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2017年  第2卷  第3期

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关键层理论在开采沉陷中的应用现状与进展
陈超 , 胡振琪
2017, 2(3): 209-218.
摘要(805) PDF(292)
摘要:
在简述关键层理论的产生背景、发展历程与应用现状的基础上,分析了关键层理论应用于开采沉陷研究的必要性,重点介绍了关键层理论在开采沉陷研究(关键层对地表沉陷的影响、开采沉陷预计、采动地裂缝、地表减沉与采空区稳定性评价等)中的应用现状与进展.分析表明,将关键层理论应用于开采沉陷有助于研究地表沉陷动态过程与采动地裂缝形成机理,并提高沉陷预计精度及地表减沉效果.同时,还讨论了现有研究的不足,进而提出今后的研究方向与待解决的问题.
浅层地能热泵采集系统关键科技问题与对策
徐生恒 , 周涛 , 孙海洲 , 曾一凡 , 刘守强 , 王小龙 , 武强
2017, 2(3): 219-227.
摘要(916) PDF(233)
摘要:
本文阐述了浅层地能的概念、利用原理及其研究目的和意义,重点分析了地能热泵采集系统现存的关键科技问题,包括地能热泵采集系统回灌问题、埋地管与机组耦合作用机制、主要参数对热泵换热效果的影响等.针对地能热泵采集系统的特点和关键问题提出了一些有价值的解决对策与合理建议,对提高浅层地能热泵行业的科技水平、促进浅层地能热泵行业健康发展具有一定意义.
基于Shearlet变换的探地雷达数据噪声压制研究
郑晶 , 余可 , 王鹏越 , 蒋书琦 , 滕星智
2017, 2(3): 228-234.
摘要(803) PDF(212)
摘要:
应用探地雷达(GPR)探测地下目标分布状况时,接收数据中的有效信号往往容易受噪声及空气直达波等的干扰,增加地下目标识别的难度,影响地下目标识别的准确性.Shearlet变换在图像和地震数据去噪上的成功应用说明其去噪能力的优越性.但应用Shearlet变换对数据进行降噪处理时,阈值的选择对去噪效果影响较大.为了提高应用Shearlet变换对探地雷达数据进行去噪处理时的效果,本文提出了一种结合奇异值分解的Shearlet变换噪声压制方法.该方法能有效去除随机噪声,增强有效反射信号.将该方法应用到仿真和实测探地雷达数据处理中,结果证实了该方法的有效性.
基于非接触监测深埋软弱破碎围岩隧洞破坏试验研究
孙晓明 , 韩强 , 缪澄宇 , 袁帅 , 苗沛阳 , 卢昊
2017, 2(3): 235-242.
摘要(563) PDF(260)
摘要:
本文以软弱破碎围岩隧洞开展物理模型试验,应用红外成像仪器及高精度位移监测系统两种非接触监测方法,观察分析试验过程中温度场及位移场演化规律及模型破坏机理.通过红外热成像,开挖损伤区伴随全断面开挖的贯通以低温异常区显现.观察损伤区内外测点温度曲线,不同位置随破坏过程的温度变化规律得以显现.通过非接触位移监测提供的位移云图及位移矢量图确定了顶板垮落裂隙的产生机理.裂隙形成并发展至开挖损伤区形成贯通,造成顶板垮落.两种监测手段的结合,合理地分析了模型的破坏机理.
含偏置裂纹材料断裂韧性的焦散线实验测试
李清 , 曹怀建 , 杨鸣泽 , 郭洋 , 薛耀东 , 于强
2017, 2(3): 243-250.
摘要(745) PDF(195)
摘要:
应用落锤冲击加载系统,对含偏置裂纹的半圆盘试件在冲击载荷作用下的动态断裂行为进行了实验研究.结果表明:随着预制裂纹偏置距离的增大,剪应力在裂纹尖端的作用增强,裂纹逐渐由I型向I-II复合型裂纹转变,裂纹起裂需要的时间也略有增加,裂纹在扩展过程中的曲裂程度显著增大;在动态载荷作用下,裂纹的扩展速度在起裂后迅速增大到某一值后呈现不断波动变化的特点,裂纹扩展的平均速度随偏置距离的增加逐渐减小,当裂纹扩展的归一化裂纹竖向长度λ>0.8时,由于冲击点处局部压应力场的影响,裂纹的扩展速度迅速降低;随着裂纹偏置距离的增大,材料的起裂韧性KIC减小、KIIC增大.随着裂纹的扩展,裂纹的扩展韧性有所增大.
下位特厚煤层回采巷道合理布置分析
孟浩 , 贾尚伟 , 程占博
2017, 2(3): 251-259.
摘要(581) PDF(83)
摘要:
近距离煤层群开采中,由于下位煤层受上位煤层采动影响致使煤层开采中呈现特殊的矿山压力显现.如何安全有效地布置下位煤层巷道不仅是确保工作面安全高效开采的关键,更是提高煤矿效益的核心.针对国投塔山煤矿上位煤层开采残留煤柱下特厚煤层回采巷道合理布置难题,本文采用理论分析、实验室试验及数值模拟等综合研究方法对下位煤层巷道合理布置位置进行分析,得到以下结论:通过力学测试得到巷道顶底板煤岩体物理力学参数,为理论分析及数值模拟提供了强有力的数据支持;通过理论分析及数值模拟计算,研究了残留煤柱载荷作用下底板煤岩体中的非均匀应力分布规律;通过分析下位煤层回采巷道合理布置方案,确定下位3—5号特厚煤层巷道布置采用内错距25m的方式为最佳布置方式.
煤岩单轴压缩破坏PFC2D数值反演模拟研究
周天白 , 杨小彬 , 韩心星
2017, 2(3): 260-266.
摘要(784) PDF(298)
摘要:
煤岩材料作为一种天然非均匀不连续材料,实验室里很难获得其可重复性实验结果.文章基于PFC2D离散元软件,采用数值实验反演煤岩材料参数,得到煤岩材料变形破坏的主控参数.利用软件模拟煤岩单轴压缩变形破坏过程,对比数值模拟结果和实验室实验结果,验证了数值反演模拟对于研究煤岩类天然材料变形破坏的可行性数值模拟结果,可以为工程实际应用提供理论及数据支持.
基于机器视觉的长壁工作面直线度测量算法研究
刘鹏坤 , 王聪
2017, 2(3): 267-273.
摘要(764) PDF(250)
摘要:
综采工作面推进过程中,由于上百米长的狭长地形和起伏弯曲,其直线度是一种大型移动目标的非可视测量问题.通过将梯形窗口、灰度识别和特征搜索等视觉算法应用于实时测量刮板输送机的形态,建立视觉相机测量直线度的局部坐标系,可使测量的结构光点像素值转换为设定直线度的偏差距离;通过链位传递算法将工作面布置的多个视觉相机的局部直线度坐标经过转换矩阵和平移向量建立全局坐标系,从而计算出以刮板机节为测量标志点的工作面直线度.实验表明,视觉检测整个工作面直线度达到±50mm的精度,满足采煤机沿平直工作面高效运行的要求.
基于特定谐波消除的多电平变换器最优基频调制
杨克虎 , 张建军 , 王誉博 , 李翔宇
2017, 2(3): 274-280.
摘要(766) PDF(229)
摘要:
本文研究多开关模式下多电平变换器基频调制的优化问题.针对传统阶梯波调制只在部分调制比区间有解的局限,将阶梯波开关模式扩展为一般开关模式,利用Groebner基方法在全调制比范围内对各开关模式的消谐方程组进行求解,给出每种开关模式所能实现的调制比范围及开关角度的完全解;通过评价THD的大小,得到全调制比范围内的最优开关模式及相应的开关角度.实验结果验证了求解结果的正确性.
基于Curvelet变换的低分辨率煤岩识别方法
伍云霞 , 张宏
2017, 2(3): 281-288.
摘要(630) PDF(274)
摘要:
针对小波变换仅能有效表达图像中的点奇异性,难以提取煤岩图像曲线特征的弱点,以及高分辨率煤岩图像计算量大,难以满足煤岩识别实时性要求的问题,提出了一种基于曲波变换的低分辨率煤岩识别方法.该方法通过曲波变换对煤岩图像进行曲波分解,得到各尺度层曲波系数,利用主分量分析进行降维,并将结果分别输入不同k-NN分类器中,对分类结果加权融合,实现煤岩图像的分类识别.实验表明:通过曲波分解提取的特征能够有效地表达煤岩图像的曲线特征,与现有方法相比较,所提出方法具有更高的识别率,平均识别率达95.0%,在煤岩图像分辨率较低情况下也可以获得很高的识别率,满足煤岩识别实时性的要求.
液压支架放煤口负压除尘器的结构设计及内部流场模拟研究
翟国栋 , 程家春 , 李耀宗 , 孟俐利 , 吴飞 , 徐晨
2017, 2(3): 289-293.
摘要(656) PDF(257)
摘要:
针对液压支架放煤时煤尘浓度高的问题,设计了一种安装于低位放顶煤液压支架尾梁的负压除尘器;结合液压支架的参数,确定了负压除尘器的安装位置,得到了负压除尘器的空间极限尺寸;结合实验室试验条件,选取不同的负压除尘器引射筒尺寸参数,分别建立了三维模型并进行网格划分;选取不同的射流速度参数,运用Fluent分析软件进行数值模拟,求得除尘效果最佳时射流速度与引射筒直径的最佳组合参数,为负压除尘器的进一步优化奠定了基础.
高岭石对金属阳离子的吸附特性研究
张志军 , 李亚南 , 佟震阳 , 农海涛 , 陈曦
2017, 2(3): 294-300.
摘要(899) PDF(292)
摘要:
煤泥水中高岭石颗粒表面荷负电是其难以沉降的主要原因.通过高岭石对Ca2+、Mg2+、K+、Na+四种离子,分别进行了单离子吸附试验、双离子的竞争吸附试验和四离子的竞争吸附试验,使用离子色谱仪测定在不同的吸附条件下各金属阳离子的浓度,并计算其吸附量.结果表明:高岭石对金属阳离子的吸附量随着吸附时间的增加而增加,约90min后趋于平衡;高岭石对单种金属阳离子的吸附量大小顺序为:Ca2+>Mg2+>K+>Na+,在双离子和四离子竞争吸附中,其吸附竞争能力也满足该规律.本研究将为水质调控的煤泥水絮凝沉降处理技术提供理论基础.
西藏班戈湖水菱镁矿矿物学研究
田海山 , 孙志明 , 刘立新 , 颊梦子 , 郑水林
2017, 2(3): 301-306.
摘要(790) PDF(474)
摘要:
为了研究西藏班戈湖地区水菱镁矿的形态、矿石化学成分及矿物组成、主要矿物共生关系及典型特征,采用偏光显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子探针及MLA矿物分析检测系统进行分析.结果表明:水菱镁矿为土块状隐晶质集合体,结晶颗粒非常细小,单体呈单斜板片状,在(001)晶面具有特征倾斜条纹,易发育成具有层状结构的聚片双晶及沿(100)晶面的接触双晶.在水菱镁矿的矿石中,常见文石、白云石等碳酸盐矿物,并常与其呈浸染状共生关系,相互之间分离难度较大.

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