基于地质动力区划的矿井动力环境研究

矿山工程处于构造块体中,会受到板块构造活动的影响,矿井动力灾害与板块及构造块体的活动密切联系。以板块构造学说为基础,运用地质动力区划方法确定了不同尺度和级别构造活动的特征,提出用构造凹地反差强度、地形曲率变化来评价区域地质动力环境的方法,揭示了矿井动力灾害发生的动力条件与能量基础,建立了板块运动与矿山工程实际的联系。应用结果表明,阜新矿区具备发生动力灾害的地质动力背景,已发生的冲击地压地点处于地质动力区划方法确定的动力区域影响范围内。     

京西地质构造对矿井动力灾害的影响

研究京西(燕山西段及北京西山地区)区域地质构造及其演化对煤层的赋存控制作用,对揭示京西煤矿矿井动力灾害发生的动力学背景具有重要意义。从京西煤田内矿井动力灾害发生的区域构造背景入手,结合构造应力场分布特征,利用地质动力区划构造凹地反差强度评价方法,对具备发生动力灾害条件的矿井给出量化评价指标。通过分析确定,京西煤田开采矿井具备发生矿井动力灾害的动力环境,这对指导矿井安全开采具有现实意义。      

矿井构造的灰色预测与综合评价

使用模糊数学、灰色系统理论等多种数学方法和计算机手段，从评价指标的确定优选，已采区的评价检验到未采区不同块段各指标值的定量预测和综合评判，系统地提出一套未采区构造复杂程度预测与评价的研究方法，并成功地用于铜川矿区金华山矿井的构造预测，为该矿二水平选择出两块地质条件简单、适合综采的场地。     

义马煤田特厚煤层区域冲击地压危险性分析

为了研究义马煤田特厚煤层和煤厚变化等地质因素与冲击地压之间的关系,以义马煤田的地质条件为基础,描述了煤田的冲击地压概况和煤层特征,分析了特厚煤层及其厚度变化区域的冲击地压危险性。研究指出,特厚煤层区域,采高大,采掘活动对煤层上覆坚硬顶板扰动大,易造成采后坚硬顶板弹性能的蓄积,从而导致冲击地压的发生;煤层厚度急剧变化区域,煤层受到水平附加应力的影响,易造成局部应力集中,加之煤层厚度变化区域构造发育,导致煤岩体性质发生变化,冲击地压发生的可能性也更大。最终指出特厚煤层及其厚度变化区域冲击地压危险性较强,并提出了冲击地压危险性的预测预报方法,为义马煤田受冲击地压威胁矿井的冲击地压防治工作提供了指导。     

建设场地工程动力地质效应与地质灾害之研究(以福州——泉州高速公路为例)

本文依据福州———泉州高速公路工程场地所处的地质地震环境、工程地质、现代构造应力场等资料综合研究 ,探讨在地震活动带内建设场地的工程动力地质效应的力学特点及其产生地质灾害的类型 ,为工程因地制宜的安全设计 ,提供一条动力学思路     

基于组件式GIS的唐山市区环境地质评价

唐山市区地质环境条件复杂,构造发育,多种地质灾害频繁发生。因此,进行唐山市区环境地质评价具有重要现实意义。本文在综合分析唐山市区地质环境状况的基础上,基于组件式GIS工具MO,利用模糊综合评判方法,对唐山市区进行了环境地质评价,将评价结果划分为质量不同的4类区域,为城市的发展及规划提供依据。     

地理信息系统在地质量化预测与评价中的应用

将地理信息系统应用于矿井地质条件量化预测与综合评价研究中，建立了地质条件量化预测处理系统，把传统地质预测方法与有限元理论、计算机模拟技术有机地结合起来，为开采地质条件多源数据的综合分析、量化预测和分析结果的快速、直观表达开辟了新途径     

临涣矿区界沟煤矿环境地质评价

界沟煤矿位于淮北煤田南部,设计生产能力为0．6Mt／a,新构造活动不强,构造稳定性较好。通过对界沟煤矿环境地质现状监测和调查,认为目前环境现状质量良好;对煤层开采后引起的地面沉降与塌陷、矿井污、废水排放,固体废弃物,空气污染、噪声等对环境地质的影响进行了预测评价,预测地面沉降为12．0m,塌陷积水面积为9．25m^2,受影响的耕地为1316m^2,综合评价环境地质条件为不良即Ⅲ类;提出了采用煤矸石发电,对塌陷区回填复垦．对矿井排水进行处理和综合利用等环境地质保护的方法与措施。     

唐山矿区构造应力场特征及其对冲击地压的影响

河北唐山矿冲击地压的发生除了受开采技术条件、煤层顶底板岩石学特征等因素影响外,主要受赋存环境的影响,其中地应力条件是一个重要的影响因素。以唐山矿构造应力分布规律为背景,对不同水平构造应力条件下回采工作面煤层及其顶底板围岩的三维场进行了数值分析,系统研究了构造应力对煤层及其顶底板围岩的冲击地压的影响。结果表明,在煤矿开采过程中,高水平构造应力对采区煤层及其顶底板围岩的应力场和能量场的分布规律具有重要影响。高构造应力条件下,煤层及其顶底板围岩中的高水平应力为冲击地压的发生提供了力源条件,而在高地应力环境下所积聚的大量弹性应变能为冲击地压的发生提供了能量条件。      

矿井地质类型划分中的一些问题讨论

矿井地质类型划分报告是煤矿企业合理安排生产接续、组织安全开采的地质依据。针对近3a在矿井隐患排查和审查一些煤矿地质类报告中发现的涉及矿井地质类型划分问题,提出了对矿井地质类型划分一些依据的理解和建议。指出矿井地质类型划分具有时效性和唯一性,应将矿井地质条件与煤矿安全生产建设结合起来;确定矿井地质类型应在剖析和总结已采区地质规律的基础上,科学预测未来5a生产接续区的地质条件,并以此为评价对象。建议矿井首部地质类型划分报告应在基建矿井移交生产前6个月内提交,断层落差超过1/2煤厚便可认定对工作面推进有一定影响;用断层和裂缝的密度分别表征断层和裂缝的发育程度,用夹层和夹矸的数量划分煤层结构类型,以生产接续区工作面陷落柱数量、冲击地压危险程度、热害区和天窗的面积占比来定量表征其它特殊地质因素复杂程度。     

山区煤矿矿山地质环境多层次灰色综合评价

以山区煤矿矿山地质环境为研究对象,从地质环境条件、矿山开发程度、资源损毁、地质环境问题和环境污染问题等5个方面构建一个3层次的矿山地质环境综合指标评价体系,运用灰色系统理论,建立了山区矿山地质环境多层次灰色综合评价模型,并结合实例进行计算,得出矿山地质环境综合评价值。评价结果与实际情况基本相符,表明该模型能有效地利用评价指标的信息,所给出的综合评价值能够对受评矿山地质环境进行定性或定量的评判,为政府和企业进行矿山地质环境恢复治理及矿产资源合理利用提供科学依据。     

河北省主要矿区关闭煤矿资源再利用模式探讨

关闭煤矿资源评价与利用,具有资源、环境双重效益,可为煤矿企业提供一条转型发展路径。在河北省主要矿区关闭煤矿资源调查工作的基础上,通过对国内外关闭煤矿资源再利用典型案例的总结,重点归纳了河北省关闭煤矿农林用地、建设用地、塌陷水域综合利用、矿山公园模式、关闭煤矿资源综合利用、矸石山利用、井下空间利用等7类19种资源再利用推荐模式,分析了推荐模式选择因素,划分了资源类型。依据矿山地质环境影响程度、问题类型及矿山区位差异,按照推荐模式选择原则,提出适合不同关闭煤矿山资源利用模式。综合考虑关闭煤矿背景条件和资源开发利用条件,对河北省主要矿区118个关闭煤矿提出了资源再利用途径。在相关研究基础上,针对河北省主要矿区关闭煤矿资源再利用存在的支撑条件不足、安全评价、支撑政策和管理办法欠缺、资源调查评价与利用技术指南欠缺等现实问题,提出了资源利用典型项目建设、及时掌握关闭煤矿综合信息、构建关闭煤矿资源调查与评价技术指南、开展相关治理工程做好资源利用统筹工作、加强科技投入和关键技术研发、树立矿井全生命周期理念并重视矿业资产的后周期管理及完善闭坑管理等建议,以期选择生态敏感性较弱、资源丰富、区位条件优越、符合当地经济社会发展需求、便于协调开发利用的关闭煤矿作为重点研究对象,开展资源综合利用工业性试验和示范工程,系统构建关闭煤矿资源评价体系,实现关闭煤矿资源利用与生态保护协同发展。      

The controlling effect of thick-hard igneous rock on pressure relief gas drainage and dynamic disasters in outburst coal seams

Intrusive igneous rock is usually found in the overlying strata above mining stopes, and its occurrence, lithology, and distribution play important roles in coal mining safety. Of the numerous coal mine disasters in China, a large number have been caused by magma intrusion. Magmatic activity is intense and widely distributed in the Haizi Coal Mine which has suffered eleven coal and gas outburst accidents and one water inrush accident under a thick-hard igneous rock with 120-m-thick. Based on theoretical analysis, laboratory testing and field observations, we found that under the effect of thermal evolution and entrapment of the igneous rock, the coal pore structure developed, the gas adsorption capacity was enhanced, and the risk of gas outburst increased. The igneous rock, as the main key stratum, will not subside or break for a long time after mining. The closing time of fractures and separations is also prolonged and provides good conditions for gas drainage. The distant penetration borehole for draining pressure relief gas is proposed which can ensure effective gas drainage and reduce the number of rock laneways. However, with the continuous mining of a large area, the igneous rock could suddenly break, instantly releasing a tremendous amount of elastic strain energy, which will easily induce the occurrence of complex dynamic disasters, such as rock bursts, water inrush, gas outbursts, and surface subsidence. Based on the cause analysis of dynamic disasters, a reasonable goaf filling height is proposed for fully eliminating mine disasters under the special geological condition.     

煤矿井下随采地震探测技术发展综述

煤矿井下地震勘探的炸药震源受火工品管控影响大,且无法实现煤矿开采动力地质灾害的监测预警;随采地震是以采煤机为震源的地震探测新技术。本文回顾了国内外随采地震技术的研究现状,介绍了随采地震的方法原理和独特优势,并开展了一些先导性的试验研究利用。结果表明:采煤机震源具有激发能量强、频带宽、安全绿色经济、可重复等特点,可以作为随采地震探测的被动震源;采煤机震源与炸药震源的地震炮集记录接近,后者单炮信噪比相对较高;随采地震数值模拟、大数据动态处理等关键技术急需协同攻关。尽管随采地震尚处于试验研究阶段,但是它将成为未来透明工作面三维动态地质建模、开采动力地质灾害监测预警等重要手段,代表了今后煤矿智能探测技术的发展方向。      

煤层采动条件下断层活化研究的现状分析及展望

采动条件下断层活化易于诱发冲击地压、底板突水等动力地质灾害,如何对采场断层活化引起的一系列动力地质灾害开展超前防治预警,一直是煤矿安全开采面临的科学技术难题。从数值模拟、相似物理模拟及现场测试三个方面,概述国内外采场断层活化方面的研究现状;围绕断层活化的监测预警方法,包括微震监测技术、声发射技术、视电阻率监测技术、光纤监测技术、注水试验等,从方法原理、研究现状、技术特点等方面对现有的主要测试与评价方法进行了总结;结合当前国内断层复杂区的煤炭资源开采,重点分析断层活化诱发的几类典型动力地质灾害形成机制及其内在联系;当前,对于采动诱发下的断层活化多维多尺度全程精细化监测技术等研究工作仍然不足,基于煤矿开采精准化、智能化需求,指出断层复杂区煤层开采研究应向多场耦合、精细化模型构建、多手段综合探查、智能预警等方向发展。认为通过进一步开展断层活化的基础理论、精细化模拟、多维多场多尺度监测预警的技术系统研究,可为煤矿智能化引领下的矿井地质保障工作提供坚实基础。      

华北东部深部岩溶及煤矿岩溶水害特征

针对我国华北东部煤矿井开采深度迅速增加,矿井岩溶水害日益加重的客观问题,文章分析讨论了深矿井开采的基本概念,通过统计分析,得出中国东部主要煤矿井目前开采深度达到600 m左右且以12 m/a左右的速度向深部延伸的变化趋势。从华北东部地区沉积古地理环境与地壳运动演化史方面分析了该地区厚层奥陶纪灰岩的形成及其后期岩溶发育过程。通过对研究区几个重点矿区揭露的奥陶系灰岩岩溶发育特征在穿层和顺层方向上随深度变化规律的分析,揭示出华北东部主要煤矿区奥陶系灰岩岩溶发育特征在垂向上具有弱-强-弱和顺层方向上随埋深具有由强到弱的变化规律。提出了华北东部煤矿深部开采将面临的岩溶水害问题及其防治水技术思路。      

面向智能化开采的矿井煤岩层综合对比技术

煤岩层对比工作贯穿于整个煤炭地质勘查与矿井生产阶段的全过程,针对近距离、多煤层且构造复杂的矿井生产阶段煤岩层对比困难的问题,以贵州盘县煤田火烧铺煤矿为研究对象,通过对地质勘查资料的分析,结合地面瓦斯勘查钻孔、井下地质调查、瓦斯参数测试工程从地质勘查阶段已经建立的煤岩层对比标志层中提取适应于矿井生产阶段的标志层;结合矿井生产过程中井筒、巷道、工作面及其两巷道、切眼等井巷工程生产揭露资料的宏/微观煤岩、煤质化验、煤层顶底板岩石力学、煤层的光学特征等资料,提炼矿井生产过程中基于开采技术条件的煤岩层对比的标志;综合地质勘查与矿井生产阶段重新构建矿井生产阶段煤岩层综合对比标准体系。研究表明:地质勘查阶段构建的煤岩层对比标志层在矿井生产阶段岩性组合、地球物理测井曲线,高位标志性岩层以及古生物化石层基本上失去了指导意义,而煤层结构、伪顶或低位直接顶板古生物化石层、岩性标志层仍具有指导意义,可以指导实践生产;矿井生产阶段大量的地层倾角数据、宏/微观煤岩组分特征、煤层夹矸岩性,尤其是可见光、热红外等光学特征,煤层瓦斯含量、压力参数,煤层顶底板岩石力学参数等是煤岩层对比的良好标志层;构建的煤岩层综合对比技术体系可以有效地指导煤矿巷道高效掘进、工作面快速回采并识别断层发育特征。研究成果不仅可以指导煤矿井下生产工作而且可以为构造复杂区的煤矿井下工作面智能化开采提供基础地质资料,为煤矿安全、高效、智能化开采提供地质保障技术。      

黑龙江省矿山主要环境地质问题及防治对策

黑龙江省在矿产资源开采过程中产生了诸多的矿山环境地质问题。这些矿山环境地质问题可分为资源毁损、地质灾害、环境污染3大类。又可细分为土地资源压占、植被资源破坏、地下水位下降、风景景观和地质遗迹破坏、地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡、泥石流、煤层自燃、煤矸石自燃、水土侵蚀、土地沙化、盐碱化、草原退化、水污染、土壤污染、大气污染等种类。这些矿山环境问题给黑龙江省的经济发展和生态环境造成了巨大的损失和危害。论文阐述了主要矿山环境问题及其危害,并提出了有关防治对策建议,以促进黑龙江省矿山环境保护与治理工作的进步。     

煤炭智能开采地质保障技术及展望

煤炭智能开采是我国煤炭工业在新一轮技术变革下的战略选择,是实现煤矿安全高效生产的必由之路,地质保障技术可为煤炭智能开采提供准确可靠的地质数据支撑,且能有效探查隐蔽致灾地质因素以减少煤矿生产灾害事故的发生。我国煤炭地质保障技术从服务于资源勘查、高产高效矿井建设到服务于煤矿安全高效生产,从基础地质勘查工作、GIS系统到隐蔽致灾因素探查,不同时期的煤炭地质保障技术具有鲜明的特点。分析了在煤炭智能开采背景下地质保障技术面临的3个难题:地质条件探测精度不足、动态地质信息监测困难与智能开采缺乏统一的地质基础。在前期研究的基础上,论述了面向煤炭智能开采的地质保障技术体系,主要包含高精度综合探测、一体化智能在线监测、工作面地质透明化三大关键技术,通过煤炭开采过程中地质信息综合精准感知、动态融合、同步映射和孪生反馈,实现地质保障的数字化、三维可视化和智能化。面对新一轮能源科技革命和产业变革,针对新形势下煤矿安全发展新要求,提出了煤炭智能开采地质保障云平台、技术标准体系构建的发展方向,平台化、标准化的技术体系可为煤炭安全高效智能绿色开采提供可靠的地质保障。