基于三维可视化技术底板穿层钻孔瓦斯抽采仿真系统研究

针对煤矿工程人员对钻孔瓦斯抽采工艺认识及在安全培训中的不足,以淮南矿业集团潘二矿底板瓦斯抽采场为例,基于三维可视化与虚拟仿真技术进行了底板穿层钻孔瓦斯抽采工艺仿真系统的设计与开发,利用3DMAX三维建模软件对矿区煤岩层赋存状况及钻机、注浆泵等设备进行三维模型的创建,提出了系统设计开发的工艺流程,开发了基于三维可视化及虚拟仿真技术的穿层钻孔瓦斯抽采仿真系统。     

基于改进主动轮廓模型的图像分割算法

针对C-V模型对灰度不均匀的图像分割效果不理想的情况,提出一种改进的C-V模型.该模型在C-V模型的基础上,引入非加权的邻域平均和局部窗口方差概念,加快并精确了C-V模型的演化效果,同时在C-V模型的能量函数中加入惩罚项,使得C-V模型在演化过程中无须重新初始化,进一步提高了分割速度.仿真实验结果表明改进的C-V模型较原模型对灰度不均匀图像分割具有较好的分割效果.     

煤巷肩窝锚杆破断崩落机理分析及控制

针对淮南潘二矿18126下顺槽煤巷掘进过程中肩窝锚杆破断失效及崩落伤人问题,对煤巷围岩地质概况及巷道规格的分析可知,折线形巷道在围岩次生应力作用下肩窝处出现较大的应力集中,肩窝锚杆破断主要有锚尾破断、顶帮交界面处破断和离层造成的破断3种形式,建立锚杆破断力学模型,对锚杆破断机理进行分析,在力学模型的研究基础上,针对不同破断形式进行了参数优化。提出了1种带环孔内置螺纹钢圈配合钢丝连接锁扣锚杆崩落防护措施,借助周围固定约束力,有效的避免了锚杆端头崩落伤人事故。     

煤矿三维立体矿图的绘制方法及对比分析

从矿井三维立体图绘制角度出发,分析了实现二维矿图向三维矿图转化工作的意义,探讨了基于CAD、CAD二次开发及3DMAX软件平台三维矿图绘制的相关技术。通过3种绘图软件对同一个矿井的三维立体图绘制,进行了工程量、效果图、操作技术水平要求及应用推广等方面对比分析,总结其各自的优越性及不足之处,得出其适应性条件,立足为煤矿工程三维制图提供参考依据。     

基于改进C-V模型的图像分割算法

提出一种新的模型——Chan-Vese模型,该模型是基于曲线演化、水平集方法、局部的统计信息,新模型包括两个方面:局部核心函数和惩罚项.引入局部统计信息后的新模型可以对非同质图像进行有效的分割.另外,核心函数中加入惩罚项,可以有效避免水平集函数初始化,缩短模型演化时间.通过实验的仿真结果发现,新模型在对非同质图像进行分割时得到了良好的结果.     

立式粉体干燥器内二元湿颗粒气-固逆流过程的数值模拟

【目的】为了研究二元湿颗粒在立式粉体干燥器干燥单元气-固逆流过程中的流动特性,分析不同条件下二元湿颗粒的空间分布情况,实现二元湿颗粒在气-固逆流过程中的优化设计。【方法】采用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)与离散元(discrete element method, DEM)耦合液桥力模块的分析方法,分别探讨颗粒含水质量分数、粒径比和质量比对二元湿颗粒流动特性的影响及液桥力变化规律。【结果】在气-固逆流过程中,颗粒质量分数在径向和轴向分布上呈现“边壁大中心小”“上大下小”的规律;颗粒速度随着轴向高度的增加而增大,从边壁区域到中心区域的颗粒速度呈现减小趋势;随着颗粒含水质量分数和粒径比的增加,颗粒的运动由接触力和液桥力共同控制逐渐变成液桥力占主导,干燥单元顶部容易堵塞;随着质量比的增加,接触力对颗粒运动的控制进一步加强,在颗粒含水质量分数较小的情况下占主导作用。【结论】较大的质量比可以缓解干燥单元顶部堵塞,同时要选取适当的颗粒含水质量分数,才能削弱颗粒结块对流动特性研究的干扰。     

大断面回采巷道合理宽高比及支护技术

合理的宽高比是保证巷道稳定性的关键因素之一。为获得大断面回采巷道合理宽高比对围岩变形特征的影响规律,采用数值模拟的方法分析了巷道在不同宽度和高度时围岩的变形特征。研究表明,巷道合理的宽高比约为1;巷道围岩位移随巷道宽度和高度的增加逐渐增加,存在合理的宽高比,大于合理的宽高比后,位移明显增大,围岩出现整体移动的趋势,产生离层,最终使巷道发生滑移失稳破坏。针对具体的地质条件和大断面巷道围岩的变形特征,设计采用高预应力锚杆锚索支护技术进行支护,工程应用表明巷道围岩变形得到了有效的控制。     

立式粉体干燥器中不同粒径湿颗粒流动特性研究

为了研究立式粉体干燥器内不同粒径聚甲醛颗粒流动特性，采用CFD-DEM模型耦合液桥力模块的方法，分析了含水率和颗粒粒径对聚甲醛颗粒流动特性的影响，并验证了该分析方法的正确性。研究结果表明：基于量纲分析法，结合已有实验数据拟合得出平均颗粒速度的经验关联式，计算值与实验值的最大误差为25.13%，可以较好地描述干燥单元内的平均颗粒速度变化。截面平均固含率随着颗粒直径的增大而降低，干燥单元内固含率在轴向和径向分布上分别呈现“上浓下稀”、“边壁高近流体低”的特点。当颗粒直径d_p<2 mm且含水率V_lb≥0.1%时，容易造成干燥单元入口堵塞，并且干燥单元内固含率剧减。截面平均颗粒速度随着轴向高度和颗粒直径的增大而增大，从边壁区到近流体区域的局部颗粒速度逐渐减小。当颗粒直径相同时，湿颗粒比干颗粒的颗粒速度小；当颗粒直径超过临界值2 mm时，随着含水率的增高，颗粒速度略微减小，颗粒平均停留时间和固含率总体上有所增加。