矿井巷道洒水车除尘路线优化算法

对矿井巷道洒水车的喷洒路线进行优化能缩短其行驶路程,提高喷洒效率。提出一种基于遗传算法匹配奇数度巷道交叉口的洒水车路线优化算法。首先由Floyd算法求得任意两巷道交叉口间的最短路径,然后利用遗传算法对所有奇数度巷道交叉口进行最优匹配,最后得到优化的洒水车行进路线。实验结果表明,提出的方法能有效实现路线的优化。     

基于改进DK算法的煤矿水害逃生三维仿真平台研究

为研究某煤矿突发水害后井下人员受突水点和巷道淹没影响的逃生路径规划问题,建立了基于改进DK算法的煤矿水害逃生仿真平台。首先,基于WebGL建模煤矿巷道的三维环境;其次,通过突水量模型和巷道淹没范围模型解算巷道中水流量、水流半径和水流路径的实时变化;然后,基于改进DK算法计算巷道当量距离的影响系数;最后,通过有效逃生路径搜索算法得出逃生路径规划结果。结果表明：突水水源、突水通道、巷道结构、人员位置、人员数量为突水灾害影响逃生路径的5类因素,基于改进DK算法的煤矿水害逃生仿真平台能有效提高井下人员的逃生率。     

最短路径算法在矿山巷道三维模型网络分析中的应用

矿山巷道三维模型能真实地模拟井下的工作场景,基于该模型的网络分析对煤矿井下安全救援十分重要。根据巷道的网络特点,将实际的测量数据中点状和线状元素抽象为节点-弧段图,该图的生成对应着一维中心线和二维双线巷道的构建,在此基础上根据断面的拱高、墙高及拓扑关系进行井巷模型基本单元自动的装配以及三角化生成巷道的三维模型。网络分析采用能适应拓扑变化的Dijkstra算法,从减少搜索节点和采用邻接表的存储结构两方面对传统的Dijkstra算法进行优化,并分析了算法的效率。最后编写程序实现了改进后算法在巷道三维模型中存在障碍的情况下的最短路径分析,并能在三维巷道中漫游显示,结果表明该算法快捷有效。     

矿井地理网络模型最短路径的Floyd动态优化算法

通过对Floyd算法进行深入地研究分析,提出了一种新的求取矿井中任意两点间最短路径的算法:Floyd动态优化算法。该算法通过引入插入数组、可达数组以及可发数组,使得算法在求解最短路径前自动修改能够最小化路径的节点,剔除一些无用的节点,最小化语句执行的次数。算法分析表明,新算法在稀疏网络中比Floyd算法性能上有较大的提高,可为矿井生产系统中工作点间路径的选择提供参考。     

煤矿井下三维巷道建模技术研究

主要研究了巷道弧段建模、巷道接头建模、纹理贴图等煤矿井下三维巷道建模的问题。提出以巷道网络数据为基础,结合巷道弧段路径和断面数据的思想建立三维巷道弧段模型,利用三角函数和插值算法解决巷道接头建模的问题,用Arc GIS Engine自带接口处理三维模型纹理贴图问题。利用Arc GIS提供的Multipatch多面体结构构建三维巷道,通过C#、Arc GIS Engine二次开发实现了煤矿井下三维巷道建模,取得了良好的效果。     

基于离散点的不规则巷道断面三维快速重构算法

针对井下巷道三维可视真实化的需求,根据井下巷道三维重构的拓扑结构,以及巷道中线和断面的基础数据,提出了基于离散点的不规则巷道断面三维快速重构算法,采用最短对角线和相邻轮廓线同步前进的协同策略,能够有效地逼近真实的巷道实体。仿真测试表明：该算法性能稳定,能够有效实现不规则断面的井下巷道的三维快速重构。     

三维场景中虚拟漫游路径的优化设计方法

场景漫游路径的优化设计是三维场景流畅性的关键。首先,根据OpenGL相机控制原理,定义了路径数据格式,包括路径点坐标等基本属性。然后基于三维模型的特点,提出了用路径点交互拾取、手动漫游和地下巷道中心线转换方法获取路径,并通过路径拼接、路径拟合和碰撞检测方法对获取的路径进行优化。最后实现了手动和自动2种方式控制漫游。实验结果表明,这种方法简化了路径的创建步骤,达到了理想的漫游效果。     

基于点云数据的三维巷道快速建模研究

基于三维激光扫描技术,进行精细巷道数据模型构建和精细巷道三维场景建立,研究由基本元素构建三维巷道空间模型的数据库组合法则,实现基本元素对象、巷道实体对象的动态快速构建。以某钼矿巷道建模实例验证了三维激光扫描技术用于巷道快速建模的可行性和技术优势。     

基于Dynamo的矿井巷道参数化建模

针对矿井巷道空间结构错综复杂的特点,提出了利用Dynamo可视化程序设计流进行三维设计建模的技术路线,研究了巷道中心线提取及巷道断面参数族构建方法,实现了当巷道断面发生变化时的快速建模。基于布尔运算的可视化程序,实现了水平、倾斜交岔巷道的相互贯通,同时,在建模过程中通过可视化编程进行参数调整可实现模型设计的动态修改,提高巷道三维模型的复用性。试验表明:Dynamo可视化工作流能对建模过程进行精确控制,完成巷道三维模型的自动化构建,提高巷道建模的速度。     

基于Auto CAD的三维巷道可视化建模及应用

为了解决地下矿巷道可视化程度较差,矿体和巷道、硐室等空间位置信息不具体等问题,基于VBA语言采用巷道断面沿指定路径或指定高度拉伸的方法,对Auto CAD进行二次开发构建地下矿山三维斜坡道模型,通过编程完成基于Auto CAD的地下矿三维巷道绘图模块,实现了地下矿三维斜坡道在Auto CAD中的自动化、程序化建模,既有助于矿山生产过程中工程量的计算,也能提高工作效率.矿山实践结果表明,基于Auto CAD构建地下矿三维巷道可视化模型,具有较强的可操作性和实用性.     

基于无序导线数据的井巷三维自动建模新方法及其应用

提出一种基于无序导线数据自动提取井巷结点的井巷三维自动建模方法,克服了现有井巷建模方法存在的原始导线数据提取复杂,具有复杂斜坡道、竖井、多水平井巷难以进行数据集成,无法同步建模等问题。首先提出基于Bentley-Ottmann算法的三维空间线段求交算法,获取三维井巷各类结点单元信息;然后根据所求结点单元使用广度优先遍历算法进行标准化井巷网络图构建,形成井巷结点单元的空间几何结构;最后通过中线结点单元信息及邻接矩阵数据集,采用多源画线框算法构建基本三维井巷模型,并利用布尔运算技术处理井巷交岔点、竖井、斜坡道等复杂建模情况。结果表明：该算法可以通过无序导线快速生成任意方位三维井巷模型,并结合多源画线框算法与布尔运算算法的优点提高了井巷结点建模连通性处理的速度和效果。本文的研究成果已经在甘肃某矿区采场稳定性安全监测平台得到应用,其自动化生成的井巷模型能够为安全监测数据分析提供实时的可视化信息服务。     

基于三维仿真的矿井巷道模型的构建与应用

为了构建矿井巷道三维模型,基于对AutoCAD的二次开发技术,应用导线点逼近中心线加载断面的理论,采用煤矿工程平面图交互式采集的方法,研究了三维巷道模型自动生成算法;然后对节点及转弯处进行平滑处理,以风流、构筑物等判断了通风模型的合理性并加以应用。研究结果表明:利用中心线加载断面的方法建模,加载不同的断面,并进行节点和伪节点采集,最后生成巷道立体图,对巷道形状和走势的表达更加立体和清晰;此建模方法在平煤六矿加以运用,生成完整的三维矿井巷道模型图,以风流流向及构筑物和巷道间的拓扑关系判别使通风模型更加完整。     

基于三维数值模拟及矿井瞬变电磁法的导水构造探测研究

导水构造隐秘性较强,是煤矿水害事故中的重大隐患,导水构造的有效探测对预防煤矿突水意义重大。基于目标层段煤系岩层地电特征及前期三维地震探测成果,建立了导水构造三维地质模型,运用Maxwell软件进行三维数值模拟以揭示区域导水构造的电磁响应特征;利用矿井瞬变电磁方法进行了掘进巷道左侧帮及巷道掘进面方向的数据采集,通过对数据进行适应性处理、反演计算和综合解释,明确了巷道左侧帮及巷道掘进面前方SF32导水断层的空间位置。结果表明,SF32导水断层在距巷道左侧帮45~50 m处呈东西向展布,延伸至掘进面左前方40 m区域时出现了向北西方向的转向。最终通过钻孔验证了该导水断层的方位,修正了前期三维地震勘探所解释该断层的空间位置,证明了该方法的准确性和有效性。     

弱胶结富水顶板留巷围岩变形特征与控制技术

为解决弱胶结富水顶板双巷布置工作面留巷支护难题,以色连二矿12309辅助运输巷为工程背景,开展了弱胶结富水顶板锚杆及锚索锚固性能试验,提出了以提高锚索锚固力为基础的分步支护与加固技术。通过巷道变形观测,分析了留巷围岩的变形特征。结果表明,留巷受本工作面采动影响主要为滞后影响,其中围岩变形剧烈影响区为工作面采后 0～300 m 区段,当留巷受下一个工作面采动影响时,其影响范围及影响程度较上一个工作面大幅降低,说明以提高锚索锚固力为基础的分步支护与加固技术是比较适合弱胶结富水顶板留巷的支护方式。     

用群智能算法确定井下火灾多救护队最优路径

确定最优应急救援路径是应对矿井火灾的首要任务。通过判断井巷可通行性、确定井巷通行难易度系数,解算了井巷当量长度,构建了基于多救护队的井下火灾救援路径模型。依据粒子群算法和蚁群算法的优点,提出了混合策略,即利用粒子群算法搜索蚁群算法参数α、β、ρ,再反馈到蚁群算法中,对多救护队最优救援路径进行搜索。通过MATLAB软件平台,利用该混合算法求解实例中最优救援路径,即当量长度最短的路径,为矿井事故预案救援和井下人员应急逃生提供理论依据。     

三软煤巷掘进工作面应力集中数值模拟分析

针对三软煤层特殊地质条件下煤巷掘进工作面前方应力分布规律不清的问题,利用COMSOL软件对三软煤层煤巷掘进工作面建模,选取相似参数,研究巷道周围应力集中宽度。分别开挖5,10,15 m的距离,观察应力云图和应力变化曲线,同时分析工作面前方煤体Y方向应力图及沿路径Y方向应力变化曲线,得出掘进工作面前方卸压区范围为0~2 m,应力集中范围为2~20 m,峰值距工作面4~6 m;巷道两侧卸压区范围为0~2 m,应力集中范围为2~16 m,峰值距工作面4~5 m的结论。通过煤巷掘进工作面应力集中范围数值模拟分析得出的结论,能够为巷道两帮顺层钻孔封孔长度及锚杆支护的深度提供理论依据。     

基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法

为充分利用实测腰线数据达到重构的巷道表面光滑、精细的目标,采用分区建模的方法,提出了一种基于实测腰线数据的地下巷道精细化重构算法:将实测的腰线根据底板中心线调整高程,得到巷道的底板边界线;基于顶板中心线,建立结点-路径网络拓扑关系图,同时提取该网络图中的连通路径,在路径和底板边界线间,分区构造局部断面轮廓线;提取相邻轮廓线间的空间网格,并对该空间网格进行曲面三角化;将巷道底板边界线分解为多个单调多边形后进行三角化;合并所有局部网格模型,生成内部连通的实体。应用实例表明:该算法可实现断面形状多样、拓扑关系复杂的地下连通巷道的三维模型重构实体,能较好地满足工程验收和采矿设计的需要。     

一种计量自动化系统的无线传感器网络路由优化算法研究

针对计量自动化系统中无线传感器网络存在的数据传输效率不高、节点的数据传输拥塞严重的问题,提出一种优化路由算法。该算法基于传输效率和拥塞控制平衡考虑的思路,通过对链路效率和流动半径的融合计算,实现了节点数据路由能够合理选择多跳路径,从而确保无线网络的链路资源得到充分利用,节点拥塞程度得到降低,数据通信速率得到提高。通过实验证明,该算法能够在可以接受的时延基础上有效降低网络的丢包率,保持网络的数据传输效率。     

深部巷道围岩稳定性控制技术

针对深部巷道开挖后易失稳、难维护等特点,基于巷道基本地质概况,分析了围岩控制技术路线,主要包括提高围岩强度和减小围岩应力,研究了“四高”锚杆支护技术、锚架联合加固技术、注浆加固技术等围岩稳定性控制技术,并结合巷道围岩分级类别进行了巷道支护。研究为类似工程条件下巷道支护提供了借鉴。