精准地质力学评估助力煤矿安全高效生产——陕西XX东矿业围岩地质力学参数测定项目解析

项目周期:6个月
项目地点:陕西省
核心技术:围岩参数测定 · 松动圈测试 · 地应力测量

引言

随着开采深度与复杂程度提升,巷道围岩稳定性成为煤矿安全生产的关键。陕西XX东矿业巷道变形严重、支护成本高、隐患较多,迫切需要以科学测试为基础的地质力学评估,服务“一巷一设计”,实现安全与效益的统一。

本项目由中矿天智信息科技(徐州)有限公司实施,围绕“现场调查—参数测定—数据分析—评价分级—支护建议”的技术路线,构建围岩参数数据库与稳定性分级体系,为支护设计提供可靠依据。

6个月项目周期
20%+支护成本节约
100万+/年维护费用节省
全指标参数数据库

一、项目背景与政策要求

1.1 行业背景分析

深部开采带来高地应力、软岩与强采动影响等挑战,传统经验型支护设计难以满足要求。陕西XX东矿业埋深大、地质复杂,部分巷道变形破坏严重,维护成本高、风险突出,亟需以参数测定为支撑的科学评估。

1.2 政策法规要求(摘要)

  • 矿安陕〔2025〕21号:要求测定巷道围岩地质力学参数,开展评估与稳定性分级管理。
  • 矿安〔2022〕135号:坚持“一巷一设计”,须开展现场调查与围岩地质力学评估,进行围岩分类并据此开展锚杆支护设计。
地面勘探与现场踏勘
现场踏勘与资料核验(地面勘探)

二、技术服务内容与技术方案

2.1 服务内容概述

  • 2.1.1 围岩地质力学参数测定(8万元):现场取样;室内试验(单轴抗压、抗拉、剪切);参数确定(普氏系数、弹性模量、泊松比);成果用于支护参数模拟优化与报告完善。
  • 2.1.2 松动圈测试(7万元):超声波测试、钻孔摄像;准确测定松动圈范围与发育程度;技术人员现场实测,周期15-20天。
  • 2.1.3 侧向支承压力分布测定(10万元):水压致裂或应力解除法;确定最大/最小水平主应力大小与方向,掌握地应力场类型与侧压系数。
  • 2.1.4 围岩稳定性评价与分类分级(15万元):稳定性指数法、模糊聚类法、松动圈法等多方法交叉验证,完成分类分级与安全性评价。

2.2 技术路线与方法

  • 2.2.1 现场调查与取样:地质调查、代表性取样、原位测试。
  • 2.2.2 室内试验与分析:单轴压缩、巴西劈裂、直剪;强度/变形参数计算与统计分析。
  • 2.2.3 现场测试与监测:超声波与钻孔电视松动圈测试;水压致裂地应力测量;长期变形监测。
  • 2.2.4 综合评价与分类:多指标综合评价;建立稳定性分级体系;形成支护建议。
测量与取样(地层与围岩)
测量与取样(地层与围岩)
岩层测试设备与工装
岩层测试设备与工装

三、技术创新与特色

3.1 技术集成创新

  • 多尺度测试:从岩样到地应力,覆盖多尺度参数。
  • 多方法融合:现场测试、室内试验与数值模拟结合。
  • 全过程控制:从取样、测试到分析与应用的质量闭环。
  • 多维度评价:强度、应力、松动圈、变形等指标综合。

3.2 测试方法创新

  • 数字化取样与岩心扫描,保留原始信息。
  • 智能化数据采集处理,提高数据质量与效率。
  • 超声波、地质雷达等无损检测广泛应用。
  • 远程实时监测系统,数据自动采集与传输。

3.3 评价体系创新

  • 多指标定量评价,构建稳定性分级标准。
  • 引入时间因素开展动态评价。
  • 按地质条件与工程需求开展分区评价。

四、项目实施与成果

4.1 实施过程(6个月)

  • 阶段一(1个月):现场调查与方案设计,完成资料收集、初调与测试方案制定。
  • 阶段二(3个月):现场测试与取样,完成地应力测量、松动圈测试、变形监测与取样。
  • 阶段三(2个月):室内试验与成果编制,形成评价报告与支护设计建议。

4.2 主要技术成果

  • 基础参数数据库:物理力学、强度、变形、地应力与松动圈全指标。
  • 稳定性分级:完成围岩稳定性分类分级与风险区段划分。
  • 支护建议:形式选择、参数优化、特殊地段处理与监测方案。

4.3 经济与安全效益

  • 经济效益:支护材料节约20%+,维护费用年节约100万+,减少维修影响提升连续生产。
  • 安全效益:降低顶板事故风险;监测预警及时发现隐患;提升应急能力与管理水平。

五、经验总结与推广价值

5.1 成功经验

  • 技术领先:先进测试与评价方法保障数据准确可靠。
  • 团队专业:专业团队实施,质量过程可控。
  • 管理规范:严格的质量管理与标准化作业。
  • 效果显著:工程应用落地,经济与安全效益清晰。

5.2 推广价值

  • 技术示范:完整的围岩参数测定与评价技术体系。
  • 标准参考:为标准制定与完善提供实践依据。
  • 产业带动:设备与监测产业链协同发展。

5.3 应用前景

  • 区域推广:陕西、内蒙古、山西等主产区。
  • 领域延伸:金属/非金属矿、采场围岩、边坡稳定等。
  • 国际合作:“一带一路”沿线产煤国家技术输出。

六、发展趋势与展望

  • 智能化:测试设备智能化,数据自动采集处理。
  • 精准化:测试精度与分析深度持续提升。
  • 集成化:多技术集成的综合测试系统。
  • 实时化:实时监测与动态评价,预警预报能力增强。

结语

本项目验证了科学的参数测定与评价体系对煤矿安全生产与降本增效的关键价值。中矿天智信息科技(徐州)有限公司将持续深耕矿山安全与信息化技术,服务更多矿山企业实现安全高效与可持续发展。

项目图集

展示项目测试、监测与平台应用等关键场景。