不同照度下煤矸图像灰度及纹理特征提取的实验研究

研究煤和矸石在不同照度下的响应特性，设计了差异照度煤矸图像采集系统，进行了煤矸图像采集实验，建立了煤矸灰度子图像数据库，对数据库中的子图像的灰度、纹理特征进行了提取，通过定义归一化特征差异指数以及基于支持向量机(SVM)对实验数据进行了分析与讨论。结果表明:在同一照度下，煤和矸石在灰度及纹理特征上存在差异，且随着照度的改变，煤和矸石的特征也发生变化，同时两者的变化规律存在显著差异。基于不同特征的SVM分类器的识别正确率不同，照度的变化也会对分类器的识别正确率产生影响;当考虑照度因素后，分类器的识别正确率最大增加了13.31%，此外基于多特征多照度融合的SVM分类器性能较好，识别正确率为98-39%。     

块度级配对散体顶煤流动特性影响的试验研究

掌握破碎后散体顶煤的流动特性和放出规律是综放开采优化放煤工艺参数、提高顶煤采出率、降低含矸率的重要基础。不同块度的顶煤在松散煤块集合体中所占的比例称之为块度级配,块度级配是松散煤体流动特性的重要影响因素之一。为了研究块度级配对散体顶煤流动特性的影响,基于自主研制的放煤试验台,采用物理模拟试验和理论分析相结合的方法探究了块度级配对初始放煤量、颗粒运移轨迹以及煤岩分界面演化特征的影响。不同块度级配条件下的放煤试验结果表明,初始放煤量随顶煤平均块度的增大而增大;放出顶煤的块度级配变化显著,小块度顶煤占比高时,大块顶煤更易被放出;反之,大块顶煤因成拱频繁而放出量少;初始煤岩分界面演化过程中其最低点由放煤口中心线逐渐偏向采空区侧,且顶煤平均块度越大越显著,其运动轨迹基本符合横向抛物线形式。支架上方顶煤颗粒运动速度明显快于采空区侧顶煤颗粒;顶煤平均块度较小时,顶煤颗粒运动速度较快,成拱次数较少;顶煤通过放煤口以后,顶煤流动扩散角随顶煤平均块度的增大而增大。基于散体介质力学理论推导了支架侧和采空区侧初始煤岩分界面动态演化方程,结合放煤试验结果确定了不同顶煤块度级配条件下煤岩分界面理论方程的修正系数取值:支架侧初始煤岩分界面理论方程的修正系数k_R的取值为0.30～0. 35,采空区侧分界面理论方程的修正系数|k_L|的取值为0.25～0.28;讨论了顶煤块度级配对方程修正系数的影响规律,发现随着顶煤平均块度的增大,k_R和|k_L|的取值范围呈增大趋势。     

图像识别智能放煤技术原理与应用

煤炭智能开采是煤炭行业高质量发展的必由之路,放顶煤工作面的智能化滞后于综采工作面.智能放煤是实现智能放顶煤开采的关键核心技术,低照度、小空间、高粉尘、煤矸叠压、声振信号干扰、夹矸误识别等问题严重制约智能放煤技术开发.在探索尝试图像、声音、振动等多种煤矸识别技术的基础上,提出了图像识别智能放煤技术.精准快速识别混矸率与适...     

顶煤预制裂隙定向水力压裂研究

为改善厚硬顶煤冒放性和工作面作业环境，提出顶煤预制定向裂隙水力压裂技术。利用理论分析研究了定向压裂基本原理，分析了钻孔和裂隙的受力模型，得到裂隙的起裂条件、扩展过程及其形态。利用RFPA2D-Flow渗流软件研究顶煤定向压裂规律:在压裂起始阶段，定向裂隙尖端出现高应力集中现象，在钻孔和定向裂隙两面形成卸压区，且随着注水压力的增大逐渐扩大；钻孔和定向裂隙周围形成高水压区，且随着注水压力的增大逐渐扩大。压裂初期煤体发生剪切破坏，压裂后期出现大量拉伸破坏。定向裂隙倾角α介于0°~60°时，裂隙尖端首先起裂、扩展，然后发生转向；当倾角α=75°和α=90°时，裂隙沿最大水平主应力方向扩展。     

基于中厚板理论的关键岩层变形及破断特征研究

厚且坚硬关键岩层的变形与破断影响着上覆岩层的运动,针对传统"梁"或"薄板"理论在分析厚且坚硬关键岩层受力与破断适应性差的问题,基于中厚板理论对存在厚且坚硬关键岩层的孤岛工作面在初次来压、周期来压时关键岩层的位移及应力分布情况进行了研究,讨论了关键岩层厚度对于切应力分布的影响,揭示了关键岩层的受力与破断特征,提出了关键岩层破断模式判据。结果表明:在覆岩条件一定的条件下,关键岩层厚度越小,越容易发生拉伸破断,随着关键岩层厚度的逐渐增大,破断形式逐渐转变为拉剪混合破断和剪切破断;关键岩层厚度较小时,在破坏时多发生的是拉伸破断,破断后的关键岩层沿支点旋转形成绞接结构,不会对工作面造成太大的载荷;坚硬厚关键岩层则多发生剪切破断,对工作面造成冲击,易发生剪切破断的坚硬厚关键岩层破断位置与传统薄板理论确定的破断位置不同;坚硬厚关键岩层内分布的切应力随着岩层厚度的增加而增大,来压前后,关键岩层内部的应变能峰值由中部向工作面两端转移;坚硬厚关键岩层内部的切应力分布更为集中,将切应力集中分布的这部分区域作为围岩控制的重点,实现工作面灾害分区域、分级防控。     

急倾斜煤层伪俯斜走向长壁工作面煤壁破坏机理

急倾斜煤层走向长壁工作面煤壁和底板容易发生破坏，严重影响工作面的正常推进。通过理论建模、底摩擦实验、数值计算等方法，研究了煤层顶板破断与冒落矸石滑动特征，揭示了不同煤层赋存和开采条件下煤壁破坏机理，并提出了防治煤壁破坏与底板滑移的具体措施。研究发现:急倾斜煤层走向长壁工作面顶板冒落的矸石会对采空区形成不同程度的充填，自下而上依次为“密实充填段”、“不均匀充填段”、“非充填段”3段，而工作面中上部区域由于充填不充分，动压现象明显，容易造成严重的煤壁片帮和底板滑移现象，支架的工况随之也会变差，成为整个工作面围岩稳定性最脆弱的区域，严重影响到工作面的安全高效生产，是采场围岩控制的重点区域;工作面底板稳定性显著影响煤壁的稳定性，实际生产中发现，在煤层赋存和开采条件不同时，煤壁破坏一般会呈现出“塑性-流动”、“挤出-滑移”、“剪切-滑移”3种破坏模式;工作面采用伪俯斜布置不仅可以显著提高煤壁和底板的稳定性，也可以有效阻止液压支架倾倒和下滑，还可以避免工作面飞矸发生，配合整体推刮板输送机和“柔性加固煤壁”等技术可以实现急倾斜煤层走向长壁工作面安全高效开采，有效解决急倾斜煤层机械化开采所面临的一系列岩层控制难题。     

薄煤层M形工作面连续旋转开采技术

为解决不规则工作面难以布置长壁开采设备和实现高效开采的难题,以大社矿94064工作面为背景,应用数值模拟、理论分析等方法,对采场矿压显现和覆岩移动规律进行研究,开发了M形工作面连续旋转开采技术。研究结果表明,薄煤层野青灰岩顶板不破断,以连续缓慢下沉为主,提出了基于顶板连续缓慢下沉为主的"限定变形"顶板载荷估算方法;提出了针对M形工作面的开采工艺,工艺中续(减)支架、延长(缩短)刮板输送机、调斜比例控制、高档支护补充4个环节协调有机配合,使工作面多次连续大角度旋转,实现薄煤层M形工作面不搬家、不倒面直接推采的综采技术,节约了搬家倒面和新开切眼的经济成本。