基于“情景-应对”的矿井水灾事故应急决策机制

为解决矿井水灾事故应急快速反应、高效决策的现场需求，针对矿井水灾事故的不确定性、复杂性和紧迫性等特点，运用多案例分析法，解析了11起典型矿井水灾事故，提出了判别“情景”和事故“情景”两个关键概念，定义了集合{突水水源，突水通道，采掘方式，出水量，淹没范围，生存空间}为矿井水灾事故的情景，并运用AHP分析法计算了6个情景要素各自的权重。确立了“情景-应对”应用在矿井水灾应急决策领域的实现途径，详细阐述了构建情景库、案例库、对策库的方法以及“情景-应对”型矿井水灾应急决策方案的生成过程，并提出了以“黄金72小时” “8天8夜”为时间节点的多阶段矿井水灾事故应急决策机制，案例推演应用表明，该应急决策机制不仅规范了事故应急流程，而且实现了精准、快速、高效的目标。      

矿山环境评价方法综述

根据5大类型的矿山环境地质问题和矿山整体环境综合评价问题,本文提出:矿山环境评价可划分为单环境问题(要素)评价和多环境问题(要素)综合评价2大类型。     

地球化学屏障中添加剂的选择研究

设置一系列加有不同添加剂的地球化学屏障,利用静态平衡实验,并与未加添加剂的空白实验对比,分析其对Ｕ,Ｃｏ,Ｓｒ的阻滞性能;并通过计算Ｋｄ值,对屏障的综合阻滞性能进行分析,选出恰当的添加剂。结果表明：ＮａＳ２作碱性－还原添加剂,利于核素的化学沉淀反应,而且Ｋｄ值显著地增加,屏障对Ｕ,Ｃｏ,Ｓｒ的阻滞性能最好。     

水泥基注浆材料析水时变特性量化试验研究

水泥基胶结性材料是注浆工程中最常见的注浆材料,这类材料存在明显的析水效应,获得析水厚度的量化公式有助于提高浆液扩散半径的计算精度。通过试验观察叶腊石粉掺量(0%~35%)、聚乙烯醇掺量(0%~8%)与粉煤灰掺量(0%~90%)3种掺合料在水泥基浆液中的析水过程,获得三者的析水率、结石率、最终析水时间与析水厚度变化情况,认定浆液的析水厚度变化存在一定规律的析水时变特性,并引入皮尔生长曲线模型与幂函数模型,对其进行量化。结果表明:3种掺合料都可以降低析水率,其中,叶腊石粉对水泥基注浆材料析水率的影响程度最大,其次为粉煤灰,最后为聚乙烯醇;3种掺合料都可以增加结石率;叶腊石粉可以有效缩短浆液的最终析水时间,聚乙烯醇在1.5%~8.0%掺量内可以缩短浆液的最终析水时间,粉煤灰在10%~60%掺量内可以缩短浆液的最终析水时间;3种掺合料掺量的变化曲线都呈现半“C”形;采用数学模型对析水厚度数据进行拟合分析,由拟合优度R2评判可知,幂函数模型优于皮尔生长曲线模型,析水厚度变化规律比较符合幂函数模型。研究成果可为改良注浆材料和完善非稳定浆液运移扩散理论提供重要的基础数据。      

浅议工程地质地球化学

本文介绍了工程地质环境中地球化学作用的多样性及其机理,讨论了利用人工地球化学方法增强岩（土）体强度和降低岩（土）体渗透性的可行性,认为工程地球化学在保护工程地质环境稳定性方面前景广阔。     

深部带压开采:传承与创新

回顾了带压开采的传承与创新发展历程。阐述带压开采的概念及充要条件,以带压开采的内涵为基础,定义侵蚀基准面为浅部和深部带压开采的分界线（面）,明确承压水上采煤为带压开采,而含水层“下”采煤不属于带压开采范畴,纠正《煤矿安全规程》中有关“顶、底板带压”的不妥表述。梳理了直接为带压开采服务的理论和技术,探（探查）、治（防治）、保（保障）3项技术,机理（致灾机理）、评价（危险性评价）、预测（灾变预测）3项理论,即构成带压开采理论技术体系;华北煤田奥陶系岩溶随深度增加发育减弱,由此推断,空间上深部岩溶径流带多形成在古岩溶系统中,而现代岩溶径流带则发育于现代岩溶中。深部隔水层损伤裂隙增多,为采后承压水导升奠定物质基础。总结对比了浅部和深部底板岩溶水害特征,阐明深部奥陶纪灰岩（简称奥灰）水突水机理,沿裂隙渗透、扩容、压裂,薄层灰岩中转,不断向上导升,形成大面积散流突水。从理论上说明突水系数已不适用隔水层厚度超出80 m的情形,提出厚、巨厚隔水层带压开采评价方法:p₀ > 3σ₃-σ₁-p_p+s_T;依据隔水层厚度、底板破坏带、奥灰导升带、突水系数等因素将底板类型划分为5类隔水层,提出相应5级带压开采条件以及5种治理模式;针对深部带压开采复杂条件,倡导应用“全时空”水害综合防治思想理念及技术。面向未来,地质体+水流的本构模型仍是学术界需攻克的最大难题,现实的“卡脖子”难题,如深部岩溶发育规律、精细探查技术、水害机理及评价预测、综合治理技术等,是实现安全带压开采的关键。      

矿井水情监测与水害风险预警平台设计与实现

任何矿井水害事故均会显现不同的预兆,为夯实水害智能预警基础,明晰了感知、辨识、评估、预测及相互逻辑关系的系统建设内涵,针对不同水害类型,根据其突水机理不同,设计三大类多模式水害典型场景,建立相应突水判据,提出了确定性理论精确预测与包括大数据及深度学习在内的非确定性趋势推测两类预测方法,为智能预警系统的预测预报、预警准则及阈值设置奠定理论基础。以陕西省彬长矿区亭南矿为例,建立了动态信息、静态信息及关联信息的指标体系,将地面水文动态监测单元、井下水情环境监测单元以及采掘工作面采动动态监测单元集成,构建原位采集和突水要素预兆感知系统,实施基于关键层电性参数动态监测、关键部位单点或多点多参数监测联合布置的突水前兆信息精准获取方案,采用确定性模拟模型和非确定性智能模型,实现水害预测预警功能,基于多源数据融合和空间联动分析技术,预警系统实现了井上下全空间水害风险预警“一张图”的可视化展示。实践表明,监测预警平台理论基础扎实,预测预警效果显著。      

基于模糊综合评判法的地质构造复杂程度评价——以许厂煤矿330采区为例

矿井地质构造是影响煤矿安全开采的首要地质因素。鉴于许厂煤矿330采区构造特征和发育规律不清,为合理安排生产和正确选择采掘方式,在分析整理现有采掘地质资料的基础上,按照400m×400 m把许厂煤矿330采区划分成44个单元,选取了断层密度、断层强度、平面褶皱强度指数、分维值四个定量评价指标,采用模糊综合评判法对3下煤层的构造复杂程度进行了分析评价。评价结果表明:属于Ⅰ类的有25个单元,Ⅱ类的有7个单元,Ⅲ类的有6个单元,Ⅳ类的有6个单元,开采实际揭露情况与评价结果基本一致,基于模糊综合评判法的地质构造复杂程度评价基本可靠,可为矿井的高效安全生产提供一定的指导依据。     

煤矿工作面底板突水灾害预警重点监测区域评价技术

准确圈定煤矿工作面底板突水预警重点监测区域,实现监测位置和潜在突水点位置在空间上的匹配,是突水灾害预警急需解决的问题之一。为研究煤矿工作面底板突水灾害预警重点监测区域评价技术,采用水文地质分析、GIS空间分析及ANN预测等技术手段,建立了底板突水灾害预警重点监测区域评价指标体系,提出了将不连续指标转化为连续指标的方法,建立了评价模型,研发了重点监测区域评价GIS系统,实现了煤矿底板突水灾害预警重点监测区域GIS与ANN耦合评价技术,最后以赵庄煤矿5303回采工作面底板突水监测预警为例,利用研发的系统圈定了该工作面重点监测区域。研究表明,确定预警重点监测区域的影响因素主要有含水层水压、含水层富水性、含水层防（隔）水煤岩柱厚度、老空区危险性指数、断层危险性指数、陷落柱危险性指数和封闭不良钻孔危险性指数,利用分段函数可以有效将不连续指标转化为连续指标,研发的评价系统可以实现煤矿突水灾害预警监测位置自动评价,评价结果与现场揭露及水害预警系统监测结果一致。