基于逻辑回归-聚类算法的采空区危险等级评价模型

采空区危险性分级研究在矿山灾害防治和风险管理中具有重要意义。为克服传统采空区危险性评价指标繁多、计算复杂等问题，提出了一种采空区危险等级快速评价模型。基于110个采空区样本，将随机森林算法（Random Forest， RF）与递归特征消除理论（Recursive feature elimination， RFE）相结合，筛选出对采空区危险性分级信息量贡献较大的指标，克服传统评价指标繁多且不易获取的缺陷，实现采空区评价指标体系精简降维。基于逻辑回归理论得到采空区危险性概率模型，并应用K-means快速聚类算法求得采空区危险性概率的4个聚类中心点，耦合2种算法构建了采空区危险等级快速分级模型，以克服传统采空区危险性评价方法计算复杂、普适性差的缺陷。为验证该评价模型的有效性，基于混淆矩阵对评价模型的准确性进行了验证分析。研究表明：①RQD值、矿柱尺寸布置、岩体结构、采空区高度、地质构造、工程布置、地下可见水赋值为采空区分级评价中信息贡献量较大的指标；②模型分级准确率达到77.4%，第一类错误率降低至6.25%，危险采空区的预测准确率达到93.75%，评价结果可为采空区后续治理提供可靠依据。     

基于逻辑回归-聚类算法的采空区危险等级评价模型

采空区危险性分级研究在矿山灾害防治和风险管理中具有重要意义。为克服传统采空区危险性评价指标繁多、计算复杂等问题，提出了一种采空区危险等级快速评价模型。基于110个采空区样本，将随机森林算法（Random Forest， RF）与递归特征消除理论（Recursive feature elimination， RFE）相结合，筛选出对采空区危险性分级信息量贡献较大的指标，克服传统评价指标繁多且不易获取的缺陷，实现采空区评价指标体系精简降维。基于逻辑回归理论得到采空区危险性概率模型，并应用K-means快速聚类算法求得采空区危险性概率的4个聚类中心点，耦合2种算法构建了采空区危险等级快速分级模型，以克服传统采空区危险性评价方法计算复杂、普适性差的缺陷。为验证该评价模型的有效性，基于混淆矩阵对评价模型的准确性进行了验证分析。研究表明：①RQD值、矿柱尺寸布置、岩体结构、采空区高度、地质构造、工程布置、地下可见水赋值为采空区分级评价中信息贡献量较大的指标；②模型分级准确率达到77.4%，第一类错误率降低至6.25%，危险采空区的预测准确率达到93.75%，评价结果可为采空区后续治理提供可靠依据。     

金属矿山地下采空区定量风险评价方法研究

概述了采空区灾害的风险评价体系,将采空区风险评价内容分解为危险性评价和易损性评价2个部分。借助模糊数学分析法定量分析了采空区危险性,通过对采空区灾害可能导致的损失情况进行分析,构建了采空区灾害社会经济易损度分级体系,得出了采空区灾害的风险指数,建立了采空区灾害的风险评估框架,实现了对采空区灾害的风险分级。     

采空区自燃灾害治理技术体系建立与实施

通过对唐口煤矿自燃状况调查研究,监测采空区自燃标志性气体变化对采空区自燃危险性进行分析与预测,建立完整的大范围采空区自燃危险监测、评价系统,实施科学、有效的采空区自燃治理措施,形成了监测—评价—防治三位一体的自燃灾害治理技术体系,保障矿井安全生产。     

神东矿区房采采空区安全隐患评估与治理技术

基于调查与踏勘、综合分析、危险性分级与评估、现场监测与试验等方法,分析了神东矿区房采采空区的隐患类型,提出了神东矿区房采采空区危险性分级方法,开发了神东矿区房采采空区安全评估专家系统并进行了隐患评估,通过爆破试验对房采采空区进行注浆治理试验。结果表明,神东矿区已有房采采空区面积约29.05 km2,包含房采空区对应地表存在重要建筑物、通信塔或高压线塔、公路、井下采掘安全等4种隐患类型,并将神东房采采空区危险等级划分为5级;开发出神东矿区房采采空区安全专家评估系统,评估结果符合现场实际。经采取地面注浆治理试验和爆破治理试验,为房采采空区隐患评估、隐患治理及建筑物保护利用提供了可靠安全保证。     

某铅锌矿重叠交错复杂遗留采空区治理

基于空区三维扫描、数字建模、调查与踏勘、综合分析及危险性分级与评估等方法,对可克塔勒铅锌矿原采空区的空间关系和稳定性进行了分析,提出了以充填和密闭隔离为主的采空区分区分类综合治理方案,并对采空区治理过程中的危险有害因素进行了分析,针对采空区的治理提出了专项安全措施。采空区的有效治理可再构863 m标高以上残矿回采安全条件,同时也可为863 m标高以下的矿床开采创造安全的开采环境。     

采空区稳定性评价的综合指数法

房柱法开采容易造成采空区失稳事故。考虑地质条件和开采技术条件因素在采空区灾害形成过程中的作用,利用综合指数方法建立了房柱法开采形成的采空区危险源的分级评判模型;根据某石膏矿具体情况,采用综合指数分级法对其大面积采空区失稳的危险性进行了综合评价,求解出用于评价该石膏矿空区失稳危险程度的综合指数W和危险性等级,并把该评价结果与基于二维离散单元法的数值计算模拟结果进行了对比分析。研究结果表明:该采空区稳定性评价方法评价结果与实际情况吻合较好。     

基于属性识别理论的金属矿山采空区塌陷灾害风险评估

采空区塌陷灾害风险评估是保证矿区安全生产的关键,基于改进的属性数学理论建立了采空区塌陷危险性评价模型,评估了采空区塌陷灾害的风险等级。首先选取地质因素、力学性质、空区参数和施工因 素作为属性评价的一级指标;其次利用重要性原则及可获取的难易程度,将4个一级指标划分为14个二级指标;然后利用层次分析法对属性评价指标分配权重,进行属性测度分析,通过构建各评价指标的属性测度函数 来计算单指标属性测度并改进综合属性测度;最后,将数值模拟方法应用于采空区塌陷风险评估中,利用FLAC3D软件建立了采空区及其围岩的三维仿真模型,分析了塑性区的分布规律。根据上述思路,基于构建的风 险评价体系和置信度准则,对弓长岭矿区现场参数进行了工程验证,评估的塌陷危险性等级为C2,表明该采空区具有中等危险性,评价结果与现场实际条件吻合较好,验证了该评价模型的可靠性。     

基于模糊综合评价模型的煤自燃危险性评价研究

为了能够准确预测煤矿开采过程中采空区遗煤自燃的危险性，基于系统工程理论，运用层次分析法和模糊数学方法构建模糊综合评价模型，以此判断采空区遗煤自燃危险性。从“人-机-环-管”角度出发分析影响煤自燃的诸多因素，建立蕴含2层指标的煤自燃危险性评价体系，并进行了自燃危险性等级划分，分为很危险、危险、一般、较安全以及安全5个危险性等级。利用模糊综合评价模型对工程实例进行了危险性识别，得到的危险等级结果与工程实际情况相吻合，表明该模型应用到煤自燃危险性评价中具有良好的合理性与准确性，能够达到准确判别采空区遗煤自燃危险性的目的，以便提前制定防控措施。     

某铅锌矿近地表采空区稳定性分析及治理方案优化

为了确保近地表采空区下部矿体开采安全，避免近地表采空区崩塌导致地表塌陷，将广西某铅锌矿现存的6个近地表采空区作为研究对象，针对可能出现的矿柱、顶板垮塌，展开基于数值模拟的稳定性分析及治理方案优化研究。根据该矿矿体及围岩的岩体力学参数，利用3DMine及Midas GTS NX建立数值模型，通过FLAC3D进行模型重构与计算分析，依据数值模拟分析结论及矿区实际情况，提出2种局部充填加固的治理方案，并利用FLAC3D对各方案的治理效果进行了模拟分析。结果表明：方案一及方案二均能达到转移或减小采空区矿柱及顶板相应的最大主应力、剪应力及拉应力的效果，同时减小塑性破坏区的面积；方案二的较大尺寸支护结构较方案一能更好地转移或减小顶板的最大主应力、剪应力，故确定方案二为最优方案。     

丰达煤矿水文地质条件分析与防治对策研究

急倾斜煤层覆岩破坏发育规律较为复杂，其顶板导水裂隙带发育高度不完全可控，其浅部老空老窑积水易构成较大隐患。针对丰达煤矿急倾斜的二₁煤层，矿井安全生产面临较严重的浅部老窑积水水害威胁状况，通对分析矿井水文地质条件尤其是老空水和地下水水害威胁程度，提出了“地面井下相结合、探查疏放工作持续开展、老窑灰岩水害防治兼顾”的防治对策，开展井下泄水巷结合常规钻探疏放老空水同时对寒灰水进行探查，确保浅部老空水疏干放净和寒灰水安全带压开采，为矿井安全采掘和急倾斜煤层的探查与防治提供对策。     

瞬变电磁法在铁矿采空区探测中的应用

为了更加准确地掌握铁矿采空区的分布，根据瞬变电磁法和磁法勘探原理，对铁矿采空区的综合地球物理特征进行研究，结合测区内铁矿采空区的特点，给出铁矿采空区的评判原则，认为磁铁矿相对围岩具有高磁性、低电阻的特性，对于不充水的采空区具有高电阻率的特性，对于塌陷或充水的采空区具有低电阻率的特性。使用V8电法仪和GSM-19T磁力仪对安阳某铁矿采空区进行瞬变电磁和磁法探测，圈定铁矿采空区及积水区的形态。结果表明，瞬变电磁法技术在查找铁矿采空区的效果良好。     

反射槽波在双柳煤矿探测采空区边界的应用

老窑采空区一直是困扰煤矿安全生产的危险隐患，为了查清老窑破坏区边界，防止危险事故发生，利用矿井槽波地震反射探测技术对疑似采空区域进行远距离探测。通过对已知采空区进行槽波试验，分析出槽波对采空区反映的频谱特征，形成辨识采空区边界范围的判断依据，然后有针对性地探测疑似区域。研究结果表明:山西省河东煤田双柳矿3（4）号煤层槽波的频散特征明显，正常煤体的槽波主频集中于100~200 Hz，速度在1 000 m/s左右；而采空区槽波能量微弱且不连续，横波的能量超过槽波，整体杂乱无章；采空区槽波主频区间较正常煤体略高，速度略低     

基于Stacking集成学习的采空区地面塌陷危险性预测

地面塌陷是采空区最主要的地质灾害，具有突发性、多发性、隐蔽性等特点，危害大且难以治理。针对煤矿采空区地面塌陷危险性预测因素复杂性和相关性的特点，结合陕西省神木市某煤矿采空区地面塌陷的实例，使用Stacking算法组合单一算法，综合分析地面塌陷影响因素，将采空区实测数据代入模型进行分析，对比单一算法的随机森林、提升树、逻辑斯谛回归预测模型，并将Stacking算法与各种改进的Stacking算法进行对比，对地面塌陷进行预测，建立了地面塌陷危险性评判模型及评判指标，为预测采空区引发地面塌陷灾害提供科学的依据。实验结果表明，运用Stacking集成学习方法的组合模型，预测精度有了明显提高。     

超长工作面回撤时期防灭火技术研究

针对羊场湾煤矿130205超长工作面高地温、撤架周期长、采空区遗煤量大及存在漏风的情况，确定了回撤时期自然发火防治重点工作，分阶段采取针对性的防灭火措施。通过采用快速回收、预测预报、两巷注二氧化碳、注防灭火胶体、地表钻孔灌浆等综合防灭火措施，有效消除了自然发火隐患，确保了超长工作面顺利回收。     

高瓦斯矿井急倾斜综放面瓦斯涌出规律研究

针对四川广旺公司赵家坝煤矿1944综采工作面上隅角瓦斯超限的问题，采用单元法在现场测量工作面瓦斯涌出量和采空区漏风量，研究了高瓦斯矿井急倾斜综放面瓦斯涌出规律以及U型上行通风工作面风流流动原理。结果表明，采面的瓦斯浓度从煤壁至中部再至采空区有先下降后上升的趋势，采空区的回风侧瓦斯浓度要比进风侧高，靠近回风侧的采面上部（上隅角附近）是瓦斯浓度容易超限的区域；采面上、下隅角部分的漏风量最大，在上、下隅角采取堵漏措施可以有效防止采空区瓦斯涌出至工作面。     

综放工作面风量及采空区漏风定量检测

通过对中煤塔山煤矿30509综放工作面采空区漏风及有害气体分析的研究，总结了通过定量连续释放SF₆示踪气体，来检测工作面风量与采空区漏风的方法，测定了沿工作面采空区的漏风分布及漏风流线的深度。采用定时测量法，确定了30509工作面随工作面不断推进，与对应地表发生了导通现象；采用定量测量法，确定了内部漏风量和外部漏风量较大，对综采工作面采空区自然发火存在较大风险，同时提出了防范措施，为减少综放工作面采空区漏风、防止自然发火的发生提供了参考。     

煤层顶板裂隙高位定向长钻孔安全高效抽采技术的研究与应用

放顶煤开采期间，上覆岩层受到矿压的影响，形成冒落带、裂隙带、弯曲下沉带，工作面采空区遗煤和围岩涌出的大量瓦斯飘浮在上方裂隙带区域，造成瓦斯聚集并向外涌出，形成了安全隐患，因此必须将该区域瓦斯抽出来；以往治理采空区瓦斯主要采用顶板裂隙高位钻场、顶板高抽巷等措施，但是这2种方法施工成本较高，且施工周期长，对生产接替影响较大。煤层顶板裂隙高位定向长钻孔安全高效抽采采用大功率钻机+定向钻进技术，在裂隙带施工控制整个回采范围的长钻孔，减少采空区和邻近层瓦斯向工作面空间的流动，真正实现了“以孔代巷”，既节省了成本，又缩短了工期，还提高了采空区瓦斯抽采的连续性、稳定性，减少了采空区瓦斯向外涌出，提升了瓦斯抽采效果，促进了煤矿安全高效发展。     

采空区隐患影响下的残矿协同开采技术研究

采空区时空分布复杂、地压显现严重是制约赣南钨矿残矿资源回收的关键性技术难题。为解决赣南地区钨矿残矿资源回收的难题，基于“协同开采”理念，兼顾资源开采与隐患处理，提出了针对赣南地区 钨矿的采空区探测-微震实时监测-残矿协同回采(探-监-采)的协同开采关键技术方案，并结合赣南某典型钨矿开展了工程案例分析。研究表明：针对31132矿块空区复杂的时空分布特征，以三维精细探测技术为基 础精细化构建了整体地质模型和采空区模型，精确得到残矿形态与残矿量，矿量估算误差小于10%，并以此为基础分别对顶柱、底柱和间柱因地制宜制定了回采方案；残矿回采过程中建立了IMS微震监测系统，对31132 矿块采场的采空区稳定性进行了实时监测和预警，并协同应用空区封闭、胶结充填等方法处理空区，实现了空区隐患处理与残矿资源回收的有机统一，完成了31132采场顶柱残矿全部回收，并为间柱回采创造了条件。 研究结果可为赣南地区钨矿残矿资源安全、高效、协同开采提供技术参考。     

基于煤炭采空影响的多含水层水文地质响应——以新桥煤矿为例

为研究受煤炭采空影响的多含水层的水文地质响应，以新桥煤矿为例，通过对其采空区分布和地表塌陷的调查，结合煤矿地质构造、含水层水文地质特征等的分析，探讨采空影响下煤层顶底板工程地质条件的改变而产生的导水通道，造成采空区地下水的补给和径流，并通过计算和PHREEQC模拟软件分别对采空区水量、水质进行预测，从而为煤矿安全生产和采空区地下水开发利用提供依据。