微型四柱式放顶煤液压支架设计及其适应性

微型液压支架及其测控系统在物理试验中起到至关重要的作用,为更好地结合工程实际,保证试验结果的科学性、准确性和真实性,利用SOLIDWORKS软件对微型支架进行三维建模、运动仿真、强度测试。对液压系统所需元件进行非标设计改造,基于RC模型理念配置完善的液压及测控系统,并对支架力学性能进行了相应的测试。结果表明：微型支架在符合结构和承载特性相似的前提下,通过控制泵站压力并在液压阀的配合作用下可满足试验中可控性以及多变量要求。以MNZF0.2/0.55/0.84微型液压支架及测控系统设计为例,给出了支架结构设计的具体步骤和液压系统的换算公式,阐明了支架设计思路及注意事项。支架强度大,刚度稳定,泵站压力可达到3 MPa以上,远高于试验需求。支架前端梁运动曲线符合双纽线特征,运动轨迹变化范围仅为0.46 mm左右,小于理论上的最优值。支架在初撑、增阻、恒阻和卸压阶段能满足其承载特性及运动要求。经测试,支架工作阻力为168 N,对应的支护强度为0.54 MPa,系统压力仍有较大的富余量。护帮千斤顶采用与立柱相同的液压系统,可对煤壁起到保护作用,其与顶梁组成的支撑体系能够更好地体现支架围岩的耦合特性...     

柱式采空区蹬空复采充填体高-强协调机制及其临界高度研究

柱式采空区上层遗煤蹬空安全复采的关键在于确保底板煤岩柱的采动稳定性.针对山西朔州中煤金海洋煤业公司6#煤层蹬空开采底板煤柱易失稳诱发上行工作面垮塌的现象,提出地面注浆充填加固底板煤柱工程技术,借助于注浆充填固结体对底板煤柱形成的夹持作用,抑制底板煤柱采动裂缝扩展并提升其承载能力.综合采用数值模拟、理论分析和现场实测,研...     

基于中问件技术的异构机器人网络控制系统的研究

分析了以CORBA和JAVARMI融合为基础的中间件技术的特点,及其在屏蔽异构机器人之间的异构性,实现机器人之间无障碍通信和交互的作用。对异构机器人系统的集成技术进行了研究,实现了基于中间件技术的异构机器人网络控制系统。系统界面友好,操作简单,可直接应用于工业现场,也可以通过网络发布的形式供高等院校师生进行机器人的教学与研究工作。     

基于HSV颜色空间的自适应性运动目标检测

格拉斯曼尼(Grassmannian)算法是一种可以由高度不完整信息追踪子空间的在线学习算法,它在视频运动目标跟踪时具有鲁棒性和低复杂度等优点,可以应用在视频前景与背景的实时分离的情况.针对格拉斯曼尼算法在前景分离中,面对室内全局光线突变会产生大量噪声的问题,提出了一种优化的预处理方法.通过HSV色彩空间变换对视频进行阴影检测,根据阈值判断光线变化情况并自适应调整前景内容,最终实现在光照变化情况下的运动目标检测,并有效去除了原格拉斯曼尼算法在光线突变会产生的大量噪声,提高了对光照变化的鲁棒性.     

单轴应力状态下石灰岩体静态破碎裂纹演化规律及应用

为了研究静态破碎过程中裂纹演化规律,采用真三轴岩石力学试验机对200 mm×200 mm×200 mm的立方体石灰岩试样进行了单轴应力状态下静态破碎试验,并利用声发射空间定位技术对静态破碎过程中裂纹起裂与扩展进行监测。结果表明:单轴应力下裂纹起裂位置为钻孔中下部,并先后形成两组裂纹,每组裂纹沿孔壁对称分布并大致成一直线;两组裂纹的扩展速率均先快后慢,分为快速增长和快速下降两个阶段,并且下降阶段的裂纹扩展速率小于增长阶段扩展速率;先生裂纹的扩展速度大于后生裂纹;每条裂纹的扩展速度具有方向的差异性,即平行孔轴向方向大于与垂直孔轴向方向;基于弹性力学、断裂力学理论,建立了静态破碎剂作用力与裂纹扩展半径的关系,并通过试验结果验证了该模型的合理性。将研究结果应用于某高瓦斯矿实际地质条件下的强制放顶工程中,确定了静态破碎强制放顶的基本参数,获得了良好的工业效果。     

复合顶板松软煤层巷道破坏机理及高预应力支护技术

针对崇升煤矿采区巷道顶板为复合顶板,两帮强度低,传统棚式支护难以控制围岩变形量大这一问题,基于实验室力学性能测试及巷道围岩控制理论,采用理论分析及数值模拟计算的方法,对复合顶板松软煤层巷道的破坏机理及高性能预应力支护体系进行了研究,得出了巷道围岩连锁失稳、破坏机理及其相关解决技术。现场工业性试验表明,采用高性能预应力支护技术后,顶板下沉量为43 mm,两帮移近量为115 mm,离层量控制在33 mm以内,效果良好,得出高性能预应力锚杆支护可以较好控制复合顶板松软煤层巷道的围岩变形,提高巷道的整体稳定性。     

非等宽复合柱采区中部遗煤开采可行性分析

选取非等宽复合柱采区中部遗煤的开采为研究对象,采用数值模拟、相似模拟和理论分析相结合的方法,从遗留煤柱稳定性、围岩应力分布环境及岩体结构稳定性3个角度出发,系统分析了非等宽复合柱采区中部遗煤开采的可行性.结果表明:复合采动影响下残采区遗留宽煤柱的稳定性强于窄煤柱,中部遗煤开采过程中超前支承压力会与遗留煤柱内集中应力相互叠加,导致窄煤柱发生超前失稳,并强化宽煤柱的应力集中程度.复合柱式开采后采场会形成"遗留煤柱-上位控制层"倒置连续梁岩体结构和"下位承载层-遗留煤柱"连续梁岩体结构.中部遗煤开采过程中,上位层间岩层中的"控制层"结构会逐步发生破断失稳,尤其在通过宽煤柱时会发生切落式失稳,引发"遗留煤柱-上位控制层"倒置连续梁耦合承载结构的破坏,并导致强矿压显现;"下位承载层-遗留煤柱"连续梁耦合承载结构在中部遗煤开采过程中能够保持整体稳定.晋华宫煤矿非等宽复合柱采区中部遗煤开采可行性良好,当工作面通过复合柱采区重叠式遗留煤柱对应的高应力区域时,需要采取柱旁充填、煤柱预裂或切顶卸压等超前防控技术来削减采场强矿压.本研究可以为非等宽复合柱采区中部遗煤的安全高效开采提供良好的理论支持.     

三维采空区煤层气渗流空间分布特征及应用

为研究采空区煤层气空间分布及渗流规律,研制了三维采空区煤层气渗流模拟试验系统。向系统的主体装置内铺设相似材料,利用加载系统向相似材料上部均匀加载,利用底板升降系统模拟煤层开挖,采用供气系统由下向形成的采空区内注入甲烷,通过布置在相似材料内的取气系统采集并检测三维采空区内的甲烷浓度。试验结果表明:采空区自下而上分为源流区、抑流区、汇流区和无流区。源流区内煤层气浓度最高,抑流区抑制采空区煤层气渗流且其浓度急剧下降,汇流区内煤层气浓度逐渐上升,但整体低于源流区内煤层气浓度,无流区内无煤层气存在。通过在山西省废弃矿井晋圣矿开展老采空区地面煤层气抽采试验,结果表明地面钻井底部位于源流区时抽采效果较理想。     

刀柱采空区上行开采应力分布规律数值模拟

针对大同矿区刀柱采空区安全上行开采问题,运用UDEC数值模拟软件研究了刀柱采空区形成时和上行长壁开采过程中采场应力分布特征以及刀柱煤柱的塑性区分布规律。研究表明:下煤层刀柱开采引起刀柱煤柱应力集中;上行开采引起刀柱煤柱应力分布的进一步演化,根据各刀柱煤柱受采动应力的影响将其分为应力降低区、应力升高区和应力稳定区;主关键层初次破断时,超前位于上行工作面下方的刀柱煤柱应力峰值及塑性区分布范围达到最大。晋华宫矿刀柱采空区上行开采底板位移观测情况验证了研究成果的可靠性。