大面積采空區(qū)失穩(wěn)的重大危險(xiǎn)源辨識(shí).pdf

1、重大危險(xiǎn)源辨識(shí)是重大事故預(yù)防和控制的第一步。大面積采空區(qū)失穩(wěn)是典型的礦山重大危險(xiǎn)源。由于問題的復(fù)雜性及研究不足等方面的原因，致使目前對(duì)該重大危險(xiǎn)源的辨識(shí)尚缺乏系統(tǒng)科學(xué)的方法。因此，對(duì)大面積采空區(qū)失穩(wěn)這一礦山重大危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)研究十分必要。 論文研究與多個(gè)具體科研項(xiàng)目相結(jié)合。運(yùn)用安全科學(xué)、巖石力學(xué)、人工智能、灰色系統(tǒng)和突變等理論，以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)和數(shù)值模擬等技術(shù)手段，對(duì)大面積采空區(qū)失穩(wěn)的災(zāi)害機(jī)理、辨識(shí)方法和重大危險(xiǎn)源分級(jí)等問題進(jìn)行

2、了系統(tǒng)的研究。 主要研究?jī)?nèi)容有：從巖石力學(xué)角度對(duì)采空區(qū)圍巖失穩(wěn)機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和研究；從安全科學(xué)角度探討了采空區(qū)圍巖失穩(wěn)的事故致因機(jī)理；將人工智能中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于大面積采空區(qū)失穩(wěn)辨識(shí)研究；結(jié)合國家科技攻關(guān)專題研究，探討了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上的危險(xiǎn)源辨識(shí)方法；運(yùn)用數(shù)值模擬計(jì)算技術(shù)對(duì)大面積采空區(qū)失穩(wěn)危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)研究；對(duì)大面積采空區(qū)失穩(wěn)這一礦山重大危險(xiǎn)源的危險(xiǎn)性進(jìn)行了分級(jí)研究。 研究取得的新進(jìn)展如下： (1)首次對(duì)

3、大面積采空區(qū)失穩(wěn)的重大危險(xiǎn)源辨識(shí)問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究。針對(duì)目前重大危險(xiǎn)源和礦山重大危險(xiǎn)源在概念及分類問題上存在的不明確或不準(zhǔn)確現(xiàn)象，論文對(duì)二者重新進(jìn)行了定義，并對(duì)礦山重大危險(xiǎn)源進(jìn)行了分類。 (2)從大面積采空區(qū)失穩(wěn)過程的階段劃分入手，對(duì)空區(qū)圍巖失穩(wěn)的蠕變特性進(jìn)行了深入研究，以此為基礎(chǔ)，采用組合模型方式建立了大面積空區(qū)圍巖失穩(wěn)的流變模型。在此，作者提出并使用了軟化元件，從而能夠方便地模擬巖體材料失穩(wěn)時(shí)的加速蠕變特性。 (3)

4、以擾動(dòng)起源論(即P理論)和能量轉(zhuǎn)移論為基礎(chǔ)，提出了巖體失穩(wěn)災(zāi)害的擾動(dòng)-能量轉(zhuǎn)移事故致因模型，簡(jiǎn)稱P-E模型，并認(rèn)為該模型同樣適用于礦山其它重大災(zāi)害事故原因的解釋。 (4)根據(jù)巖石材料聲發(fā)射過程中存在凱塞效應(yīng)這一內(nèi)在特性，通過對(duì)大量現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料的綜合分析，提出了壓力-位移-聲發(fā)射3項(xiàng)觀測(cè)結(jié)果之間存在的4種典型的耦合辨識(shí)模式。 (5)根據(jù)開挖過程中能量釋放率指標(biāo)的突變情況，并參考巖體中的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力情況，以及巖體屈服狀況，

5、對(duì)采區(qū)的極限暴露面積進(jìn)行了確定。通過編寫接口軟件，讀取有限元計(jì)算的結(jié)果，并計(jì)算能量釋放率指標(biāo)，克服了通用數(shù)值模擬計(jì)算軟件一般不能計(jì)算能量釋放率指標(biāo)的缺陷。 (6)在充分考慮各種地質(zhì)、采礦因素的基礎(chǔ)上，提出了判別大面積采空區(qū)失穩(wěn)危險(xiǎn)狀態(tài)的綜合指數(shù)法。該方法將大面積采空區(qū)失穩(wěn)重大危險(xiǎn)源分為4級(jí)，并給出了相應(yīng)的綜合指數(shù)值。該方法屬于一種靜態(tài)分級(jí)法，它填補(bǔ)了大面積采空區(qū)失穩(wěn)靜態(tài)辨識(shí)方法的空白。 通過本文的研究，已初步形成一套較完