大面積采空區(qū)失穩(wěn)的重大危險源辨識.pdf

1、重大危險源辨識是重大事故預(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，致使目前對該重大危險源的辨識尚缺乏系統(tǒng)科學(xué)的方法。因此，對大面積采空區(qū)失穩(wěn)這一礦山重大危險源進(jìn)行辨識研究十分必要。 論文研究與多個具體科研項目相結(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)場監(jiān)測預(yù)報和數(shù)值模擬等技術(shù)手段，對大面積采空區(qū)失穩(wěn)的災(zāi)害機(jī)理、辨識方法和重大危險源分級等問題進(jìn)行

2、了系統(tǒng)的研究。 主要研究內(nèi)容有：從巖石力學(xué)角度對采空區(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)辨識研究；結(jié)合國家科技攻關(guān)專題研究，探討了現(xiàn)場監(jiān)測基礎(chǔ)上的危險源辨識方法；運(yùn)用數(shù)值模擬計算技術(shù)對大面積采空區(qū)失穩(wěn)危險源進(jìn)行辨識研究；對大面積采空區(qū)失穩(wěn)這一礦山重大危險源的危險性進(jìn)行了分級研究。 研究取得的新進(jìn)展如下： (1)首次對

3、大面積采空區(qū)失穩(wěn)的重大危險源辨識問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究。針對目前重大危險源和礦山重大危險源在概念及分類問題上存在的不明確或不準(zhǔn)確現(xiàn)象，論文對二者重新進(jìn)行了定義，并對礦山重大危險源進(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)時的加速蠕變特性。 (3)

4、以擾動起源論(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-能量轉(zhuǎn)移事故致因模型，簡稱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，通過對大量現(xiàn)場觀測資料的綜合分析，提出了壓力-位移-聲發(fā)射3項觀測結(jié)果之間存在的4種典型的耦合辨識模式。 (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，讀取有限元計算的結(jié)果，并計算能量釋放率指標(biāo)，克服了通用數(shù)值模擬計算軟件一般不能計算能量釋放率指標(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)重大危險源分為4級，并給出了相應(yīng)的綜合指數(shù)值。該方法屬于一種靜態(tài)分級法，它填補(bǔ)了大面積采空區(qū)失穩(wěn)靜態(tài)辨識方法的空白。 通過本文的研究，已初步形成一套較完