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煤炭综采工程煤岩裂隙变形多尺度视觉特征提取算法
1
作者 鲍新平 何勇 《矿冶》 CAS 2024年第2期197-202,共6页
煤炭资源勘探与开采行业是国家稳定发展的支柱产业之一。随着浅部煤炭资源储量的逐渐枯竭,煤炭资源开采向深部区域发展,由于地质条件复杂性的增加,煤岩裂隙变形现象逐渐增多,威胁着煤炭综采工程的安全,提出煤炭综采工程煤岩裂隙变形多... 煤炭资源勘探与开采行业是国家稳定发展的支柱产业之一。随着浅部煤炭资源储量的逐渐枯竭,煤炭资源开采向深部区域发展,由于地质条件复杂性的增加,煤岩裂隙变形现象逐渐增多,威胁着煤炭综采工程的安全,提出煤炭综采工程煤岩裂隙变形多尺度视觉特征提取算法研究。预处理原始煤岩图像(灰度化处理、锐化增强处理及其去噪处理),以此为基础,基于C-V模型分割煤岩图像,获取煤岩裂隙变形目标图像,通过高斯核函数将其映射到空间范围,完成多尺度视觉空间的构建,应用MSRFE算法检测并确定煤岩裂隙变形多尺度视觉特征,从而实现煤岩裂隙变形多尺度视觉特征的提取。试验数据显示:应用本文提出的算法获得的煤岩裂隙变形目标确定结果非常清晰地标注出了全部裂隙变形的边界,多尺度视觉特征提取完整度最大值达到了99%,充分证实了所提出算法具备更加优质的应用性能。 展开更多
关键词 煤岩裂隙 特征提取 裂缝图像 多尺度视觉特征 煤炭综采工程 裂隙变形
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近距离煤层采空区覆岩裂隙演化规律研究
2
作者 郭晓龙 《自动化应用》 2024年第10期151-153,共3页
矿井井田及周边巷道、采空区分布等导致地质条件复杂,给矿井安全生产带来不稳定因素。针对上述问题,采用理论建模方法建立采空区顶板力学模型,推导解析顶板弯曲下沉挠度函数,运用数值模拟软件模拟研究采空区覆岩裂隙演化规律。在实际煤... 矿井井田及周边巷道、采空区分布等导致地质条件复杂,给矿井安全生产带来不稳定因素。针对上述问题,采用理论建模方法建立采空区顶板力学模型,推导解析顶板弯曲下沉挠度函数,运用数值模拟软件模拟研究采空区覆岩裂隙演化规律。在实际煤矿井下进行钻孔探测,结果表明,覆岩层裂隙发育高度为1.3~3.4 m,覆岩出现损伤但影响范围较小,煤层之间稳定岩层的最小厚度为12.2 m,裂隙具有完整性和一定的承载能力。 展开更多
关键词 煤层采空区 覆岩裂隙 演化规律 钻孔探测
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煤岩体结构组分特性及应力损伤机制研究 被引量：4
3
作者 邵栋梁 王方田 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2021年第12期1-8,共8页
为研究静态应力条件下的煤岩体矿物组分与裂隙产状在其损伤破坏历程中的分布规律和发育机制,综合运用X射线衍射仪(XRD)和电子显微镜(SEM)探究煤岩体内固体骨架的矿物组分和表面裂隙形态,利用离散节理网络模型(DFN)构建可视化"块体... 为研究静态应力条件下的煤岩体矿物组分与裂隙产状在其损伤破坏历程中的分布规律和发育机制,综合运用X射线衍射仪(XRD)和电子显微镜(SEM)探究煤岩体内固体骨架的矿物组分和表面裂隙形态,利用离散节理网络模型(DFN)构建可视化"块体-合成体"三维对照模型,并对比煤岩块体"载荷-位移"曲线完成合成体单轴压缩模拟分析。结果表明:因煤层和围岩体试样矿物组分以高岭土、石英为主且随衍射角度变化组分含量不同,表体裂隙形态排列复杂且附着天然缺陷(孔洞、裂隙),表明沉积作用形成的煤岩体具有非均质和多向异性特征;煤岩实体在单轴压力作用时宏观应力行为均历经"压密-弹性-塑性-破坏"4个阶段;将合成体内随机分布、大小各异的盘状裂隙依据相互交叉、联通规模,划分为Ⅰ单一型、Ⅱ切块型和Ⅲ贯穿型3类,单轴压缩作用初期Ⅰ型裂隙通过减小自身孔隙容积、密度或间距度过煤岩体受力压密阶段,块体塑性区呈现大范围的单一裂隙剪切劣化;Ⅱ型裂隙内含三角、四边和多边裂隙随应力作用相互挤压、交叉摩擦发生块间剪切滑移进入弹性阶段并维护自身结构稳定;随压应力继续增大,Ⅲ型裂隙互相贯通、连接后发生大范围张拉损伤并进入不可恢复的塑性段,最终导致块体破坏失稳。 展开更多
关键词 煤岩体 微观结构 可视化裂隙 单轴压缩 损伤机制
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煤岩压裂多裂缝风险识别及防治机理研究 被引量：3
4
作者 袁征 杨洪锐 +4 位作者 兰丽娟 杨震 李新发 张静 杨红斌 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2020年第2期20-24,共5页
为了提高煤层气井压裂施工成功率,并掌握施工压力与裂缝形态之间的响应规律,基于140余口煤层气井压裂施工曲线,分析总结了煤岩压裂具有破裂压力不明显,平均施工压力较高,前置液阶段恒定排量时施工压力不断上升等特点。同时从物模实验、... 为了提高煤层气井压裂施工成功率,并掌握施工压力与裂缝形态之间的响应规律,基于140余口煤层气井压裂施工曲线,分析总结了煤岩压裂具有破裂压力不明显,平均施工压力较高,前置液阶段恒定排量时施工压力不断上升等特点。同时从物模实验、G函数分析、净压力拟合3个方面进行了论证研究,认为多裂缝起裂、延伸是上述特点产生的主要原因。研究结果表明:多裂缝延伸时破裂压力不明显或破裂后压力继续上升,平均实验压力偏高;G函数、净压力拟合分析显示煤岩压裂出现多裂缝现象。基于以上研究,提出可调式多段塞压裂工艺防治多裂缝延伸,施工结果表明该工艺可大幅提高煤层气井压裂的一次施工成功率。 展开更多
关键词 煤岩 水力压裂 曲线特征 多裂缝 风险识别 防治措施
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煤岩裂隙瓦斯运移规律的实验研究 被引量：1
5
作者 宋守一 张英华 +3 位作者 杨飞 黄志安 高玉坤 王辉 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2016年第9期12-15,共4页
为研究瓦斯在煤层裂隙中流动规律以及瓦斯渗透率变化,使用含瓦斯煤热流固耦合实验系统对含有贯穿裂隙的煤样进行了瓦斯渗流实验。通过改变煤样两端瓦斯压力差,得到了瓦斯渗流速度和煤样两端瓦斯压力差之间的关系,求解出各瓦斯压力条件... 为研究瓦斯在煤层裂隙中流动规律以及瓦斯渗透率变化,使用含瓦斯煤热流固耦合实验系统对含有贯穿裂隙的煤样进行了瓦斯渗流实验。通过改变煤样两端瓦斯压力差,得到了瓦斯渗流速度和煤样两端瓦斯压力差之间的关系,求解出各瓦斯压力条件下的渗透率,然后对试验数据拟合,分析渗透率变化的原因。研究结果表明:含贯穿裂隙煤样瓦斯渗流速度随煤样两端瓦斯压力增大呈抛物线关系增加;在外载应力作用下,瓦斯在煤层裂隙中流动存在滑脱效应;随着瓦斯压力差的增大,滑脱渗透率对气测渗透率贡献率也在增大。 展开更多
关键词 瓦斯运移规律 渗透率 压力差 滑脱效应 煤岩裂隙
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煤岩压裂滤失效应实验研究 被引量：1
6
作者 张晓飞 刘建华 +1 位作者 刘征 王生维 《中国煤层气》 2020年第4期16-18,39,共4页
选取鄂东柳林和沁南端氏地区的煤岩芯,使用动态滤失实验仪器在不同的驱替压力下进行滤失实验,实验结果表明两个地区煤芯的滤失效应差异很大,沁南端氏地区煤岩芯的滤失能力要高于鄂东柳林地区。结合两个地区煤岩芯微裂隙发育情况,发现微... 选取鄂东柳林和沁南端氏地区的煤岩芯,使用动态滤失实验仪器在不同的驱替压力下进行滤失实验,实验结果表明两个地区煤芯的滤失效应差异很大,沁南端氏地区煤岩芯的滤失能力要高于鄂东柳林地区。结合两个地区煤岩芯微裂隙发育情况,发现微裂隙发育对压裂液在煤岩芯的滤失能力有重要影响,为煤层气井压裂降滤失提供理论依据。 展开更多
关键词 煤岩芯 滤失效应 微裂隙 降滤失
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高瓦斯厚煤层综采工作面推进速度影响下的瓦斯运–储区交叉融合机理 被引量：3
7
作者 赵鹏翔 张文进 +3 位作者 李树刚 卓日升 林海飞 索亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3405-3419,共15页
裂隙结构具有复杂性和不规则性,对上覆岩层卸压瓦斯的运移和储集具有决定性影响。为了确定高瓦斯厚煤层综采工作面推进过程中瓦斯运移区和储集区交叉融合的动态变化对瓦斯赋存的影响以及在不同推进速度下上覆岩层中的瓦斯运储规律,采用... 裂隙结构具有复杂性和不规则性,对上覆岩层卸压瓦斯的运移和储集具有决定性影响。为了确定高瓦斯厚煤层综采工作面推进过程中瓦斯运移区和储集区交叉融合的动态变化对瓦斯赋存的影响以及在不同推进速度下上覆岩层中的瓦斯运储规律,采用二维物理相似模拟实验分析覆岩裂隙分布特征和瓦斯运–储区的几何变化规律,探究不同推进速度下运–储区随周期来压交叉融合的变化特征,并以工作面推进速度为关键参数,建立瓦斯运–储区的推速效应量化表征模型,揭示推进速度影响下瓦斯运–储区的对称周期性构建机制。结果表明,瓦斯的运–储区内外边界和运–储交界分别位于裂隙开合度和贯通度的突变区域,随着推进速度的增大,运–储区边界从采空区中部向两侧缩减;随着工作面推进,瓦斯储集区逐渐过渡成为运移区,两区域范围相互交叉融合,整个过程中运–储区在循环“构建—破坏—构建”,最终形成完整的对称椭圆抛物带状的覆岩裂隙场;裂隙熵的变化随工作面的推进先增大后减小,裂隙率的变化随工作面的推进分别经历了2次增大和减小,表明瓦斯运移区和储集区随工作面推进呈“初次形成—交叉融合—区域分离扩大”的动态变化;此外,在采动裂隙椭抛带理论的基础上,构建瓦斯运–储区推速效应量化表征模型,建立瓦斯运–储区边界及状态判定流程,揭示推进速度影响下的瓦斯运–储区交叉融合演化机理和对称形态的周期性构建机制,为研究采空区卸压瓦斯分布和实现瓦斯富集区定向精准抽采提供指导。 展开更多
关键词 高瓦斯厚煤层 推进速度 覆岩裂隙 瓦斯运–储区 交叉融合
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煤岩裂隙图像识别方法研究 被引量：1
8
作者 郝天轩 徐新革 赵立桢 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第10期68-74,共7页
煤岩裂隙与瓦斯运移密切相关,且影响煤岩体稳定性,研究煤岩体中复杂的裂隙系统对于巷道支护和瓦斯抽采有重要意义。目前煤岩裂隙图像识别方法未能综合考虑煤岩图像裂隙数量、位置、形态和类别等特点,难以获取有效信息。以鹤壁煤电股份... 煤岩裂隙与瓦斯运移密切相关,且影响煤岩体稳定性,研究煤岩体中复杂的裂隙系统对于巷道支护和瓦斯抽采有重要意义。目前煤岩裂隙图像识别方法未能综合考虑煤岩图像裂隙数量、位置、形态和类别等特点,难以获取有效信息。以鹤壁煤电股份有限公司第八煤矿掘进工作面煤岩图像为研究对象,提出了一种基于U-Net网络对图像中裂隙及类别实现像素级智能识别的方法。采用直方图均衡化、高斯双边滤波和拉普拉斯算子对煤岩图像进行预处理,以提高图像质量,更有效地提取裂隙特征信息。通过观测记录煤岩裂隙特征并分为7类,对筛选出的煤岩裂隙图像进行扩增,采用Labelme软件对图像进行像素级标注,建立煤岩裂隙数据集。采用U-Net网络构建煤岩裂隙识别模型,经调试确定网络批量大小和学习率参数,实验表明当迭代次数达到300以上时,该模型的识别精确率均值为87%,召回率均值为92%,平均交并比大于85%,类别平均像素准确率大于80%。采集井下煤岩采动裂隙和实验室张性外生裂隙对煤岩裂隙识别模型进行验证,结果表明该模型可有效提取目标特征信息并与背景特征信息区分,能够较准确地定位、识别单一裂隙。 展开更多
关键词 煤岩裂隙识别 数字图像处理 U-Net 特征提取 图像预处理
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软硬煤岩导流能力影响因素及正交试验 被引量：4
9
作者 王子权 曲占庆 +3 位作者 冯庆伟 郭天魁 樊家铖 王涛 《大庆石油地质与开发》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期154-161,共8页
煤岩导流能力分析对煤层气经济有效开发十分重要。针对软硬程度不同的2种煤岩,运用导流仪研究不同因素对导流能力的影响,利用正交试验分析各参数对导流能力的影响程度并优化实验组合。结果表明:各参数对导流能力的影响程度排序为闭合压... 煤岩导流能力分析对煤层气经济有效开发十分重要。针对软硬程度不同的2种煤岩,运用导流仪研究不同因素对导流能力的影响,利用正交试验分析各参数对导流能力的影响程度并优化实验组合。结果表明:各参数对导流能力的影响程度排序为闭合压力、铺砂浓度、测试介质、支撑剂类型;不同支撑剂类型中,陶粒和树脂砂相对于兰州砂适用性更好;硬煤相比软煤导流效果更好;兰州砂以16/20目和20/40目体积比为1的铺砂方式具有更高导流能力;低闭合压力下,支撑剂嵌入是影响导流能力的主要因素,而高闭合压力下,支撑剂破碎是影响导流能力的主要因素;高铺砂浓度下,导流效果更好。研究成果为煤岩现场施工和优化压裂设计提供了理论依据,对煤层气安全开发也具有重要意义。 展开更多
关键词 压裂 支撑剂 软硬煤岩 正交试验 裂缝导流能力
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基于CT和超声波技术联合分析的注水煤岩监测参数规律研究 被引量：3
10
作者 陈建 程卫民 +4 位作者 郭立稳 朱令起 齐艺裴 刘震 黄启铭 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期786-796,共11页
为揭示实验室煤岩注水过程中监测的主导低压注水的结构参数与水体运移距离、超声波监测参数之间的关系,提出一种基于CT重构联合超声波换能器阵列监测的研究方法。通过CT扫描重构得到煤岩孔裂隙结构和矿物分布特征参数,采用超声波换能器... 为揭示实验室煤岩注水过程中监测的主导低压注水的结构参数与水体运移距离、超声波监测参数之间的关系,提出一种基于CT重构联合超声波换能器阵列监测的研究方法。通过CT扫描重构得到煤岩孔裂隙结构和矿物分布特征参数,采用超声波换能器阵列监测水体运移范围提取监测路径超声波参数,并构建主导低压注水的煤岩结构参数-水体运移距离-超声波参数之间的关系方程,为矿井声法探测煤层注水范围奠定基础。研究结果表明:主导低压注水的煤岩孔隙比、矿物比均与波速呈线性负相关;煤岩内部裂隙界面声阻抗不匹配消耗的超声波能量值比裂隙内介质转换(由空气转为水)而增加的超声波能量消耗值大,且注水前后孔隙比对超声波参数的影响程度比矿物比大,注水后超声波参数变化主要是孔裂隙内介质变化和声学阻抗匹配程度变化共同作用的结果;并非连通孔隙含量越高监测结果受到的干扰越大,而是监测路径内连通裂隙面截断监测路径时监测结果受到的干扰较大,当监测路径连通孔隙含量低时,所含的唯一连通裂隙面截断了超声波传播路径,也会造成监测数据离群;孔隙比、矿物比的大小对于水体运移距离计算结果精度影响较大,当孔隙比、矿物比较小时,计算结果与实验结果差值增大,最大误差为0.94 cm。 展开更多
关键词 CT扫描重构 超声波 联合分析 煤岩注水 孔裂隙 监测参数
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