矿井突水预测研究现状及发展趋势

详细阐述了矿井突水征兆和突水水源的识别方法,总结了矿井突水预测的理论方法及监测技术.通过对突水预测方法的分析,认为采用渗流耦合力学理论、计算机科学技术和高性能微震监测技术将是突水预测预报研究的发展趋势.要进一步对矿井突水机理进行研究,利用信息技术不断完善各种预测方法和预测系统,对解放受水威胁矿层的开采具有十分重大的意义.     

浅析矿井突水的预测方法

近年来,矿井突水事故不断发生,严重威胁煤矿的安全生产,为了保障矿工的人身安全,达到安全、经济、高效的目的,在煤矿开采之前进行矿井突水预测很有必要,也具有显著意义。本文介绍了矿井突水预测的理论方法,如突水系数法、突水概率指数法、"下三带理论"预测法等,虽然每个理论方法都存在各自的优缺点,但是能够为突水预测提供理论的基础依据,为预防矿井突出事故提供帮助。     

采场底板突水预测预报的思路探讨

采场底板突水的预测预报是承压水上安全开采的关键,也是人们一直进行研究的热点.因其理论与方法众多,给相关工作人员的选择和使用带来不便,不能更好的为水害防治提供依据.以“下三带”理论为依据,首先以突水机理划分为铺垫,从突水类型划分角度入手选择相应的划分方案作为预测预报的基本出发方向,本着底板突水预测的两个主要任务是:预测煤矿是否突水及其几率;预测突水涌水量.给出相应底板突水预测和突水涌水量预测方法.循序渐进、有理有据地阐述了预测预报采场底板突水的思路,这为防治水人员提供了一定的参考,具有一定的实用价值.     

地球物理学方法在矿井突水预测中的应用

综述了矿井突水预测的传统理论方法,如突水系数法、突水概率指数法、"下三带理论"预测法等,但都存在各自的优缺点。因此,根据实际情况中的正确应用,介绍了3种运用地球物理学原理预测矿井突水的方法,并在实例运用中得到了良好的效果。     

矿井突水量与突水范围预测研究

随着煤矿开采量逐年增加以及开采深度的逐渐加深,矿井水灾影响越来越严重,矿井水灾的预测与预防对于有效防治水灾、保障矿井安全生产具有重要意义。通过对矿井突水方向及速度等进行预测分析,提出了水灾影响范围预测方法。基于宽度优先搜索理论,提出了适用于突水路径搜索的新方法,可以由突水流量计算出突水范围;根据监测的突水范围,预测突水流量。通过实例应用验证了基于宽度优先搜索的矿井突水范围预测方法。     

岩溶隧道涌突水灾害预测预报及风险评价体系研究进展

该文深入分析了国内外隧道施工过程中关于岩溶涌突水灾害风险评价的研究现状,提出了岩溶涌突水灾害超前预测预报尚处于探索性研究阶段,岩溶隧道涌突水灾害的预测评价体系经历了由定性到半定量,再到定量化评价的发展过程。无论是早期基于隧道超前预测预报的岩溶涌突水灾害宏观地质评判,还是后期基于隧道及地下工程领域的风险管理、风险评估理论、方法等发展起来的风险评估方法体系,在一定时期内能够解决生产实践中发现的问题,但也存在一定的局限性。     

基于多元线性回归理论的煤矿突水预测

为了有效地预测矿井突水,降低矿井生产中的危险,基于多元线性回归的方法,研究了影响煤矿突水的主要因素,包括断裂构造、底板含水层岩溶发育程度、水压、底板隔水层的厚度等,得出了突水量与其影响诸因素之间的线性回归方程。通过突水模型的建立及其实践的检验,证明此类线性回归方程能够很好地预测出煤矿突水事故的发生,具有较高的理论和实用价值。     

微震监测技术在矿井水害防治中的研究进展

微震监测技术在矿井水害防治和预测预报中,已成为不可或缺的一种技术手段,对于确保矿山安全生产发挥了重要作用。微震监测技术作为一种间接、无损、实时、连续的地球物理方法,已经被写入《煤矿防治水细则》（2018版）。首先阐述了微震监测技术在矿井水害防治中的应用原理;然后讨论了微震探查地下水强径流带、导水通道（裂隙、断层和陷落柱）、突水通道、浆液扩散过程和采空区未知水体突水的可行性及预测预报规律,通过将人工扰动（如井下钻孔放水、注浆、采掘等）过程中产生的微震事件与音频电透视、瞬变电磁、应力场、瓦斯监测、钻屑量、声电磁、渗流、岩石损伤等场理论进行多场耦合分析和相互验证,分析了对矿井水害进行主动监测和预测预报的可行性;最后对现阶段微震监测技术在矿井水害防治方面的优势和局限性进行了分析,认为科学布置监测网络,优化定位算法,准确分析煤、岩、水活动规律,实现多场耦合,研究煤岩体微震活动性前兆规律,是微震监测技术在矿井水害防治领域的应用研究趋势。     

焦坪矿区矿井水文地质条件分析

在分析焦坪矿区矿井水文地质条件的基础上，对矿吉充水水源，矿井突水进行了初步预测预报，并对矿井突水的防治措施进行了探讨。     

多指标灰色模糊理论在煤层底板突水分区评价中的应用

由于煤层底板突水预测兼备模糊性和灰色性的特征,将灰色模糊理论应用到突水危险性评价中,将袁店煤矿101、102采区10煤层底板突水预测看作是一个灰色系统的研究对象,选取岩溶裂隙发育、断裂分维值、隔水底板厚度、隔水底板岩性组合、含水层厚度等因素作为评价指标,进行灰色模糊运算和确定灰岩富水性等级,最终进行底板突水危险性等级分区。预测结果得出,采区以突水相对安全区和突水威胁区为主,部分区域为突水危险区,在煤矿生产过程中应重点探查和治理。研究结果对矿井的安全开采提供重要参考依据。     

煤矿微震监测技术现状与发展前景

微震监测技术是一门新兴的地球物理实时监测技术,其研究工作主要集中在微震震源定位方法和微震信号初至拾取两个方面:定位方法以经典的Geiger法以及在此基础上发展的各种线性、非线性微震震源定位方法为主;STA/LTA法、AIC法、分形维数法和小波变换法是微震信号初至拾取的主要方法。目前,矿山领域将微震监测技术主要用于冲击地压、突水等灾害的预测预报;矿山微震监测技术在提高震源定位精度、数据精细化处理等方面还有待加强,从基础理论研究、数据信号处理和仪器研发等方面对矿山微震监测技术进一步研究和发展方向进行了展望。     

Visualization Analysis and Progress of Mine Water Inrush Disaster-Related Research

Based on the systematic collection and collation of relevant data at home and abroad, and using the CiteSpace bibliometric tool, the research hotspots and evolutionary paths in the field of mine water inrush disaster research were analyzed using a combination of qualitative and quantitative methods to provide the basis for a new perspective on applied research in this field. The disaster-causing conditions and mechanisms of mine water inrushes were systematically analyzed, allowing us to propose a fourth condition, water disaster-inducing power, that plays a decisive role in the process of mine water hazards. We elaborate the methods of water source identification and risk prediction and assessment of mine water disasters, summarize and review their practical application value and theoretical research shortcomings, and point out that combining mine water disaster research methods and computer technology in the direction of intelligence and visualization is a hotspot and focus of future research. Finally, we discuss the prevention and control of water inrush disasters in mines, construct a model of water inrush disasters, and discuss specific prevention and control measures of water inrush disasters.

     

断层影响下底板突水危险性预测

采动底板断层突水危险性预测与评价是煤矿底板突水灾害防治的基础和依据。针对断层诱发底板突水问题,基于岩体极限平衡理论,综合考虑断层本身性质和矿山压力中应力降低区的作用,得出底板隔水层的极限水压解析式,提出突水力学判据。结合工程背景,基于多物理场软件COMSOL Multiphysics建立数值模型,计算了隔水层中承受的实际水压。基于突水力学判据,该矿底板隔水层所承受的极限水压大于隔水层中承受的实际水压,底板隔水层完整,不发生突水。结果表明:底板断层突水危险性预测结果与实际开采过程中结果相吻合。     

矿井突水仿真构模及系统实现

针对矿井突水仿真问题,分为井巷工程静态模型构建和水体漫延动态仿真2部分进行研究。运用点线化思想规范并构建井巷工程模型,引入当量长度概念统一时间度量参数。结合矿井突水特点,运用增加约束条件的图论及智能搜索算法,研究突水发展过程中水流下向漫延及水位上向升涨2个过程,采用时间步长法构建模拟时钟,预测及再现突水发生前后巷道、水体动态,完成矿井突水的仿真构模算法及系统原型实现。以国内某金属矿山数据为例,检验系统的可行性和有效性,所建模型及系统原型能够为突水预防、救援及研究工作提供技术支撑。     

新集二矿1煤层底板破坏深度模拟研究

通过分析新集二矿1煤层水文地质条件,在获取力学参数的基础上,采用数值模拟软件FLAC3D对1煤层底板的破坏深度进行了模拟,结果表明:1煤层底板最大破坏深度为19.17 m;底板最大破坏深度出现在工作面推进30～40 m位置,此处最容易发生突水事故。研究结果对于实现新集二矿1煤层的安全开采,为后期工作面的防治水方案设计以及防治水措施制订提供了科学依据。     

A Scientometric Analysis of Trends in Coal Mine Water Inrush Prevention and Control for the Period 2000–2019

Water inrush hazards in coal mines pose a great risk to the safety of miners and coal production. We studied journal articles on coal mine water inrush prevention and control from 2000 to March 2019 using data from the Web of Science Core Collection V.5.32 database. We used CiteSpace V.5.3.R11 software to analyse the literature, including countries, institutions, authors, disciplines, journals, hot topics, and research frontiers. A total of 1612 published papers on coal mine water inrush prevention and control research were identified. China and the USA had the highest numbers of publications in this field. The China University of Mining and Technology was the most influential research institution. The journal with the largest number of relevant publications was the International Journal of Coal Geology. Hidden water disasters, quantitative evaluation of aquicludes, and rapid identification of water inrush sources are still unresolved problems. Improvement of electromagnetic methods, intelligent mine water monitoring, and three-dimensional hydrogeological systems were the leading research trends in this field.     

煤矿综采工作面防治水技术研究

煤矿综采工作面的顶层透水是困扰煤矿的直接水灾害。随着开采方法的现代化和开采的增加,综采工作面的顶层透水对煤矿的威胁也在增加,对煤层顶板岩体的破坏越来越大。以某大型矿井为研究对象,论述综采工作面顶板防治水勘探的主要内容和方法,论证了遥感水文地质调查、物探、水文化学、环境同位素等先进方法在煤矿水文地质勘探和水灾害处理“三位数预测方法”中的应用。同时,用 FLAC^3D软件对综采工作面的结构进行了数值模拟分析,结果表明低角度断层和采矿引起的裂缝为工作面突水提供了通道。研究成果为综采工作面防治水研究提供了依据。     

基于事故树的山西省矿井透水事故分析

为了避免矿井透水事故的发生,有效建立健全井下水害防治体系,基于事故树模型,重点进行了山西省矿井透水事故分析。在事故致因理论的基础上,通过归纳几类常见导致煤矿透水事故的因素,从人、物、环境和管理4个方面展开分析,建立了煤矿透水事故树分析模型;通过最小割集计算得出导致透水事故产生的隐患组合达到192个,并提出加强人员综合素质、提升安全培训效果等防控措施,以确保矿井的安全生产。