金属矿山采动灾害监测预警云平台搭建与初步应用

以云计算、大数据等技术在矿山上的应用为主线,保障矿山安全、持续、高效生产为最终目的,对矿山灾 害监测数据特征及“云”技术在矿山上的应用进行分析,归纳已有云平台的潜在问题,在此基础上提出一种现场监测和 数值模拟相结合的矿山灾害监测预警云平台。研究表明：传统的数据管理方法不足以处理离散化、多元化及动态化的 矿山灾害监测数据,云计算必将成为矿山灾害监测预警的重要手段,但已有平台很难实现实时监测预警的理想化状 态,具有一定的局限性。提出一种以云端数据库为纽带,定时任务为核心方法的“一主+多辅”的平台布置方式,构建了 现场监测和数值模拟相结合的矿山灾害预警云平台,实现了灾害时空多维度预测,为灾害的防治及传感器的布设提供 一定的参考,为矿山安全、持续、高效生产提供保障。     

矿山灾害监测监控系统发展现状与趋势

我国矿产资源丰富但矿产资源赋存条件相对较差,矿山开采过程中井下瓦斯、水、火等灾害问题极为突出。矿山灾害监测监控系统能够收集矿井内部的有关参数信息,迅速做出控制、调整和预警,减少灾害事故发生。在分析了矿山灾害事故的基础上,回顾了矿山灾害监测监控技术的发展,并对计算机技术、传感技术、通信技术在矿山灾害监测监控系统中的应用展开论述。最后,通过对国内外情况进行研究分析,综述了矿山灾害监测监控系统发展现状和发展趋势,可为绿色矿山和智能矿山的建设提供参考。     

三道庄矿露天和地下岩体工程灾害监测预警应用实践

三道庄矿为典型的地下转露天开采矿山,经过前期几十年的地下无序开采,目前在露天台阶下方形成了大量极复杂地下采空区。针对采空区分布特征,建立了一套地下和露天联合监测的48通道微震监测系统。通过长期现场监测,确定了微震事件率、微震定位事件空间聚集度、微震b值、微震分形维值、能量指数-累计视体积和微震事件时间熵的六个微震预警参数及“三个数值四个趋势”的预警阀值。同时,对矿山典型的岩体工程灾害进行了监测预警分析,证明了该预警方法具有较强的适用性。建立的微震监测系统多次对地表台阶开裂、塌陷和井下冒顶片帮等进行了监测预警,保证了无地压灾害安全事故的发生,为矿山的安全生产提供了重要的技术保障。     

矿井回采地压监测实践

随着矿山开采,逐渐形成大量采空区,开采沉陷问题越来越突出。本文通过智能化井下矿体回采地压灾害监测系统,对采空区的岩石应力、位移以及巷道收敛进行监测和数据处理,从而实现对采空区垮冒事故的预测预警,降低开采沉陷损害。     

煤矿瓦斯灾害大数据智能识别与预警方法

瓦斯灾害是影响煤矿井下安全开采的主要灾害。随着矿井生产环境逐渐复杂,影响瓦斯灾害的因素及其相互作用关系更加复杂。基于矿井智能化开采的实际需求,针对瓦斯灾害的监测与预测方法,分析了煤矿瓦斯灾害与隐患类型,根据瓦斯灾害特征与智能识别方法,设计了煤矿瓦斯灾害大数据智能预警平台,实现了煤矿瓦斯灾害的隐患识别与危险性预测,并进行了“一张图”显示。实践应用表明：大数据智能识别与预警方法可以有效预测矿井瓦斯灾害事故。     

三道庄矿露天和地下岩体工程灾害监测预警应用

三道庄矿为典型的地下转露天开采矿山,经过前期几十年的地下无序开采,目前在露天台阶下方形成了大量极复杂地下采空区。针对采空区分布特征,建立了一套地下和露天联合监测的48通道微震监测系统。通过长期现场监测,确定了微震事件率、微震定位事件空间聚集度、微震b值、微震分形维值、能量指数—累计视体积和微震事件时间熵的六个微震预警参数及"三个数值四个趋势"的预警阀值。同时,对矿山典型的岩体工程灾害进行了监测预警分析,证明了该预警方法具有较强的适用性。建立的微震监测系统多次对地表台阶开裂、塌陷和井下冒顶片帮等进行了监测预警,为矿山的安全生产提供了重要的技术保障。     

山东某铁矿保安矿柱开采对地表构筑物的影响分析

随着矿产资源逐渐减少以及充填采矿技术的成熟,原工业场地、村庄、道路等"三下"矿体逐渐进入回采可行性论证阶段.为探究某铁矿保安矿柱开采对地表的影响,结合矿山开采技术条件,采用数值模拟的方法,分别对矿山开采现状、按设计范围开采和统筹保安矿柱开采情况下的地表位移情况进行了计算.通过对比分析,该铁矿采用分段空场嗣后充填法统筹保...     

矿山水害的模拟与智能防治决策

随着经济的快速发展,矿产资源的开发逐渐转入大规模的开采阶段,地下水的问题逐渐成为影响矿山企业安全生产首要问题,尤其是随着矿山逐步向深部开采,地下水压增大,井下爆破开采,破坏围岩应力平衡,从而引发突水的几率大大增加。利用高度自动化、智能化的监测和遥控技术不仅可以显著地提高矿山的生产效率,还能有效监测和预警生产过程突发灾害的情况,确保矿山安全生产处于最佳状态和最优水平。本文以凡口铅锌矿为例,利用水害监测数据分析及处理系统,通过对矿山不同开采中段的水文地质参数进行监测,模拟出在未来20年及40年矿山开采中水害事故的发生过程,并自动分析做出水害防治方案最优决策,从而实现矿山防治水智能管理以及矿山智慧建设的目的。     

硫化矿石自燃灾害预警的RBF神经网络模型及应用

为了科学准确地确定硫化矿石自燃灾害预警等级,进而为灾害防控提供决策,减少矿山损失。通过深入分析硫化矿石自燃典型案例,按照预警指标选取原则,从矿山生产人员、硫化矿石自燃倾向性、环境条件、管理水平等4个方面构建硫化矿石自燃灾害预警系统指标体系。运用RBF预警模型对硫化矿石自燃灾害预警等级进行预测,采用所选的21组样本数据完成了RBF神经网络的学习与训练。应用学习好的预警模型对江西某高硫矿山的硫化矿石自燃灾害预警等级进行预测。该矿山硫化矿石自燃灾害预警等级为III级,即自燃危险性一般,与该采场的实际状况相一致。通过现场案例验证了该模型的适用性,能应用于硫化矿石自燃灾害预警等级的预测,对类似灾害事件预警也有借鉴作用。     

智能化安全评估与监测技术在上房沟钼矿的实践应用

露天开采因其高效率、低成本、高安全性等特点,一直是我国非煤矿山首选的,也是最为普遍采用的开采方式。然而,随着我国地表优质矿产资源多年来的粗放型高强度开采,露天矿山的矿岩条件日趋复杂,开采深度逐年增加,边坡高度和倾角日益提高,导致边坡滑移、垮塌等岩土灾害频发,严重制约了矿山的开采作业安全,成为限制矿山未来可持续发展的瓶颈。基于洛阳富川矿业有限公司上房沟钼矿开采过程中的边坡安全管控实践,系统分析了露天矿山的边坡稳定性并制定了针对性的边坡在线监测方案,进而建成了具备高可靠性、高扩展性和高智能性的边坡在线监测系统。现场应用表明,该系统运行可靠、预警有效,保障了上房沟钼矿的生产作业安全,也为我国同类露天矿山的安全管控提供了有益参考。     

煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警关键技术研究进展

新一轮能源变革正在孕育,互联网+及智能化发展势头强劲,在总结我国煤矿典型动力灾害预防存在主要问题及思考煤矿监控预警如何面对新一轮科技创新的基础上,提出了煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警新理念与关键技术。煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警是在煤炭精准开采的理念指导下,基于多相多场耦合灾变孕育演化机理,利用灾害前兆信息采集传感与多网融合传输技术、多源海量前兆信息提取挖掘方法,能够实现煤矿典型动力灾害前兆信息深度感知、风险精准判识及监控预警的新模式新方法。该模式能够实现煤矿监控预警由传统的经验型、定性型向精准型、定量型转变,全面提升我国煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警能力。凝练了煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警的4个关键科学问题和8个主要研究方向,围绕基础理论研究、关键技术开发和预警平台搭建,重点阐述了12个方面的研究进展,为实现冲击地压、煤与瓦斯突出和煤岩瓦斯复合动力灾害隐患在线监测、智能判识、实时精准预警提供了技术路径。     

煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术“十三五”研究进展

冲击地压、煤与瓦斯突出等煤矿典型动力灾害的风险判识和监控预警是煤矿安全生产的重点和难点。在“十三五”期间,针对该问题重点开展了煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警关键技术研究及装备研发工作,建立了开采扰动和多场耦合叠加效应下煤矿动力灾害孕育演化机理和发生发展的新理论,提出了煤矿典型动力灾害多参量前兆信息智能判识理论及预警模型;开发了具有故障自诊断、高灵敏、标校周期长的前兆信息采集传感技术与装备;通过对异构数据融合、自组网、抗干扰等技术研究,提出了矿井关键区域人机环参数全面采集、多元信息共网传输新方法,为煤矿典型动力灾害监控预警系统安全无故障运行提供了技术保障;构建了自动化、信息化、智能化预警平台,平台具备故障自诊断、高灵敏、响应时间短、标校周期长、抗干扰等功能,预警准确率提升到90 % 以上。通过煤矿典型动力灾害监测预警基础研究-关键技术开发-应用示范的有机融合,实现了煤矿重大灾害灾变隐患在线监测、智能判识和实时准确预警。     

煤-气交叉开采区天然气井防碰撞预警技术研究

伴随着多种矿产资源协同交叉开采逐渐常态化,天然气井安全形势日渐严峻。以鄂尔多斯盆地煤-气交叉开采为研究对象,提出了基于振动波监测的防碰撞预警技术方法,防止掘进机与天然气井碰撞事故的发生。通过钢管敲击振动试验及煤矿井下掘进振动试验,研究振动波在钢管及煤岩中的衰减规律,并根据振动衰减规律推导出掘进机到天然气井距离计算公式。研究结果表明:振动波在钢管和煤岩中传播衰减系数不同,但衰减规律基本相同,均符合指数衰减规律,振动波先急速衰减,随后缓慢衰减。为实现地面监测井下掘进机到天然气井的距离、防止碰撞、预测预警提供参考。     

煤矿灾害风险预警的方法及模型

通过构建由三违、设备故障、环境参数异常、隐患及事故所构成的煤矿灾害风险记录体系,建立了利于实现多源信息融合及煤矿生产条件动态变化的煤矿灾害风险组合式指标体系。采用控制图与柱状图相结合的方法,可确定煤矿灾害异常风险的时空坐标。提出了由回归模型和GM(1,1)模型构成的灾害风险多模型预测方法,并建立了基于小误差概率—后验差比、相关系数—置信概率的两种预测模型优选策略。根据5类风险记录体系和3种风险预警分析方法,建立了煤矿灾害风险预警的信息流模型,可为煤矿灾害的防治提供一定的指导。     

基于BP神经网络的矿山排土场滑坡预警模型

排土场滑坡是矿山的重大灾害之一,威胁矿山的安全生产。提出了矿山排土场滑坡预警指标体系,针对综合预警指标,建立了基于BP神经网络的排土场滑坡预警模型。将黏聚力、内摩擦角、地表位移、内部位移、降雨量等10个指标作为网络的输入单元,选取合适的激励函数和学习步长,利用实际工程的20组样本数据,采用改进的梯度算法完成了BP神经网络的学习。应用学习好的预警模型对贵州某矿排土场进行了滑坡预警分析,结果与实际情况一致。该预警模型合理可靠,具有推广应用价值。     

煤自燃过程特性及防治技术研究进展

煤炭是我国的主体能源,但煤炭开采面临着有煤自燃灾害的严重威胁。煤自燃不仅烧毁大量煤炭资源,还易引发瓦斯燃烧、爆炸等重特大事故,造成巨大的经济损失和重大的人员伤亡。为了进一步提高煤矿企业对煤自燃灾害的防控能力,推动我国煤炭资源的安全高效开采,分析了煤自燃理论的研究现状,总结了煤自燃监测预警的主要方法和技术,对比分析了煤矿常规的防灭火技术,介绍了煤自燃防治技术的最新发展及应用效果,并提出了煤自燃过程特性及防治技术的未来研究方向。较详细地阐述了煤自燃过程及特性理论基础,主要包括煤自燃的低温氧化过程机制、煤自燃分段过程特性及特殊条件下的煤自燃特性;较全面地总结了包括标志性气体方法、测温法等多种煤自燃监测预警技术的原理以及各类技术的优缺点。在上述煤自燃理论和监测预警基础上,针对常规注浆、注惰气等技术对煤自燃防控效果有限、难以满足矿井安全高效开采的问题,研发了三相阻化泡沫、凝胶泡沫、无机固化泡沫、稠化砂浆等防灭火技术,同时介绍了液氮(液态二氧化碳)快速灭火降温技术。此外,为了满足煤矿智能化、精准化开采对矿井煤自燃防治的新要求,在矿井火灾监测指标信息化与预警智能化、火源辨识与防治技术控制精准化、防灭火材料绿色化等方面提出了下一步的研究展望。     

岩体崩塌灾害成因机制与早期预警研究综述

作为我国常见的一种地质灾害,崩塌成因复杂,分布范围广,隐蔽性和突发性强,危害性大,其早期预警技术一直难以实现.通过对岩体崩塌灾害成因机理与预警研究总结得出,开展崩塌灾害发生的主控因素岩桥的定量识别与模糊评价,是未来岩体崩塌灾害预警预防的关键所在,而固有振动频率等动力学指标在岩桥损伤分析、危岩快速识别以及崩塌早期预警等方...     

基于在线自适应极限学习机的矿山排土场滑坡预警模型

排土场滑坡是矿山的重大灾害之一,严重威胁着矿山的安全生产,矿山排土场受地质、人为、自然等多种因素的影响,采用单一指标难以准确和有效地预测滑坡变形趋势和安全稳定性,针对此问题本文提出了基于自适应极限学习机的矿山排土场滑坡预警模型。通过将岩土内摩擦角、坡角、坡高、容重、孔隙水压力系数和内聚力等指标作为输入单元,以稳定系数作为输出单元,对已有的数据进行训练和测试,应用效果表明该方法的理论计算结果与工程实际状况基本一致,具有良好的适应能力,对提高矿山排土场滑坡预警能力和准确性有着一定的借鉴意义。     

露天矿山监管中的无人机测绘技术应用研究

传统的露天矿山矿产资源监管方法手段单一,易出现遗漏。本文结合无人机测绘技术的特点及优势,提出通过借助无人机测绘技术对露天矿山进行航测,制作矿山的高精度数字正射影像、实景三维模型和数字高程模型等数据用于矿产资源监测,并建立多源监测数据管理系统对矿山进行全面监管。该方法生产的地理信息数据和信息化监管手段为矿产资源监管工作提供了有力的技术支持,可大幅提高工作的效率和精准度。最后本文以浙江南部某露天矿的监管工作为例,说明了该方法较高的应用价值。