金属矿山地下采空区危害辨识与风险评估研究

摘要

地下矿山开采会形成地下采空区，由于采矿方法、管理措施等的不同，采空区会有多种结构形态，采空区可能导致矿震、空气冲击波、突水、岩爆、地面塌陷等多种形式的灾害，因此，目前采空区已成为地下矿山主要灾害源之一。本文在调研国内外大量文献资料的基础上，分析总结了地下采空区风险评估的研究进展、成果、存在的问题以及发展方向，并以系统工程理论、风险评估理论、可靠性理论、经济学原理等为基础，进行了采空区危害辨识与风险评估的研究，并取得如下研究成果。 (1)明确了采空区风险评估的相关概念，通过分析采空区风险评估的组成，构建了采空区风险评估体系的框架模型和采空区危害辨识与风险评估的流程。 (2)对地下采空区的受力状态及其稳定性进行了理论分析，利用事故树分析了采空区顶板冒落的事故致因机理，得出了影响采空区安全的主要因素，总结了采空区危害类型和影响范围。 (3)对采空区危险性、易损性和破坏性进行了分析研究，采用能量守恒和转移理论，建立了能量转移事故致因模型，该模型可以定量分析采空区危险性，另外在危险性分析基础上，对采空区影响范围内的社会经济进行价值核算和破坏损失分析，得出了受灾体易损性和破坏性。通过对采空区危险性和破坏损失分析，建立了采空区风险评估体系。根据风险评估所得的风险等级，制定了相应的风险控制措施，初步形成了一套较完善的地下采空区危害辨识与风险评估的理论和方法。 利用上述风险评估的理论和方法，对铜坑矿92号矿体R盘区的42号采空区进行了风险评估，评估结果与实际情况相吻合。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章绪论

1.1研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1危害辨识

1.2.2风险评估

1.3研究方法与研究内容

第二章采空区风险评估体系研究

2.1引言

2.2基本概念

2.2.1危害、危险及风险

2.2.2危害辨识、风险评估、风险控制

2.2.3风险分析与风险判断

2.3采空区风险评估体系

2.3.1风险评估体系模型

2.3.2风险评估流程

2.3.3危害辨识模型

2.3.4风险评估模型

2.4本章小结

第三章采空区危害辨识及其分析方法研究

3.1引言

3.2采空区围岩失稳机理

3.2.1顶板失稳的力学模型

3.2.2顶板冒落类型与形成机制

3.3采空区顶板冒落事故树分析

3.3.1事故树分析简介

3.3.2事故树分析原理

3.3.3事故树分析标准符号

3.3.4顶板冒落的事故树建立

3.3.5顶板冒落事故树分析

3.4采空区危害类型

3.5本章小结

第四章采空区危害产生机理及其破坏性分析

4.1前言

4.2采空区冒落型矿震危害分析

4.2.1冒落岩体弹性应变能释放的估算

4.2.2冒落岩体位势能的转换

4.2.3冒落矿震的动态效应

4.2.4冒落矿震的能量耦合

4.3采空区冲击气浪危害分析

4.3.1冲击气浪形成模型

4.3.2绕流模型的冲击气浪估算

4.3.3打气筒模型的冲击气浪估算

4.4采空区其它危害分析

4.5本章小结

第五章采空区风险评估与控制

5.1前言

5.2采空区风险构成

5.3采空区危害风险评估流程

5.3.1风险评估过程

5.3.2危害危险性分析

5.3.3受灾体社会财富价值核算

5.3.4受灾体易损性分析

5.3.5灾害破坏损失分析

5.3.6灾害风险评估

5.4采空区风险控制对策与措施

5.4.1采空区风险控制方法

5.4.2损失预防

5.4.3损失抑制

5.5本章小结

第六章铜坑矿采空区风险评估实例

6.1前言

6.2灾害组成

6.3危险性分析

6.3.1采空区稳定性计算

6.3.2采空区灾害发生概率确定

6.4受灾体易损性分析

6.4.1易损性构成及受灾财产价值核算

6.4.2受灾体破坏率的确定

6.5灾害风险评估

6.6本章小结

第七章全文结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要研究成果