地下采空区危险性及其分析

文章编号：003-5923(-0127-03 )地下采空区危险性及其分析郑怀昌12，李明1。 2(1山东理工大学资环学院，山东淄博； 2北京科学技术大学，北京摘要：提出了采空区危险性分析的工程过程，以危害分类、能量意外转移论定量探讨了大采空区可能的风险重量。 探讨了各种危害最大可能释放能量的确定，进一步探讨了采空区危险性综合分析。关键词：采空区固有危险辩论能量中图分类编号：TD3253文献识别码：A矿产资源的地下开采留下了大量的开采区，特别是国有矿山周边的不明开采区是影响矿山安全生产的最主要危害源之一“1”，非法、无计划开采形成的开采区因其开采空间的不确定性、信息不完整性等特征而难以处理和控制，对主要开采区构成了很大的威胁例如广西大厂矿区不足5 k m 2，450万m3末充填采空区甘肃白银厂坝铅锌矿区存在许多难以确定的民采空区1 .但由于采空区危害表现形式复杂变化，许多危害发生机制研究尚不深入， 采空区危害研究缺乏系统性等，对采空区这一重大危险源的评价缺乏城镇依据，不利于这种危险的防灾减灾研究本文尝试了能源意外转移(解释理论，探讨采空区危险性的分析方法)。1地下采空区危险性分析工作规程地下采空区危险性分析的难点是许多因素的不确定性和隐蔽性，首先从确定矿中是否存在采空区危害问题的技术角度来看，矿山应清楚自己生产中形成的采空区分布和初始形态，以后的发展变化情况可以正确把握因通道堵塞等原因因此，采区危险性分析必须在正确掌握采空区相关信息的基础上进行。 向以下：提出采区危险性分析工作程序(1采空区勘探和勘察。 正确探测采矿影响区范围内采空区的分布、状态、塌陷情况、充水情况等(2采空区危害分类。 综合矿山地质、开采技术条件、技术方法等，确认矿山可能的开采区危害类型及其可能的影响范围(3采空区危险性确定。 根据采空区的规模、性质等，确定当采空区发生危害时可能发生的最大风险水平(4)综合分析采空区的危险性。 选择合适的评价模型综合评价采空区危险性。2采空区探测技术与调查如上所述，可能影响矿山安全生产的采空区(包括溶洞在内的种类很多，因此要正确评估采空区的危害首先要明确采空区的正确情况，但在历史、现实技术等方面，矿山企业未必能正确把握自己采空区的正确情况。 复杂应力与应变的关系和开采工作面的不断推进，原本稳定的开采区可能部分或全部坍塌，开采区范围可能扩大，开采区内可能积水等特别危险的是历史的断续，过去形成的开采区缺乏资料，对矿山的危害相当大。 80年代以来，由于民采矿山的蚕食，国营矿山周边乃至内部的开采条件急剧恶化的矿山生产失去了安全保障。国内近年来利用地球物理勘探技术在揭示地下采空区方面做了许多t作，发展了过渡瑞利波法、地质雷达、弹性波cT、超声成像测井等多种方法，一些技术在国际上处于领先地位。 随着我国的建筑收到稿件的日期：20041219作者简介：邵怀昌(1964年1月，山东省百莲县人，副教授，北京科技大学博士研究生，从事矿床开采与矿山安全的教育与研究。矿山压力和顶板管理20054127万方数据探测技术测量精度和信息处理速度的提高，已成为工程物探揭示地下采空区的重要探测手段”。 的双曲馀弦值。 国外开采区勘探技术主要以物探为主，国内开采区勘探主要依靠钻探，而另一方面，勘探周期长、费用高，影响其使用范围，另一方面，民间采矿这种位置不清楚的开采区勘探，在钻探技术上存在很大的局限性。 但是，目前国内使用的勘探手段在勘探精度、勘探采区空间形态等方面还需要进一步提高，应用地球物理勘探技术进行勘探采区定位和范围，将勘探技术与激光测量技术相结合，或者将勘探与彩色勘探地形系统相结合，以增加勘探的信息量和准确性”o . 确保检测结果的可靠性。 3地下采空区的危害类型系统安全理论指出，作为采空区危害发生、主要是物体不安全状态的矿区下采矿伴生物，对采空区的危害是多方面的，不仅是多种矿山地质灾害的直接诱发因素，也对矿山的日常安全生产管理产生了很大影响。 矿区可能造成的危害包括直接影响矿山安全生产，间接地影响矿山、社会人员、财产的安全。 见表1。金属、非金属矿山矿种多，开采条件大，开采技术参差不齐，难以进行共性研究。表1采空区危害的种类、产生原因及影响范围4采空区危害程度确定根据表1采空区危害的种类、发生原因、影响范围的划分，探讨各危害的最大影响。4.1冲击波最大风速的确定大型采空区塌陷危害中，冲击性波浪危害最大。 采空区顶板大面积塌陷引起的冲击波风速难以正确预测。 因为采空区顶板塌陷过程中存在许多不确定因素。 若顶板整体坍塌还是先部分坍塌，先部分坍塌，则难以正确确定首次坍塌的顶板的面积和坍塌持续时间，在最初和下一次坍塌之前的时间间隔之后的坍塌中，顶板面积和该面积的顶板坍塌持续时间等同时崩塌。文献5提出用“气缸”和“回旋流”模型分析采空区顶板塌陷产生冲击波的计算。 虽然不存在完整的“气缸”型塌陷，但该模型显示了采空区顶板塌陷引起的冲击波最大风速，一般来说，顶板整体性良好，且矿床在短时间内发生快速连锁性破坏才出现，顶板整体塌陷，即所谓的“气瓶”型塌陷。 通过“气缸”型崩溃探讨冲击波的最大风速，表现冲击波的危害。4.2矿震危害确定-1282005.4矿山压力与顶板管理矿震危害是采空区塌陷岩石机械冲击和冲击波及岩爆的综合表现，必须累积三种作用的能量e。=E。 e。 E6式中e。 冲击波作用于物体的动能e。 顶板倾倒作用对底板的机械冲击能量B岩爆释放的弹性。矿震破坏动能可参照文献8确定。4.3突水危害突水危害主要依赖于采空区储水量、采空区与工作面的相对位置(特别是相对高度、可能的突出方式、矿山最大排水能力、采空区储水量的水质等)，为确保安全措施的可靠性，在测量突水危害时最不利的情况下考虑，即采空区突水可能最大程度涌出的水流冲击和淹没的地下空间。4.4自燃危害在具有自燃倾向的矿山中，采空区域内发生自燃的原因是采空区域内通风不良导致的热积累、温度上升，采用模拟计算和实测可以确定其发生性的模拟计算，可以将具有氧化性的矿、岩临空面的面积乘以单位面积的反应速度万向数据以采空区边墙完全绝热，可计算采空区内温度上升自燃时间的采空区起火面积和空区内可燃矿物性质、数量，综合表现采空区火灾危害。4.5风损由于采空区的存在，矿山因新鲜风流进入采空区而损失，需风场所空气质量下降，通风效果下降。 这个损失可以用进入空区的风量占总风量的比例来表示。4.6岩爆危害岩爆引起的能量计算见参考文献9。4.7地面塌陷危害地面塌陷危害是多方面危害的综合表现，主要以受体特征：塌陷区内居民密度、房屋结构、工农业和交通运输设施、水体分布状况和等级在内的塌陷强度：的塌陷面积和最大及平均塌陷深度和持续时间分别为s。 碟、r、功测采空区塌陷强度。4.8山体滑坡山体滑坡危害与地面滑坡危害一致，受体特征主要通过滑坡体积测量，包括：滑坡体上及其影响范围内的居民密度、工农和交通运输设施、水体分布情况和等级在内的山体滑坡强度。5采空区危险性综合分析传统的危险源危险性分析模型采用等级评估方法，Down公司火灾爆炸指数和当前我国重大危险源辨识评估方法采用等级评估和管理对政府宏观管理是可行的，但对企业研究安全对策，改进设计管理方法的指导却没有多大意义。 因此，采用绝对量评估危险源的危险性，有利于企业采取切实措施降低危害程度。 用能量法评价采空区的各种危害强度，防灾措施设计和实施：易于指导采空区塌陷引起的冲击波最大风速，根据可指导密闭壁设计厚度和强度的采空区突水量设计矿山最大排水和防水门设计等。 这样，综合评价采空区的危害，必须根据发生危害的同时性、能量的重叠性分别进行综合、不能同时发生、或者即使同时发生也不会发生危害的重叠效果的单独评价。根据以上思想，对采空区危险可作如下综合分析：(1针对可能同时发生的危害，破坏能量叠加(2针对不同时发生的危害，计算各自的危害能量。参考文献：1国家安全牛产监督管理局国家安全竞争生产技术发展计划(242010R .北京：国家安全生产髓监督管理局，20042鲍爱华、金属矿山安全危险的辩论与控制J采矿技术2003.3(2:2325 )3林连宝紫金山金矿地下转露天开采区围岩工程地质特征与危害控制J .有色矿山，2003，(2:1014 )4儿童立元.高速公路下伏采空区问题国内外研究现状与进展J岩石力学与工程学报，2004、23 (73360525252525252525252525252525253525352535253525352535253525352535253525352535253525352525352535252535253525352535253525352535253525352535253525352535253535任奋剂.大采空区霸岩破坏高度测试分析J西安科技术学院学报，2004，24 (1:9-11 )6陈庆凯采空区顶板对藩的防治技术措施研究J .金属矿山，2002，(10:713 )7金新称、陈宝智危险识别与安全分析J劳动保护科学技术术，1994.(6:7一lO )8钱新明、陈宝智重大危险源辨识与控制J .中国安全课学报，1994，4 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