煤炭精准开采地质保障技术的发展现状及展望

为研究含水率、粒径、温度等因素对煤样吸附瓦斯特性的影响,选取黄陵二号煤矿2^#煤层煤样,通过HCA型高压瓦斯吸附仪,采用正交实验法开展不同含水率、粒径、温度作用下煤样瓦斯等温吸附实验,得到了影响瓦斯吸附性能的主控因素。研究结果表明：不同含水率、粒径、温度条件下,煤的瓦斯吸附曲线均符合Langmuir理论;各因素对吸附常数a值的敏感性依次为粒径>温度>含水率,粒径影响程度是含水率的3.126倍、温度的4.458倍;各因素对吸附常数b值、吸附饱和度X值的敏感性依次为温度>粒径>含水率,温度对吸附常数b值的影响程度是粒径的3.946倍、含水率的7.719倍,温度对吸附饱和度X值的影响程度是含水率的4.947倍、粒径的1.918倍;煤样优先吸附水分,瓦斯吸附量随含水率的增大而减小;瓦斯吸附过程会放热,当温度升高时,瓦斯吸附量会减少;粒径减小,增大了煤样的比表面积,导致瓦斯吸附量增加。

     

钻孔机器人钻进工况智能感知与自适应控制机理研究

针对煤矿井下钻孔作业场景特点,分别选取了基于煤岩图像特征和基于钻进参数反馈的识别方法。为了提高煤岩界面识别准确性,对前述的2种识别方法采用深度学习模型实现了2种异构信息的耦合识别。耦合识别模型基于神经网络模型构建,以CNN卷积神经网络为基础,扩展得到深度残差神经网络模型,其结构主要由骨干网络、颈部网络、头部网络3个部分构成。通过数据库模型训练,得到最终识别方法。通过在煤矿井下进行现场钻孔试验,验证了识别方法的准确性,其中煤岩界面识别准确率达92%。

     

我国煤矿冲击地压防治现状与难题

为提高煤矿冲击地压监测预警水平,对国家能源集团新疆能源有限责任公司下属矿井冲击地压监测预警现状进行分析,提出多参量集成监测预警平台本地化建设方案。该平台基于B/S架构并采用工业互联网平台,包含应用服务平台、物联网平台、大数据平台、运维平台4个模块,具备监测预警一张图、实时监测、综合预警、报表系统、设备管理、语音报警等功能,且融合了冲击地压多系统多参量监测预警指标体系和多参量集成预警模型。平台本地化建设实现了数据信息的监测、挖掘、融合分析和可视化呈现,可进行微震、地音、应力等监测数据的深度研判和危险预警的智能发布,多参量集成预警模型大幅度提高了预警效率和效果,为矿山冲击地压灾害防控提供了决策依据。

     

地质钻探垂钻定向纠偏控制的工程实现与实验分析

理论提出的纠偏方法需反复进行实验验证方可应用于实际工程,然而垂钻纠偏控制过程复杂,操作难度大,所需时间长、资金庞大,直接将所提方法放置现场调试是不可取的,而仅采用计算机仿真对算法进行验证也有一定局限性,因此发展和研究纠偏控制工程实现方法十分必要。本文以地质钻探钻进过程定向纠偏控制的工程实现为导向,首先分析并给出实际纠偏工艺过程以及纠偏控制的特点与目标;然后总结基于模型预测控制的纠偏控制问题与优化目标,结合笔者早期的一些纠偏控制理论研究,分别阐述不同纠偏工况下的纠偏控制方法;其次开发定向纠偏控制系统,用于集成纠偏控制算法,使得算法能够应用于实际工程;最后设计纠偏控制实验,以验证纠偏控制算法的工程适用性。实验表明,所提纠偏控制方法能够有效应用于实际纠偏过程,并应对和完成多种纠偏任务。     

SQL Server 2000触发器运行机制的逻辑分析

对初学者来说,触发器运行机制还是很复杂和抽象的。为SQL Server2000的触发器运行过程建立一个直观易于理解的逻辑上的模型,能够粗浅的解释触发器的运行机制,从而使触发器运行机制学习变得更加容易。     

CFRP约束高温后混凝土力学性能试验研究

以混凝土经历的最高温度和CFRP布层数为参数进行了CFRP约束高温后混凝土力学性能试验研究。通过实测应力-应变曲线,研究温度和CFRP布层数对CFRP约束高温后混凝土抗压强度、极限应变和初始刚度等力学性能指标的影响规律。试验结果表明,CFRP约束显著影响了高温后混凝土受压破坏形态,并大幅度提高了高温后混凝土强度,说明CFRP约束可作为火灾后混凝土结构的一种有效的抢修与加固措施。同时,综合分析温度软化效应和CFRP约束强化效应对混凝土抗压强度的影响,CFRP约束强化效应处于主导地位。此外,在现有模型的基础上,提出了评估CFRP约束高温后混凝土力学性能的简化模型,经试验结果验证,该简化模型具有良好的精确性与实用性。     

基于隐函数模型的光学微腔传输光谱拟合算法

光学微腔品质因子高、灵敏度高,在精密生物传感方面有广阔的应用前景。针对洛伦兹拟合算法不能很好地拟合光学微腔输出端非对称波形和劈裂模式波形的问题,提出了隐函数模型算法。该算法首先建立模板波形,然后经平移、放缩理论实现模板波形操作,利用Levenberg-Marquardt (LM)算法优化参数值,能够实现对称波形、非对称波形和劈裂模式波形数据拟合。通过搭建光学微腔数据采集系统,采用高斯、洛伦兹和隐函数模型算法对不同折射率溶液的实验数据进行拟合。结果表明：隐函数模型算法比前两种算法的MSE低1个数量级,且拟合优度(R2)达到了0.99,拟合效果较好;隐函数模型算法谐振频率误差最小,谐振频率偏移量最大,对应的灵敏度最高,有利于提高光学微腔灵敏度。     

桩端岩溶顶板的破坏特征试验与理论计算模型研究

基于分离相似设计方法,开展了顶板厚度和溶洞直径变化下桩端顶板的破坏特征模型试验,并构建了相应的安全厚度理论计算模型。1)溶洞顶板厚度的大小影响了桩基嵌岩端荷载的传递路径,厚度越大传递范围越广,形成的剪切带体积越大。顶板厚度t≤1.0d时(d为桩径)顶板临空面处易发生冲切破坏,此时溶洞顶板的自身稳定性起控制作用,顶板厚度越小,溶洞临空面处脱落体积越小;顶板厚度1.0d< t ≤2.0d时,表现为锥形冲切失稳驱动上部剪切错动的破坏;顶板厚度t >2.0d时,表现为上部剪切错动驱动临空面的锥形冲切失稳,且溶洞直径小于剪切错动体的横向宽度时,剪切破坏最终发生在桩-岩界面的竖向投影范围以内。顶板厚度较小,对应的Q-S曲线为典型的陡降型曲线,而厚度较大时Q-S曲线为典型的缓变型。2)顶板具有一定厚度情况下(t≥2.0d),洞径较小(l≤3.0d)时,桩端剪切变形较为显著,上部剪切错动达到一定程度后,顶板临空面才发生冲切破坏,此时Q-S曲线呈现缓变型趋势;洞径较大时(l >3.0d),顶板临空面处冲切现象较显著,且洞径越大锥形冲切块的体积越大,此时Q-S曲线呈陡降型变化特征。3)以锥形冲切破坏计算模型进行工程设计风险较大,而冲-剪破坏理论模型与顶板岩体强度、完整性、桩径、嵌岩深度、施工方法及工艺等相关,故现场条件下即可计算出顶板的最小安全厚度值。     

基于改进灰色可拓关联法的煤层顶板砂岩富水性评价

针对煤层顶板砂岩局部富水性强并影响矿井作业环境与生产安全的问题,在修正分辨系数ρ的基础上,改进了传统的灰色可拓关联法,选取含水层厚度、脆塑性厚度比、岩芯采取率和断层分维数4个指标作为评价因子,对孙疃矿区10煤层顶板富水性进行了分区评价。结果表明：采用方差法对关联度中分辨系数ρ进行改进,能够有效避免分辨系数ρ取值不同造成的干扰;基于可拓物元模型与改进的灰色关联度分析法,将研究区顶板砂岩富水性划分为弱、较弱、中等与强4个等级,其中弱、较弱富水性区比中等、强富水性区分布广且面积大,整体上南部比北部弱。分区结果与物探、抽水试验成果一致,说明采用本方法所建立的计算模型具有一定的实用性。     

钢筋混凝土柱地震破坏分析的多尺度建模方法

结构多尺度计算技术在保证计算精度的同时,可大幅度地降低计算成本。该文提出了钢筋混凝土柱多尺度模型界面连接和引入等效塑性铰长度的精细化区域界定的方法,并在LS-DYNA程序中二次开发了混凝土多维损伤本构模型,建立了钢筋混凝土柱地震破坏分析的多尺度建模方法。通过对钢筋混凝土柱拟静力试验和单调推覆数值试验的模拟与对比分析,验证了所建立方法的适用性;通过对一钢筋混凝土柱的地震模拟振动台试验的模拟与分析,直观地观察了强震作用下钢筋混凝土柱的混凝土压碎、钢筋屈曲等破坏过程。