超深上仰孔卸压爆破集中煤柱工艺技术研究

为了防治浅埋近距离煤层群开采时下组煤采出上覆集中倾向煤柱易发生的动力压架灾害,在分析超深孔卸压松动爆破防灾原理基础上,提出了一种超深上仰孔卸压爆破集中煤柱技术,通过理论分析、地面传爆试验及井下工业性试验,解决完善了该技术的3大工艺技术难题：一是利用自主研发的装药装置,解决了超深(最深达110 m)上仰孔(仰角30°)安全快速安装炸药难题;二是根据钻孔爆破裂隙圈半径及煤柱塑性区宽度理论计算结果找到了最佳炮孔布设间距;三是利用地面传爆试验和C-S双液浆凝胶特性试验解决了超长装药段(最长达16 m)炸药安全传爆及炮孔堵塞难题,优化了起爆方法,消除了管道效应,核算了爆破振动安全允许距离,实现了安全、高效封孔。该工艺技术的成功应用表明其具有工程借鉴及推广应用意义。     

工作面过空巷基本顶超前破断机制及控制技术

以工作面进入平行空巷、回撤通道时顶板超前破断、巷道被掩埋、支架压架的事故为研究对象,通过相似模拟试验对比了工作面过不同宽度空巷、充填与否时围岩破坏特征、应力变化和支架载荷变化,展现了工作面过大断面空巷基本顶超前破断及其灾变演化过程。研究表明：超前破断会导致基本顶一次性破断长度增加、上覆亚关键层同时破断。一旦发生超前破断,现有支护技术很难避免压架,故预防出现超前破断最为重要。鉴于此,运用Winkler地基梁理论对基本顶中弯矩和挠度进行了计算,解释了试验中围岩破断特征、支承应力和支架载荷的变化,给出了基本顶超前破断的机制：煤柱失稳是导致出现超前破断的主要因素,提高煤柱强度有利于预防超前破断。据此提出了局部注浆充填技术使煤柱由单轴压缩变为三轴压缩,提高煤柱支撑能力,并在现场实践中得到了验证。     

珠江三角洲地面塌陷的孕灾环境和致灾因子分析

地面塌陷是珠江三角洲城市地质灾害的主要类型之一。地面塌陷灾害孕灾环境复杂、致灾因子多样,承灾体脆弱,灾害后果严重。多雨的气候背景、活动断裂构造、广布的隐伏岩溶和淤泥以及剧烈的人类活动构成地面塌陷的孕灾环境;致灾因子包括自然因素和人为因素两种,自然因素致灾因子包括岩溶的发育程度、覆盖层特征、地形地貌、强降雨或重干旱气候特征等;人为因素致灾因子主要指人类活动因素,如加载和排水等。     

泥石流致灾因子敏感性分析——以四川都江堰龙溪河流域为例

泥石流是我国山区常见的地质灾害,为了定量研究泥石流灾害致灾因子的敏感性并确定各个致灾因子的权重大小,本文通过野外调查、数理统计法和层次分析法对龙溪河流域泥石流灾害的主要致灾因子进行定性规律分析和定量权重计算。结果表明:（1）泥石流灾害的发生与致灾因子的敏感性区间主要定性表现为:流域面积小于1 km2以内、高差在200~400 m范围内、距断层距离为0~2 km、山坡坡度30°~50°、岩性为砂岩、纵比降在400‰~600‰等,其泥石流发生与致灾因子具有相关性,且相关性较好;（2）选取了泥石流灾害致灾因子中的历史因子、地形因子、地质因子和降雨因子等4个一级因子以及流域面积、高程、相对高差、纵坡比、地层岩性等14个二级因子建立层次分析模型和计算判断矩阵,定量计算权重值得出降雨,流域面积,地层岩性,纵比降等四个因子对泥石流发生的敏感性最强。这一结论具有普遍性,可对该区域泥石流的易发性,危险性,风险性评价提供一定的数据参考意义。     

淮河流域旱涝灾害致灾气候阈值

采用淮河流域内1959—2008年110个气象站的逐日降水资料,结合流域1978—2008年农作物旱涝灾害受灾面积数据,基于降水致灾因子与农作物承灾体受损程度等研究,提出旱、涝致灾气候阈值概念,在此基础上分析旱涝灾害发生的时空特征,确定淮河流域合理的旱涝致灾气候阈值区间并建立致灾气候阈值与农作物受灾面积之间的定量关系。结果表明:①致灾气候阈值可通过计算发生旱涝事件时间段累积降水量除以1959—2008年相应时段累积降水量的平均值来定义,得到的旱、涝致灾气候阈值在不同尺度下对旱、涝灾害事件均有较好地稳定反映,可满足研究区旱、涝事件分析需求;②洪涝致灾气候阈值与农作物受灾面积存在一致的变化趋势,而干旱致灾气候阈值与农作物受灾面积相关系数高达0.96,构建了基于干旱致灾气候阈值的农作物受灾面积预测模型。     

淮河流域旱涝灾害致灾气候阈值

采用淮河流域内1959—2008年110个气象站的逐日降水资料,结合流域1978—2008年农作物旱涝灾害受灾面积数据,基于降水致灾因子与农作物承灾体受损程度等研究,提出旱、涝致灾气候阈值概念,在此基础上分析旱涝灾害发生的时空特征,确定淮河流域合理的旱涝致灾气候阈值区间并建立致灾气候阈值与农作物受灾面积之间的定量关系。结果表明:① 致灾气候阈值可通过计算发生旱涝事件时间段累积降水量除以1959—2008年相应时段累积降水量的平均值来定义,得到的旱、涝致灾气候阈值在不同尺度下对旱、涝灾害事件均有较好地稳定反映,可满足研究区旱、涝事件分析需求;② 洪涝致灾气候阈值与农作物受灾面积存在一致的变化趋势,而干旱致灾气候阈值与农作物受灾面积相关系数高达0.96,构建了基于干旱致灾气候阈值的农作物受灾面积预测模型。     

厚煤层快速回采切顶卸压无煤柱自成巷工程试验

基于切顶卸压自动成巷技术原理,分析了沿空切顶巷道顶板结构演化过程,得出厚煤层快速回采切顶成巷围岩应力、位移传递机制,形成了人为主动构建“基本顶上位岩层-采空区碎胀矸石-巷道切顶短臂梁”围岩稳定结构的控制思路。提出厚煤层快速回采沿空切顶巷道围岩协同控制体系,以“恒阻大变形锚索+墩式单元支架”控制顶板,以“滑移式让位护帮结构+自移式动压防冲结构+波浪式多阻护帮锚杆”控制帮部,形成了应对顶板结构位态、碎石运动状态变化的针对性控制技术。以柠条塔煤矿S1201胶运顺槽为工程背景,完成了厚煤层快速回采条件下切顶卸压无煤柱自成巷现场工业性试验。研究表明,采高增大、采速加快后,基本顶上位岩层易引发少量不宜强制控制的回转变形,支护结构可控让位是构建围岩稳定结构的有效途径之一;巷内压力与采空区矸石运动状态密切相关,增强预裂效果有利于减少动压冲击;成巷过程中巷道顶压首先达到恒阻状态,而后位移趋于稳定,最后形成围岩稳定结构。所设计的配套支护结构可有效协同围岩运动,留巷效果良好。     

元阳梯田滑坡泥石流灾害链致灾模式研究

以元阳梯田滑坡泥石流灾害链为研究对象,以野外精细化调查为基础,结合室内试验模拟,对试验中滑坡泥石流演化过程和基质吸力变化进行分析,对灾害链致灾模式展开研究。试验共设置两种工况共3组试验,其中暴雨工况试验共进行了两次,挑选试验结果较好的一次工况进行分析,试验结论为灾害治理和区域减灾提供依据。研究结果表明,滑坡泥石流灾害链致灾过程极为复杂,降雨使得坡面碎石块大量出露之后,地表水流速也会逐渐降低,更有利于地表水入渗,梯田边坡受持续强降雨影响发生滑动后演化为泥石流继续沿梯田区运移,上部坡体形成巨大临空面,不稳定性增加,相比于持续暴雨而言持续中雨诱发坡体滑动所需时间更长,滑坡破坏力相比暴雨偏小,该灾害链致灾模式分为滑坡致灾和泥石流致灾,前者破坏力较大,后者影响范围较大,且不同区域致灾程度差别较大。     

洪水灾害风险管理广义熵智能分析的理论框架

基于洪水灾害风险管理的背景分析,提出用广义分布函数及其广义熵理论统一描述、物理解析洪水灾害风险管理系统的各种不确定性信息。基于洪水灾害风险形成机制和风险管理理论与水利科学、信息科学、智能科学综合集成途径,提出由洪水灾害孕灾环境和致灾因子危险性广义熵智能分析、承灾体易损性广义熵智能分析、承灾体灾情广义熵智能分析和风险决策广义熵智能分析组成的洪水灾害风险管理广义熵智能分析的初步理论框架及其主要研究内容,在其它灾害风险管理中具有一定的参考应用价值。     

中国煤矿工程地质灾害与减灾对策研究

通过对煤矿工程地质灾害及灾害链概念和构成的系统论述,全面分析了煤矿开发中工程地质的灾害问题及致灾特点,并提出了防治对策。      

适宜尺度区间上的多尺度区域泥石流危险性评价

泥石流灾害及其孕灾环境具有高阶模糊性,现有的模型和方法在表示和分析泥石流灾害时存在明显的尺度效应。首先提出了我国泥石流危险性评价的尺度模型,通过尺度分析的方法分析了孕灾因子的适宜尺度区间。然后基于区间II-型模糊集表示孕灾因子的高阶模糊隶属度,以此描述泥石流及其孕灾环境的复杂性;以区间权重描述各孕灾因子的重要性,并提出了适宜尺度区间上的危险性评价方法。试验表明,这种方法能够克服许多单尺度分析方法的缺陷,在泥石流危险性评价过程中能充分利用孕灾因子在适宜尺度区间上的可能状态,能顾及专家的对孕灾因子重要性评价的不确定性,评价结果比较客观。     

岩溶隧道涌突水灾害危险性评价指标体系及量化取值方法

深入分析了岩溶隧道施工过程中涌突水灾害的超前预测预报及风险评价体系的研究现状,提出了国内外关于岩溶隧道涌突水灾害的超前预测预报尚处于探索性研究阶段、如何提高预测预报的精度成为长大深埋隧道施工中涌突水灾害防治最为迫切、最为关键的问题。采用理论分析与实例统计相结合的方法,查明了岩溶隧道涌突水灾害的孕灾环境与主要致灾因子,选取“岩石可溶性、地质构造条件、地表汇水强度、地下水循环交替强度、隧道与地下水位的相对位置关系”5个评价因子,建立了岩溶隧道涌突水灾害危险性预测评价指标体系,并采用定性与定量化相结合的方法,重点对评价指标的量化取值方法进行了研究。     

浙东南山区高速滑坡形成原因和致灾方式研究

为加强浙东南山区滑坡灾害防治工作,在分析该区山外高速滑坡和南充高速滑坡的物质结构和和运动特征的基础上,总结该区高速滑坡的形成原因、致灾原因和致灾方式.高陡原始地形伴随人工切坡,岩体超深风化,台风引起超强降雨.以及峰残强度降差形成滑坡;高速和远程是致灾的主要原因;致灾方式包括堆积掩理、抛洒冲击和气浪推掀.     

中国海域灾害地质区划初步探讨

基于对现有调查研究成果资料的分析和认识,本文探讨了海洋灾害地质区划的原则,首次提出了我国全海域的海洋灾害地质区划方案,按大型构造地貌界线作为一级灾害地质分区,划分为海岸带、陆架、陆坡(岛坡)、海盆与海槽4个灾害地质区,然后根据地理位置及灾害地质环境特征划分出24个灾害地质亚区。此外,从灾害致灾因子和孕灾环境角度出发,定性的将中国海域的地质灾害风险(危险性)划分为4级,在24个灾害地质亚区中,较高风险区11个,约占近总数的一半;其次是较低风险区7个,占近三分之一;高风险区、低风险区分别仅4个、2个。     

陆地表层地质环境质量综合评价与地质灾害系统分析——以广东沿海地带为例

将广东沿海陆地表层地质环境划分为构造稳定性、坡面稳定性和地基稳定性三个评价层面 ,其中包括由 9个指标构成的评价指标体系 ;确定了各指标的权重和五级分级标准和环境质量的五级标准 ;使用模糊数学综合评价模型将广东沿海 190个评价单元划分为 2 2个地质环境质量区。在灾害基本数据库和灾害时空分布分析的基础上 ,划分了 9个地质灾害一级分区及 32个二级分区 ,确定了地质环境、气候气象和人为活动因素三大类致灾主控因子 ;构造了三种地质灾害系统的概念模型和灾害预测指标体系框架 ,建立了地质灾害地理信息系统。     

基于GIS技术的贵州省凯里市鱼洞崩塌灾害风险评估

崩塌地质灾害的致灾体具有隐蔽性特征,传统的调查手段难以查明所有的致灾体,而隐蔽性致灾体一旦失稳破坏,往往造成群死群伤的灾难事故.因此,如何提早识别与预防灾难的发生,成为地质灾害防治学者专家关注的焦点.以凯里市龙场镇崩塌灾害为例,运用GIS技术,采用风险评估的方法,对影响崩塌灾害发生的各因素进行叠加综合,从而分析出灾害的易发性、危险性和易损性,得到灾害的风险性,从而为灾害的预防提供参考与指导.     

基于突变理论的小煤窑采空区失稳判据及应用

小煤窑采空区突发性垮塌灾害是榆神府矿区重大地质灾害问题之一。采用工程地质分析及数理推导的方法,分析了小煤窑采空区成灾条件及致灾机理,构建了顶板–残留煤柱岩石力学系统,推导了基于尖点突变模型的采空区系统失稳力学判据。以枣稍沟小煤窑为例进行分析,结果表明,该方法简便实用,计算结果可靠,为小煤窑采空区稳定性定量评价提供了一种新途径。      

松散含水层下上提工作面压架因素敏感性分析与压架预防

为了防止类似淮南顾北矿1202（3）上提工作面再次发生突水压架事故,根据上提工作面覆岩破断特征,建立了自然拱覆岩结构力学模型,推导出低冒拱和高冒拱的拱高计算式,研究了工作面顶板断裂位置对支架载荷的影响,分别计算出松散含水层在自然拱内、拱外两种条件下的覆岩载荷,确定了滑落失稳和挤压变形失稳的压架判据。研究表明,上提工作面受到松散含水层内水的影响时,易形成高冒拱结构,拱内松散层重度增加,铰接岩块之间的接触力减小,承载关键层受到松散含水层内的水压影响,造成支架上的载荷急剧增大,导致上提工作面易发生突水压架事故。然而影响工作面突水压架既有地质因素,又有开采技术因素,盲目地增加支架工作阻力未必能降低工作面压架风险,支护成本必然急剧增加。基于此,定义了无量纲的压架敏感度指标,分析了压架因素的敏感性,并针对压架敏感性较高的因素,提出了“适当控制采高,开切眼顶板强制放顶,防止直接顶悬顶,采前疏水降压,加固工作面煤壁,提高支架支撑力,合理的设备选型,保证合理的工作面推进速度”等防压架对策,为类似条件下上提工作面安全开采提供一些理论指导。     

安溪县地质灾害与防治对策的探讨

根据安溪山区的地理特征、建房特点、灾害发生的诱因及其特性,从坡高、坡度、坡面形态等几何因素和水文地质、地形(地貌)、地层岩性、岩土结构等地质因素及降雨、人工开挖扰动等诱发因素作为切入点,寻求诱灾致灾因子及其权重,并探讨防治方法。     

煤矿采空区隐蔽灾害探测及治理技术与实践

我国众多的资源整合矿井中存在着大量未知采空区,由采空区诱发的水害、火灾、顶板突然垮落等灾害事故,为煤矿的安全生产和地表工程建设带来了极大的安全隐患。以鄂尔多斯等地采空区精细物探勘查实例,对比分析了高密度电法、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法和浅层地震法等4种物探方法的适用性,建立了煤矿采空区探测的技术方法。讨论了采空区煤柱稳定性评估方法及采空区地表新建建筑物稳定性评估方法,并采用实例验证了该评估方法的有效性,为采空区隐患治理提供了理论依据。针对采空区隐患提出了采空区注浆充填治理技术、采空区顶板崩落治理技术及露天剥离治理技术,并结合具体实例进行了采空区致灾控制技术应用研究。研究成果为煤矿开采、采空区地表利用、灾害控制提供了一整套经过实践检验的勘查、评估及治理一体化的工作程序和方法。