改进的脉冲耦合神经网络矿工图像增强方法

在煤矿井下环境照度低,采集的矿工图像是低照度、低分辨率,且存在着矿灯、水汽等因素干扰,采用改进的脉冲耦合神经网络模型对矿工图像进行增强处理。该方法主要是对PCNN模型中的连接强度β和阈值进行改进,有效控制神经元的阈值输出,调节神经元的点火时间,达到增强图像的目的。实验结果表明：采用改进的脉冲耦合神经网络模型的增强方法对原始图像处理后,图像在整体灰度上进行了有效地拉伸,使灰度过于集中的现象得到很大改善,分布更均匀,并且各个灰度级都较好地保留,不仅使图像整体对比度得到改善,而且使矿工脸部的细节及边缘部分得到有效增强,图像的增强效果比较明显。     

含瓦斯煤破裂过程中声发射行为特性的研究

为探求含瓦斯煤失稳破坏过程中的声发射行为演化规律,笔者以含瓦斯原煤为研究对象,利用配备有声发射同步监测功能的含瓦斯煤三轴力学伺服实验装置,完成了不同瓦斯压力条件下含瓦斯煤破裂过程中全应力应变和声发射行为同步监测实验,进而探求含瓦斯煤破裂过程中的声发射行为演化特性,以及声发射行为对瓦斯压力变化的响应特性。研究发现:含瓦斯煤弹性模量、峰值强度及峰值应变均随吸附瓦斯压力增加而线性降低,且在瓦斯压力的影响下应力应变曲线总体上向"低应力诱发大应变"方向迁移;受载煤体在破裂过程中随时间变化,声发射行为演化过程可以划分为4个时期,分别为Ⅰ平静期、Ⅱ提速期、Ⅲ加速期以及Ⅳ稳定期,其中提速期和加速期累计计数较平静期分别最高提高了6.39和37.5倍,能量参数分别最高提高了8.39和43.7倍;受载不含瓦斯煤样声发射演化过程中提速期和加速期的声发射参数累积量均明显高于同样加载条件下的含瓦斯样品,且在提速期和加速期,瓦斯压力与声发射参数累积量呈指数函数衰减关系。     

煤炭资源优质等级评价方法研究

煤炭资源优质等级评价为合理开发利用煤炭资源及制定煤炭工业规划提供依据。基于煤炭地质勘查获得的煤质资料,在前人研究成果的基础上,依据新的标准和规范,针对山西省炼焦煤、动力煤及化工无烟煤,确定了煤炭优质评价指标体系和评价指标划分方案,利用离差最大化和专家打分相结合的方法确定各指标权重,建立了基于灰色关联分析的煤炭资源优质等级评价模型。以此为依据,对山西省三个勘查区的煤炭资源进行了优质等级评价。     

基于三维重构模型的孔隙岩石气体渗流的LBM模拟

通过三维CT成像技术获得孔隙岩石内部孔隙结构图像,计算了孔隙岩石的孔隙度与统计特征函数;采用随机堆积球的方法,生成了一组与CT模型具有相同孔隙率、不同孔隙结构特征的模型,利用格子Boltzmann方法计算了渗透率,并分析了孔隙结构的统计特征函数与其渗透率之间的关系。结果表明,岩石孔隙结构特征对其渗透率具有重要影响,两点概率函数与线性路径函数距离坐标原点的偏离程度能够很好的反应孔隙岩石渗透率的大小。     

工作面跨巷道开采的安全岩柱厚度与加强支护技术

为保障大采高工作面跨石门巷道开采过程中的生产安全,通过理论分析建立了大采高工作面跨巷道开采的力学模型,并定义了工作面与石门巷道之间的安全岩柱厚度;根据分析结果设计了石门巷道的支护方式和工作面跨巷道开采的进度安排,同时对开采过程进行了矿山压力监测。研究结果表明：合理的安全岩柱厚度由工作面底板破坏深度、石门巷道顶板破坏高度和承载岩柱厚度3部分组成,石门巷道的分区段加固方式可以最大限度地节约支护成本,大采高工作面跨巷道开采过程中的支架工作阻力没有发生异常变化,表明石门巷道加固达到了预期效果,实现了大采高工作面跨石门巷道的安全开采。     

承压工作面底板破断规律双向加载相似模拟试验

以峰峰九龙矿承压水上工作面15423N回采时底板鼓起、破断现象为研究对象,通过现场工作面底板岩芯钻取编录、地应力测量及工作面地应力场数值模拟反演,获得了15423N工作面底板岩层赋存及环境应力场特征;在此基础上采用双向加载相似模拟试验平台和基于独立弹簧组构成的承压水载荷模拟装置,对九龙矿承压水上工作面底板破断诱发突水的机理进行了分析;获得了工作面回采过程中,底板不同深度岩层应力及位移场的时空演化特征。     

煤岩组合结构失稳滑动过程的实验研究

为了研究结构失稳型冲击地压机理,依据双面剪切实验模型设计了砂岩-煤组合试样在不同轴向荷载下的滑动摩擦实验,运用数字相机和声发射记录仪搭建了声光监测系统,克服以往煤岩摩擦实验不易进行位移观测的难题。实验研究了煤岩组合样本失稳滑动的产生条件、特定条件下的滑动类型、位移演化规律以及滑动过程所伴随的声发射特征。实验发现：组合结构的滑动形式与轴向荷载具有相关性,轴向荷载越大,越易于出现失稳滑动;失稳滑动前无明显的位移征兆,失稳滑动后,滑动位移快速增长;产生滑动时的剪切应力峰值与轴向荷载呈正相关性,而失稳滑动产生的位移量与轴向荷载无相关性,本次实验一次失稳滑动产生的最大滑动位移为35.5 μm,最小为5.6 μm;试件滑动前有较为密集的声发射事件出现,稳定滑动后,声发射数降低。实验模拟了结构失稳型冲击地压的发生过程,并对于认识断层活化,以及煤体克服顶底板夹持作用突然滑出的物理过程具有重要意义。     

铁路路基病害智能检测方法

铁路路基病害不断增加,其中翻浆冒泥病害和路基下沉病害最为常见,严重影响铁路安全运营。车载地质雷达检测方法是铁路路基病害检测的一种常用方法。然而,通过雷达图像对路基病害进行识别仍以人工判别为主,且需要专家丰富的经验。由于路基病害形态复杂、尺度较大,如何对铁路路基病害进行自动识别是一项具有挑战性的任务。针对这些问题,通过探地雷达实地采集数据构建了铁路路基病害数据集,提出了一种铁路路基病害实时智能检测方法（LS-YOLOv3）。该方法针对铁路路基病害的特点设计了深度残差网络提取病害特征,并采用多尺度预测网络在4个尺度上进行特征融合,形成铁路路基病害实时检测模型。实验结果表明,与传统的HOG+SVM算法、双阶段的Faster-RCNN算法、Cascade R-CNN算法、单阶段的YOLOv3算法和轻量化的TinyYOLOv2、TinyYOLOv3算法相比,提出的算法获得了最高的均值平均精度（82.67%）并在配有英伟达GeForce RTX 2080Ti GPU的计算平台上实现了实时检测（32.26 frame/s）。旨在尝试提供一种铁路路基病害检测领域的实时性新方法。     

直角拐弯巷道中瓦斯突出冲击气流传播特征研究

为研究突出冲击气流的传播过程及其特征,以直角拐弯巷道为例,建立了数值计算模型,对突出冲击气流的传播过程和瓦斯气体的输运过程进行了数值模拟,分析了突出冲击气流的传播衰减特征和突出瓦斯气体的输运特征.结果表明：突出能形成高速运动的冲击气流及冲击波,且突出冲击波传播速度能够超过当地音速;突出冲击气流在通过拐弯巷道时,会发生绕射及反射,其强度可能大于拐角前的强度,而在通过拐角之后衰减幅度较大;突出能在巷道内形成高浓度瓦斯区域,且瓦斯对流传质速度小于冲击气流运动速度.通过模型试验研究,初步验证了数值模拟的结论.     

苏北盆地高邮凹陷泰州组瓦6井油源对比

高邮凹陷发现的油藏原油来自泰二段烃源岩的较少,仅瓦6井的原油可能来自泰二段烃源岩。通过对泰二段烃源岩,尤其对马5井,与瓦6井泰一段原油的地球化学特征进行对比分析,发现瓦6井原油Pr/Ph<1Pr/nC₁₇18,C_27,C₂₈, C₂₉呈倒三角形,即C₂₈最低,C₂₉最高,与泰二段烃源岩特征相似;另外,瓦6井原油的饱和烃色谱、萜烷及甾烷图谱等与泰二段烃源岩也呈现相同特征,但与阜宁组有明显区别。因此,分析认为瓦6井原油来自泰二段烃源岩,这一发现能为高邮凹陷泰州组油气提供新的勘探方向,具有一定的指导意义。