的矽卡岩型铜铁矿巷道松动圈研究 被引量:12
12
作者 于庆磊 蒲江涌 +3 位作者 勒治华 褚吉祥 姜兆阳 郜晓龙 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第3期46-53,共8页
测量巷道松动圈有助于提高巷道支护设计的针对性和有效性。但对于矽卡岩型金属矿床,常由于变质作用的差异,导致矽卡岩物理力学性质空间变异大、强度低、遇水膨胀,给矽卡岩巷道松动圈的测量带来了很大困难。针对矽卡岩型金属矿床井下巷... 测量巷道松动圈有助于提高巷道支护设计的针对性和有效性。但对于矽卡岩型金属矿床,常由于变质作用的差异,导致矽卡岩物理力学性质空间变异大、强度低、遇水膨胀,给矽卡岩巷道松动圈的测量带来了很大困难。针对矽卡岩型金属矿床井下巷道松动圈测量存在的问题,以太平矿业矽卡岩型铜铁矿床为例,介绍了采用地质雷达探测巷道围岩松动圈的研究成果,分析了巷道围岩松动圈的分布特征,讨论了不同岩石类型对地质雷达探测巷道松动圈的影响。研究表明:太平矿业井下巷道围岩复杂多变,松动圈厚度差异很大,破碎大理岩巷道松动圈主要在1.75 m范围内,而蚀变闪长岩巷道和矽卡岩巷道松动圈分布宽泛,分别在1.25~3.25 m和1.75~3.50 m范围内变化;巷道断面尺寸越大,松动圈范围越大;地质雷达探测的精度取决于松动圈内围岩和外部塑性区围岩之间介电常数的差异,围岩性质越差,地质雷达图像显示的巷道松动圈边界越不明显;在锚网喷支护巷道中,金属网片对雷达的电磁波有屏蔽作用,当网片网度较小时,会影响地质雷达的探测结果。上述地质雷达测量巷道围岩松动圈的相关分析成果可为同类地质条件的矿山提供借鉴。 展开更多
关键词 地质雷达 巷道围岩松动圈 矽卡岩型矿床 支护设计
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基于离散元的充填散体与岩柱相互作用规律数值模拟研究 被引量:4
13
作者 于庆磊 郑浩田 +1 位作者 勒治华 蒲江涌 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第8期1-8,共8页
金属矿山的充填采场在上覆岩层的挤压作用下,充填散体与围岩或矿柱产生强烈相互作用,认清这种相互作用规律及其影响因素对评价覆岩变形具有重要指导意义。本研究采用颗粒流数值软件PFC^(2D)构建了充填散体与岩柱相互作用模型,通过室内... 金属矿山的充填采场在上覆岩层的挤压作用下,充填散体与围岩或矿柱产生强烈相互作用,认清这种相互作用规律及其影响因素对评价覆岩变形具有重要指导意义。本研究采用颗粒流数值软件PFC^(2D)构建了充填散体与岩柱相互作用模型,通过室内试验对模型细观参数进行标定并开展充填散体侧向约束下岩柱轴向压缩数值模拟试验,再现充填散体与岩柱相互作用演化过程,分析充填散体颗粒大小、级配和弹性模量等散体结构参数对其相互作用的影响。模拟结果表明:岩柱的侧向变形挤压充填散体,散体反作用于岩柱,并对其提供被动侧压力;随着岩柱侧向变形的增大,充填散体内部颗粒之间接触力链强度逐渐增强,充填散体岩柱之间相互作用逐渐增大,从而使岩柱峰值抗压强度得到提升;同时,由于充填散体的被动约束作用,岩柱发生变形破坏后仍具有残余抗压强度。此外,这种相互作用剧烈程度随充填散体颗粒粒径增大而减小,随充填散体密实度和弹性模量的增大而增大。 展开更多
关键词 充填散体 相互作用 离散元 散体级配
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沟谷区多煤层开采覆岩破坏及径流水害防治研究 被引量:6
14
作者 刘一龙 杨天鸿 +3 位作者 马凯 叶强 赵永 赵乾百 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期243-254,共12页
沟谷地形下多煤层开采带来了严重且复杂的“裂隙发育—山体滑坡—河道堵塞—涌水加剧”链式灾害。探究沟谷地形与煤层重复采动耦合作用下的覆岩破坏特征与规律是滑坡、涌水灾害防治的关键。以西曲矿沟谷地形下多煤层开采为研究对象,综... 沟谷地形下多煤层开采带来了严重且复杂的“裂隙发育—山体滑坡—河道堵塞—涌水加剧”链式灾害。探究沟谷地形与煤层重复采动耦合作用下的覆岩破坏特征与规律是滑坡、涌水灾害防治的关键。以西曲矿沟谷地形下多煤层开采为研究对象,综合采用集地表勘察、InSAR动态观测、降雨-径流分析和数值模拟为一体的“覆岩移动−地表变形−径流积水”分析方法,分析了沟谷区多煤层下行开采引发覆岩破坏与地表沉降的空间扩展全过程。结果表明:沟谷区下组煤充分采动后,煤层间关键层以下岩层移动范围无明显外扩特征,竖向裂隙发育,以张拉开裂为主。关键层上方岩层剪切裂隙占比明显增加,采动沉降效应与重力作用下的沟谷坡体易产生剪切滑移,甚至发生坡体下行裂隙与覆岩上行裂隙的贯通现象。重复采动造成山体滑坡形成的堆积体若阻塞河道并在汛期形成堰塞湖,则具有井下涌水风险。基于无人机倾斜摄影测量合成的高精度地形,通过降雨−径流模拟再现了山西“百年一遇”暴雨期间矾石沟流域不同历时降雨淹没范围与时间百分比,为矾石沟小流域的沟谷水灾害防范和风险评估提供了支撑,并提出了基于裂隙发育与地表淹没范围的地表径流水害综合防治方法。研究可为沟谷区多煤层开采条件下地表地质灾害防治与水资源保护提供有益参考。 展开更多
关键词 沟谷地形 多煤层开采 岩层移动 地表沉降 径流水害
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基于现场监测与数值模拟的浅层采空区稳定性分析 被引量:12
15
作者 贾瀚文 刘洪磊 +3 位作者 张忠政 朱万成 王雷鸣 杨震 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第1期179-185,共7页
隐患采空区是目前影响露天开采矿山安全生产的主要危害源之一。随着台阶开采的不断剥离,露天开采境界内各台阶与地下空区群的隔离层厚度越来越薄,随时有可能发生采空区顶板坍塌事故。考虑到露天矿采空区地质赋存条件和围岩稳固性等特征... 隐患采空区是目前影响露天开采矿山安全生产的主要危害源之一。随着台阶开采的不断剥离,露天开采境界内各台阶与地下空区群的隔离层厚度越来越薄,随时有可能发生采空区顶板坍塌事故。考虑到露天矿采空区地质赋存条件和围岩稳固性等特征,以弓长岭露天铁矿浅层采空区为工程背景,运用现场监测和数值模拟相结合的手段综合分析了浅层采空区的稳定性。将液体静力水准地表沉降监测系统的监测数据与FLAC数值模拟结果对比,调整蠕变参数使得数值模拟的蠕变速率与现场监测结果一致,而后据此进行未来结果的预测。最终根据地表沉降数据确定的蠕变参数取值为A=1.0×10^-12、m=1.75、n=0.35。研究表明:静力水准测点地表最大沉降位移为-9.8 mm,蠕变计算结果顶板最大垂直位移约20.4 mm,应力最大值约25 MPa,综合分析显示该采空区较稳定。上述研究提供了一种基于采空区现场监测数据的数值模拟蠕变分析方法,可为类似矿山采空区稳定性分析提供借鉴。 展开更多
关键词 采空区 静力水准监测系统 数值模拟 变形监测
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废石尾砂胶结充填体断裂特性试验研究 被引量:6
16
作者 仝文慧 朱万成 牛雷雷 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第12期118-123,共6页
保证假顶稳定是下向水平分层充填法开采的前提,在矿山构筑假顶时,除配置适当比例的尾砂和水泥之外,也会加入适量废石来提高假顶的稳定,同时处理开采过程中产生的废石,以达到绿色开采的目的。通过对含预制裂缝的废石尾砂胶结充填体试件... 保证假顶稳定是下向水平分层充填法开采的前提,在矿山构筑假顶时,除配置适当比例的尾砂和水泥之外,也会加入适量废石来提高假顶的稳定,同时处理开采过程中产生的废石,以达到绿色开采的目的。通过对含预制裂缝的废石尾砂胶结充填体试件开展三点弯曲实验,将基于边界影响的准脆性断裂模型应用于充填体断裂力学特性研究中,分析了胶结剂含量、废石粒径和废石含量对废石尾砂充填体的影响。随着胶结剂含量的增加废石尾砂胶结充填体断裂韧度近似线性增加;废石的加入能够提高充填体的断裂韧度,但是废石的粒径和分布的影响存在一个合适的废石混入率;同时,仅仅考虑优良级配也达不到最佳的组成结构,还需考虑充填体的胶结剂含量和废石掺入量。 展开更多
关键词 假顶 充填体 废石 断裂韧度
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岩石破坏过程实时监测预警软件系统——搭建与初步应用 被引量:3
17
作者 宋清蔚 朱万成 +3 位作者 徐晓冬 张鹏海 陈承桢 刘溪鸽 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第10期155-164,共10页
岩石损伤与破坏的预测预警是岩石力学的基本问题。在岩石单轴压缩实验中,通过Lab VIEW二次开发的方式实时获取实验过程中应变、表面散斑图像、声发射测试数据,采用HTTP、WebSocket等数据传输协议实时传输数据,搭建了“端—边—云”3层... 岩石损伤与破坏的预测预警是岩石力学的基本问题。在岩石单轴压缩实验中,通过Lab VIEW二次开发的方式实时获取实验过程中应变、表面散斑图像、声发射测试数据,采用HTTP、WebSocket等数据传输协议实时传输数据,搭建了“端—边—云”3层架构的岩石失稳破坏过程监测预警系统,实现了多元化监测数据的实时采集与动态融合,并对岩石单轴压缩破坏进行实时预测预警。该软件系统能够先于传统上的基于声发射振铃数和能量释放率的前兆特征,预测方法更为可靠,更具实际意义。该系统可迁移至矿山现场应用之中,为基于多元异构现场监测数据融合来进行矿山地质工程灾害预测预警提供了技术支撑。 展开更多
关键词 多元监测数据 数据实时采集 岩石失稳破坏前兆 实时预警系统
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金属矿山地质灾害风险智能监测预警技术现状与展望 被引量:21
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作者 朱万成 徐晓冬 +3 位作者 李磊 牟文强 宋清蔚 李荟 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第1期20-44,共25页
金属矿山地质灾害风险智能监测预警技术是保障矿山安全生产的关键技术之一,是岩石力学应用于矿山安全领域研究的热点问题。从地质灾害风险定义、类型、监测方式、预警技术等方面出发,简述了金属矿山地质灾害风险监测预警技术的发展现状... 金属矿山地质灾害风险智能监测预警技术是保障矿山安全生产的关键技术之一,是岩石力学应用于矿山安全领域研究的热点问题。从地质灾害风险定义、类型、监测方式、预警技术等方面出发,简述了金属矿山地质灾害风险监测预警技术的发展现状,指出在灾害风险定义方面,金属矿山地质灾害风险易发性、易损性和危险性量化分析理论体系尚不完善;在灾害风险监测与数据融合方面,多感知设备协同监测与数据融合理论仍不完善,尚未实现基于风险条件的感知设备布设方案智能调整,难以保障采动岩体力学响应的时空完整性与连续性;在灾害风险预警方法方面,监测与模拟相结合已成为矿山灾害预警发展趋势,应进一步与云计算、人工智能等技术相融合,建立完善的理论体系,实现实时动态、精准高效、智能的灾害风险预警。在此基础上,围绕“现场监测和数值模拟相结合灾害预测预警”的学术思想,提出了“地质灾害案例匹配、多源数据挖掘、力学机理分析、专家系统诊断”四位一体的灾害风险智能预测预警方法,进一步以弓长岭露天矿浅层隐伏空区垮塌与地表塌陷风险监测预警工作为背景,实现了上述方法的应用与推广。最后指出了金属矿山灾害风险智能监测预警技术存在着多源力学响应数据难以高精度连续协同感知、灾害预测预警模型参数难以精准选取、灾害监测预警系统尚不完善等问题,多灾种高性能、专用特种智能感知技术与装备,标准化数据通信协议与架构,监测—模拟相结合的灾害智能预警模型,地质灾害监测预警平台与数字孪生技术是解决上述问题的关键技术,是未来的主要发展趋势。 展开更多
关键词 金属矿山 地质灾害 监测 预警
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现场监测与数值模拟相结合的矿山灾害预测预警方法 被引量:20
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作者 朱万成 任敏 +5 位作者 代风 张鹏海 王雷鸣 刘洪磊 贾瀚文 王兴伟 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第1期151-162,共12页
在矿产资源需求量大,而国内矿产资源储量逐渐减少、易采矿产逐步枯竭的情况下,矿山逐渐转向对深部资源的开采,随着采深的增加,开采诱发的岩爆、冒顶片帮等多种灾害日益凸显,矿山灾害预测预警势在必行。总结了当前基于现场监测和数值模... 在矿产资源需求量大,而国内矿产资源储量逐渐减少、易采矿产逐步枯竭的情况下,矿山逐渐转向对深部资源的开采,随着采深的增加,开采诱发的岩爆、冒顶片帮等多种灾害日益凸显,矿山灾害预测预警势在必行。总结了当前基于现场监测和数值模拟方法分别进行矿山灾害预测预警的优缺点,提出了一种现场监测与数值模拟相结合的灾害预测预警方法,以实现矿山灾害的趋势预测与实时预警。分析了该方法的可行性与优势,并以矿山常见的露天边坡稳定性分析为例,阐述了该预测预警方法的实际应用,供相关研究参考。 展开更多
关键词 露天开采 矿山灾害 预警 现场监测 数值模拟
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蚀变花岗片麻岩破坏过程中声发射事件的演化规律 被引量:6
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作者 张鹏海 杨天鸿 +3 位作者 徐涛 于庆磊 周靖人 赵永川 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期2189-2197,共9页
通过单轴压缩条件下的声发射试验,分析了蚀变花岗片麻岩破坏过程中声发射事件的演化规律,研究发现:对于多数试件,高能级声发射事件的首次出现可作为岩石处于高应力水平的标志,中能级声发射事件在试件空间内形成贯通分布可作为岩石应力... 通过单轴压缩条件下的声发射试验,分析了蚀变花岗片麻岩破坏过程中声发射事件的演化规律,研究发现:对于多数试件,高能级声发射事件的首次出现可作为岩石处于高应力水平的标志,中能级声发射事件在试件空间内形成贯通分布可作为岩石应力水平进一步上升的标志,最后贯通区出现高能级声发射事件可作为岩石破坏的前兆现象;发生脆性破坏的试件,不会出现中能级声发射事件在试件空间内形成贯通分布的现象;对于含弱区的试件,首个高能级声发射事件会出现于低应力水平,此时岩石内声发射事件呈条带状密集分布于高能级声发射事件周围,其他区域的声发射事件少、能级低。以上研究为利用声发射信息识别岩石应力水平及评价岩石稳定性提供了试验依据。 展开更多
关键词 蚀变花岗片麻岩 声发射事件 岩石破裂 应力水平
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