科技成果——矿山边坡岩体结构劣化识别与综合探测技术

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高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术进步奖)课件

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高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术进步奖)
推荐项目公示内容
申报类型
进步奖
项目名称
基于锚固复合承载体特性及围岩脆弱性评估的巷道精准支护技术
推荐单位
中国矿业大学
项目简介
本项目属于采矿工程研究领域,研究成果主要应用于煤矿巷道支护与围岩控制方面,同时也可应用于非煤矿井巷道、公(铁)路隧道等岩土工程的围岩稳定性控制方面。
主要完成单位
单位名称
中献:
1、实施完成了项目“相同介质围岩巷道锚杆支护参数的可操作性设计方法研究”、“古城矿井地应力测试研究”和“古城矿井采区巷道掘进期间控制技术研究”的研究工作。
2、建立了巷道围岩脆弱性评估系统。引入围岩完整性(RQD)、顶板围岩强度、埋深、最大水平主应力、地质构造、巷道断面尺寸、采掘扰动等13个评价指标,利用层次分析法(AHP)对巷道围岩脆弱性进行预评估。
(3)形成了“巷道精准支护”技术体系:根据巷道围岩及地应力状况,通过对巷道围岩脆弱性预评估,锚固复合承载体承载能力及其稳定性判据分析,提出若干合适的支护方案,建立模糊可拓综合评价模型,从支护效果及经济层面优化选择最佳方案,以实现巷道精准支护。
(4)项目研究成果经过潞安矿区三个大型矿井多年的应用推广,取得了显著技术、经济和社会效益:项目成果在潞安集团古城矿、王庄矿及司马矿的5条巷道实施了工业性试验,并先后在潞安矿区的20余条巷道得到了推广应用。结果表明本项目提出的锚固复合承载体理论和巷道精准支护体系为矿井巷道支护提供了科学可靠的理论依据和设计方法,取得了良好的支护效果,在保障巷道安全的前提下,有效降低了巷道支护成本,提高巷道了掘进速度,取得了显著的技术、经济与社会效益(近三年的推广应用共获得经济效益10404.75万元)。
研究成果的主要特点:

矿山开采边坡稳定性评价与控制

矿山开采边坡稳定性评价与控制
综合评价法
结合多种评价方法,综合考虑 地质、环境、工程等因素,对
边坡稳定性进行全面评估。
评价流程与步骤
资料整理与分析
对收集的资料进行整理、分类 、分析,为后续评价提供基础 数据。
实施评价
按照所选评价方法进行边坡稳 定性评价,得出评价结果。
现场调查
收集边坡的地质资料、气象资 料、工程资料等,进行现场踏 勘。
结论
提出了针对性的控制措施,包括加强 地质勘察、优化开采方案、完善排水 系统等,以保障矿山开采过程中的边 坡稳定性。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
矿山开采边坡稳定性发 展趋势与展望
技术发展趋势
智能化监测技术
利用物联网、大数据和人工智能等技术手段,实现边 坡稳定性的实时监测和预警。
数值模拟与仿真技术
通过建立复杂的数值模型,模拟边坡在不同工况下的 变形和失稳过程,为工程设计和优化提供依据。
新型加固技术
研发和应用新型的加固材料和工艺,提高边坡的抗滑 能力和稳定性。
管理政策展望
强化安全生产监管
制定更加严格的安全生产标准和监管措施,确 保矿山开采过程中的安全。
推动绿色矿山建设
加强环境保护和资源循环利用,降低矿山开采 对生态环境的破坏。
3
智能化监测与预警系统的研发
结合先进的技术手段,开发高效、准确的边坡稳 定性监测和预警系统。
REPORT
THANKS
感谢观看
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
爆破振动
爆破振动对边坡岩体的稳定性产生 不利影响。
植被破坏
开采过程中对边坡植被的破坏加剧 了水土流失和边坡失稳的风险。

三维激光扫描技术在高边坡危岩体调查中的应用与讨论

三维激光扫描技术在高边坡危岩体调查中的应用与讨论
measurement and 3-D interpretation results
实测产状
N43°W / NE∠61° N20°E / NW∠32° N70°W / SW∠80°
解译产状
N43°W / NE∠60° N21°E / NW∠31° N70°W / SW∠78°
扫描精 度 / mm
14 15 16
combining 2-D and 3-D technologies
3. 5 高精度危岩体剖面图 传统获取地形剖面图有 2 种方法,一种是利用
皮尺 + 罗盘的现场测量,但在高陡且存在危岩边坡 基本无测量条件; 另一种是利用地形等高线切取,但 对于不同比例尺图件切制出的剖面线差异很大,且危岩体控制性结构面产状 Structural plane occurrence of the controlled
perilous rock mass
表 3 实测产状与三维解译产状对比表 Table 3 Comparison of occurrence between in-situ
收稿日期: 2013 - 05 - 23; 修回日期: 2013 - 06 - 28 基金项目: 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室自由探索课题( SKLGP2011Z009) 作者简介: 黄 江( 1988 - ) ,男,江西萍乡人,硕士研究生,主要研究地质灾害评价与预测、岩土工程,( 电话) 18981858579( 电子信箱) jgsdxhj
429 678. 752 429 678. 814
0. 062
2 007. 575 2 007. 690
0. 115
拟合 P4 D4
点 4 Δ4
3 143 393. 258 3 143 393. 288

岩质边坡位移监测资料分析方法

岩质边坡位移监测资料分析方法

1004-9665/2004/12(Suppl.)-0257-05JournalofEngineeringGeology工程地质学报岩质边坡位移监测资料分析方法刘艳辉刘大安①潘炜①程东幸①郭(①中国科学院地质与地球物理研究所工程地质力学重点实验室北京(②中国地质环境监测院北京100081)华锋①100029)摘要对目前常用的几种自然、工程岩质边坡位移监测资料分析方法:回归分析法、时间序列分析方法、灰色理论分析方法、非线性动力学分析方法和位移时空综合分析方法进行了简要评述,从他们的基本原理、适用条件及优缺点等几个方面进行了对比研究,并指出了岩质边坡位移监测资料分析方法的发展趋势,强调岩体结构对岩质边坡变形和破坏的控制作用,指出基于岩体变形破坏机制的岩质边坡位移监测资料综合分析方法是未来的发展趋势。

关键词岩质边坡位移监测资料分析发展趋势M[ETHoDSoFRoCKSLoPEDISPLACEMENTMoNITORINGDATAA.NALYSISLIUYanhui①②LIUDa’an①PANWei①CHENGDongxing①GUOHuafeng①((1)船£如叭eofGeologyandGeophysics,CAS,Be(1ing100029)(②Chin,瑚胁妣ofGeologicalEnvironmentalMonitor,Beijing100081)AbstractSomeanalysismethodsincommonuseatpresentonrockslopedisplacementmonitoringdatasuchasthemethodofregressiveanalysis,themethodoftimeseriesanalysis,themethodofgreytheoryanalysis,themethodofnon—lineardynamicsanalysisandthemethodofdisplacementspace—timesyntheticsanalysis.arebrieflydis—cussedinthispaper.Thepapernotonlystudiesthesemethodsfromseveralpartssuchasthekeystone,applicableconditions,virtuesandshortcomingsandSOon,butindicatesthedevelopingtrendoftherockslopedisplacementmonitoringdataanalysismethods.Thepaperemphasizesthecontrollingeffectsoftherockmassstructuretoitsde—formationandfailure,andpointsoutthatrockslopedisplacementmonitoringdataanalysismethodbasedonrockmassdeformationandfailuremechanicsisthedevelopingtrend.KeywordsRockslope,Displacementmonitoringdataanalysis,Developingtrend1引言岩质边坡是许多重大边坡工程主要组成部分,许多地质灾害也多发在岩质边坡中。

基于三维激光扫描的矿山法隧道超欠挖及平整度智能化检测

基于三维激光扫描的矿山法隧道超欠挖及平整度智能化检测

基于三维激光扫描的矿山法隧道超欠挖及平整度智能化检测齐成龙(中国铁路设计集团有限公司土建工程设计研究院,天津300308)摘要:为了提高矿山法隧道施工过程中的超欠挖及平整度检测水平,将三维激光扫描与其他信息化手段结合,取得了一定的研究成果。

但是,超欠挖检测主要采用断面法实现,未充分发挥三维技术优势;平整度检测主要通过最大凹凸点到拟合平面的距离进行计算,不符合现行规范的靠尺法要求。

针对上述问题,利用切割、去噪、补全、降采样等算法,进行激光扫描点云预处理;通过聚类及BPA算法,将点云转化为空间三角网;借助三角网格投影及棱柱体体积积分,统计三维超欠挖情况;综合运用k-d树和八叉树算法,模拟靠尺法平整度计算流程,完成三维平整度计算。

在实际工程项目中进行应用验证,最终实现矿山法隧道施工阶段的智能化超欠挖和平整度检测。

关键词:隧道;点云;平整度;超欠挖;靠尺法;k-d树;智能化检测中图分类号:U455 文献标识码:A 文章编号:1672-061X(2024)02-0099-07 DOI:10.19550/j.issn.1672-061x.2024.01.29.0010 引言由于矿山法隧道在测量及施工过程中会产生误差,需要进行超挖或欠挖检测,以确定净空是否符合要求。

传统的隧道超欠挖检测主要利用断面仪、全站仪等设备,逐点、逐面测量开挖断面,易导致点位离散、采样间隔过大,常发生欠挖或漏测等情况。

同时,尽管我国多项技术标准对隧道初期支护阶段的混凝土表面平整度检测提出了明确规定,但一直采用人工靠尺手动测量,通过计算凹凸点的“矢高-弦长”比值形成平整度检测指标,导致初期支护阶段隧道混凝土表面的平整度检测基本停留在“范围小”“精度低”“速度慢”的状态。

为此,国内外学者将激光扫描与其他信息化手段相结合,开展了一系列超欠挖及平整度检测技术研究。

在超欠挖检测方面,李瑶等[1]通过三维激光扫描采集隧道开挖断面数据,根据断面超欠挖算法计算超欠挖的体积、面积、平均线性值以及每延米超挖、欠挖体基金项目:中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划项目[N2023G070、N2023G080-A(JB)]作者简介:齐成龙(1986—),男,高级工程师。

裂隙图像识别技术在天峨龙滩特大桥拱座地基岩体完整性评价中的应用

裂隙图像识别技术在天峨龙滩特大桥拱座地基岩体完整性评价中的应用

裂隙图像识别技术在天峨龙滩特大桥拱座地基岩体完整性评价中的应用作者:于磊磊米德才陈云生吴龙科来源:《西部交通科技》2024年第05期摘要:在天峨龙滩大桥拱座地基岩体完整性评价中,存在无介质环境下钻孔声波探测手段受限,而常规钻孔取芯分析岩体完整程度存在精度低、效率慢等问题,缺少在包气带内的岩体完整程度定量化评价的有效手段。

文章针对以上问题,提出了利用颗粒(孔隙)及裂隙图像识别与分析系统(PCAS)对钻孔电视孔壁岩体影像进行完整程度参数量化研究,与岩体声波探测获得的Kv值进行相关性分析,获得两者之间的相关性关系和拟合关系式,从而获取拱座地基全域岩体完整程度的量化指标。

依靠钻孔电视技术适用环境广泛和PCAS裂隙识别高效准确的技术优势,研究成果成功应用于天峨龙滩大桥拱座地基勘察设计阶段、施工阶段岩体完整程度的定量化判别。

关键词:天峨龙滩特大桥;拱座岩体质量;岩体完整性指数Kv;裂隙图像识别技术(PCAS);岩体裂隙率(Cr)U443.1A2708540 引言工程岩体基本质量评价在交通建筑、水利水电、采矿、核废料处治等工程评价中十分重要,岩体基本质量由多个岩体特征要素组成,而岩体完整程度在其中起到关键性作用。

岩体完整程度是对岩体内裂隙发育的综合表征,目前对于岩体完整程度评价分为定性评价和定量评价,定性评价因评价个体不同而差异性较大;定量评价指标主要采用岩体完整性系数指数Kv 表征。

对于岩体完整性系数Kv值的获取一般分为两种方式:(1)通过岩体体积节理数Jv与Kv的对应关系获取,该方法实为半定量方法,准确度较差;(2)通过钻孔声波探测技术获取岩体弹性纵波速度,岩体与岩块的弹性纵波速度之比的平方即为岩体完整性指数Kv。

钻孔声波探测技术获取Kv虽然准确度较高,但是受到声波探测需要孔液介质(一般为水)来耦合的条件限制。

针对在无介质(水)环境下钻孔声波探测手段受限,常规钻孔取芯分析岩体完整程度存在精度低、效率慢、岩芯受人为或机械扰动大、结构原始信息丢失等问题,本文提出利用PCAS 技术对孔壁钻孔电视图像进行裂隙识别与分析统计,获取裂隙的量化参数,与岩体声波探测所获得的Kv进行相关性分析,获得两者之间的拟合关系式,从而达到获取岩体完整程度的量化指标。

煤矿井下钻孔裂隙识别技术

煤矿井下钻孔裂隙识别技术
3.CollegeofSafetyScienceandEngineering,Xi’anUniversityofScienceandTechnology,Xi’an710054,China)
Abstract:Inordertostudytheautomaticdetectiontechnologyofsuchstructuralplanesascrack,frac tureandfracturezoneincoalrockmassinminingarea,andsolvetheproblemsoflargeiterationtimes andlowaccuracyofdetectionframeinexistingartificialintelligencetechnology,theYOLOv5algorithm combiningattentionmechanism,lossfunctionandmultiscaledetectionmethodswasusedtoconduct crackdetectiontestson5differentgeologicalboreholesintheroofofcoalmineroadway.Theresults showthattheattentionmechanismSENetisintroducedintotheYOLOv5modelframeworktoavoidthe problem ofhighsimilaritybetweenthebackgroundregionandthecrackregion,theeffectivecrossover
lossfunctionisusedtoreplacethecompletecrossoverlossfunction,whichmakesthepredictionframe fittherealtargetframemoreeffectively,andthreedifferentsizesofanchorframesareaddedtothe YOLOv5modeland160×160featurelayersareaddedtoachievesmallerdetectiontargets.Compared withdetectionalgorithmssuchasSSDandYOLOv5underthesameconditions,thedetectionaccuracy ofthismethodisincreasedby18.9% and2.1%,therecallrateisincreasedby39.5% and1.6%, andtheaverageaccuracyisincreasedby28.1% and1.0%,respectively.Theimprovedmodelchanges thethreescaledetectionintofourscaledetection,improvesthemultiscaletargetdetectionperformance ofthealgorithm,andcandetectboreholecrackswithhighprecision,meetingtherealtimedetectionre quirementsofboreholecracks. Keywords:coalmineborehole;fracturerecognition;YOLOv5;attentionmechanism;deeplearning;fea tureextraction

综合物探方法在地面塌陷勘察中的应用 齐亮亮

综合物探方法在地面塌陷勘察中的应用   齐亮亮

综合物探方法在地面塌陷勘察中的应用齐亮亮摘要:综合物探技术在当前社会发展中有着较为广泛的应用,进而通过多种物探技术来对矿山地质勘查情况进行综合解释,可以提升勘探的精度,进而降低勘探风险。

基于此,本文论述了综合物探当前的研究现状,相关技术在进行地质勘察过程中的实际应用。

关键词:综合物探;地面塌陷;高密度电法;瞬变电磁法引言地面塌陷是天然洞穴或人工洞室上覆岩土体失稳突然陷落,导致的地面快速下沉、开裂的现象和过程,是主要的地质灾害之一。

导致地面塌陷的因素很多,包括天然的地质条件变化如岩溶发育、松软地层、不同时代阶地等以及人为活动的影响即超采地下水、地下采矿、地铁施工、地基施工、管道漏水等。

地面塌陷的发生,严重威胁着当地的经济建设和人民生命财产安全。

地面塌陷的发生、发展会引起地球物理场的变化,如地基不密实、土质疏松、裂隙发育、洞穴或采空区的存在、管道漏水等都会导致电性、密度等物性变化,因此其为物探测试方法提供了应用前提条件。

物探测试虽然是间接手段,但具有快捷、经济的明显优势,可在地面塌陷的防治工作中发挥积极作用,具有良好的应用前景。

1物探方法应用的重要意义就地质勘查方面而言,物探技术在其中发挥着十分重要的作用,比如在水文地质的探测过程中,就需要根据水质的导电特性和岩石所具有的电磁使用专业的物探技术。

另外,在对物质灾害进行勘查设计时,也可以根据物探的数据对部分自然灾害进行有效的预防控制,从而在一定程度上避免意外发生。

对于工程建设而言,物探方法的应用可以有效保证施工的安全性,并且保证竣工后工程的整体质量。

从诸多工程建设实例中可以发现,物探技术在地质工程勘查中具有十分重要的现实意义。

通过应用物探技术可以在很大程度上对地质灾害进行检测、预防、减灾等,其为地质勘查工作提供了十分关键的指导作用,促进了地质勘查工作质量效率的提高。

另外,物探技术还可以在很大程度上提高决策者在工程勘查实施中的信心,通过物探技术的支持能够及时采取相应的保护措施,并在最大限度内保证预警系统的质量。

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科技成果——矿山边坡岩体结构劣化识别与综合探测技术技术开发单位北京科技大学
所属领域矿业
成果简介
基于高寒高海拔地区矿山边坡岩体所受冻融循环、连续开挖及强开采扰动这一环境特征,坡体产生冻胀变形、蠕滑拉裂、锁骨段失效的坡体加剧变形这一特殊情况。

矿山边坡岩体结构劣化识别与综合探测技术具有以下优点:地面三维激光扫描仪设备体积较小,容易携带,不受天气变化影响,具有操作简单、灵活安装、便捷探测的特点,采集数据速度快,属于无接触测量,无需现场校准等特色。

三维激光扫描仪
采用多功能结构面三维激光扫描设备进行冻融循环条件下岩体
结构面三维探测与网络模拟等手段,建立起表征裂隙岩体(基质块体)边坡的真实三维结构面网络模型,形成不同复杂地质环境等的裂隙网络反演和岩质体损伤致灾评估模型。

运用矿山边坡岩体结构劣化识别与综合探测技术,可为冻融及其他恶劣环境下的矿山边坡安全开采提供致灾机理分析和坡体稳定性预测。

应用情况
已投入设备研发和调试40万元,软件开发和优化15万元。

目前处于后期应用及优化推广阶段。

矿山边坡岩体结构劣化识别与综合探测技术已在高寒露天边坡矿山开展数据采集工作。

市场前景
该技术可满足于多种高寒、高海拔等恶劣环境中,可普遍推广于大型露天矿山的开采中。

投资估算和经济效益分析
本技术预计总投资为75万元,其中,设备研发50万元,软件研发20万元,其他费用5万元。

专利获奖情况
1、具有自主知识产权,研究成果申请专利10项,获得软件著作权3项;
2、技术先进性:该技术适应环境能力强,设备操作性简单,后期软件处理速度快。

合作方式合作开发。

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