基于改进双流算法的矿工行为识别方法研究 被引量：4

1

作者 陈天 闫雨寒 +2 位作者 徐达伟 刘忠育 丁恩杰 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第4期47-53,M0005,共8页

针对目前矿工行为数据集构建不全面、行为识别实时性较差、对相似行为的细粒性识别精度较低等问题,提出了一种端到端的自主学习行为特征并实现行为分类的识别方法。首先,对原始矿工行为视频进行特征提取,生成用来描述时间特征的光流图... 针对目前矿工行为数据集构建不全面、行为识别实时性较差、对相似行为的细粒性识别精度较低等问题,提出了一种端到端的自主学习行为特征并实现行为分类的识别方法。首先,对原始矿工行为视频进行特征提取,生成用来描述时间特征的光流图以及可以描述空间特征的三原色(RGB)图像,使用双流网络对提取的特征进行学习并得到行为分类结果;然后,引入量子遗传算法对双流网络进行改进,对网络中待训练参数进行量子编码,将双流网络在测试集上的代价函数值作为适应度函数。采用量子交叉、量子门旋转实现种群个体的进化。构建了包含50种矿工行为的数据集,在该数据集上利用双流法进行行为识别。研究结果表明:使用量子遗传算法优化后的3种双流网络的识别准确率,比优化前分别提升了1.01%,0.87%和0.32%。通过与其他矿工行为识别算法进行对比,本文所提方法在两种数据集上识别率分别达到90.36%和72.29%,均优于其他几种识别算法,准确率最大差距达到22.36%,证明了本文所提方法的有效性。 展开更多

关键词 矿工行为识别 双流网络 量子遗传 光流法 深度学习

下载PDF 职称材料

基于节点-时隙调度的WSN传输性能提升策略 被引量：2

2

作者 赵小虎 方祖浩 张凯 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期68-72,共5页

针对无线传感器网络在传输过程中存在的吞吐量不足、时延较大、能耗过高等服务质量(QoS)问题,将动态顶点染色算法进行改进并和差分进化算法结合,提出基于动态节点染色的时隙调度算法.在信息种群的传输过程中,依据节点信息的重要程度为... 针对无线传感器网络在传输过程中存在的吞吐量不足、时延较大、能耗过高等服务质量(QoS)问题,将动态顶点染色算法进行改进并和差分进化算法结合,提出基于动态节点染色的时隙调度算法.在信息种群的传输过程中,依据节点信息的重要程度为节点划分优先级;通过顶点染色将优先级不同的节点标注,为不同优先级种群预留时隙;通过对节点-时隙的动态调度完成对网络性能的提升和优化.在Matlab平台上进行对比仿真试验,结果表明:和现有的方法相比,此方法能让网络的吞吐量最多提升44.5%,时延最多减少12.5%,能耗最多降低20.8%,有效提升了无线传感网络的传输性能. 展开更多

关键词 无线传感网络 传输调度 节点调度 时隙调度 服务质量

原文传递

工作面顶板导水两带发育高度动态监测研究

3

作者 彭洪涛 章俊 +4 位作者 张二伟 杨彩 郝升明 段建东 陈洋洋 《煤》 2024年第10期6-9,83,共5页

随着我国煤矿开采深度、强度等的增加,采掘扰动极易诱发顶板水害事故。在矿井工作面回采过程中掌握煤层顶板导水两带发育规律,对煤层安全回采至关重要。文章以华北矿区某煤矿探查工作面顶板两带发育高度为目标,采用矿井并行电法动态监... 随着我国煤矿开采深度、强度等的增加,采掘扰动极易诱发顶板水害事故。在矿井工作面回采过程中掌握煤层顶板导水两带发育规律,对煤层安全回采至关重要。文章以华北矿区某煤矿探查工作面顶板两带发育高度为目标,采用矿井并行电法动态监测技术,通过在顶板钻孔内布设监测电极,实时动态获取回采过程中煤层顶板覆岩地电场动态演化规律,推断得到该工作面监测区域导水裂隙带发育高度为61 m,垮落带发育高度为17.4 m,有效指导了现场矿井水害防治工作。 展开更多

关键词 导水两带 动态监测 并行电法 工作面顶板

下载PDF 职称材料

基于改进YOLOv5s的煤矿机电设备维修指导系统

4

作者 徐俊 赵小虎 +2 位作者 候念琦 王杰 刘昱麟 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第5期151-156,共6页

针对煤矿机电设备辅助维修中二维码标注工作量大、通用性低及现有免注册识别方法实现复杂、难以部署等问题,提出了一种基于改进YOLOv5s的煤矿机电设备维修指导系统。该系统由设备免注册识别模块、故障维修指导模块、远程专家接入指导模... 针对煤矿机电设备辅助维修中二维码标注工作量大、通用性低及现有免注册识别方法实现复杂、难以部署等问题,提出了一种基于改进YOLOv5s的煤矿机电设备维修指导系统。该系统由设备免注册识别模块、故障维修指导模块、远程专家接入指导模块组成。设备免注册识别模块通过HoloLens眼镜上的摄像头采集故障设备图像,并通过改进YOLOv5s图像识别算法进行分析和处理,识别出故障设备型号;故障维修指导模块根据故障设备型号自动匹配调用预设好的混合现实拆装模型,形成维修指导解决方案;远程专家接入指导模块通过音视频会话、虚拟标注等方式实现远程专家与现场维修人员的交互。为保证用户使用混合现实设备时的沉浸感体验,针对混合现实设备自身算力不足问题,采用ShuffleNetV2替换YOLOv5s中的Backbone,得到YOLOv5s−SN2网络,从而减少模型参数量,降低计算开销。实验结果表明:YOLOv5s−SN2相较于YOLOv5s精度略有下降,但每秒浮点运算次数(FLOPS)从16.5×10^(9)下降到7.6×10^(9),参数量从15.6×10^(6)个下降到8.2×10^(6)个;在YOLO系列模型中,YOLOv5s−SN2性能最优。以三叶罗茨鼓风机为例验证系统整体效果,结果表明,YOLOv5s−SN2可快速识别出电动机型号,调用与之匹配的虚拟模型及维修流程,远程专家可通过音视频接入和标注等方法辅助现场工作人员进行机电设备维修。 展开更多

关键词 煤矿机电设备 辅助维修 免注册识别 YOLOv5s 混合现实 HoloLens

下载PDF 职称材料

动载荷冲击后页岩蠕变试验及分数阶蠕变本构模型研究

5

作者 刘春 田纪辉 +3 位作者 孙海涛 魏明尧 李文龙 戴康 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期726-736,共11页

页岩存储层甲烷燃爆压裂技术利于提高页岩气的产量,但燃爆冲击会对井筒造成损伤,在地应力作用下井筒周围页岩蠕变会导致井身变形,引发井壁失稳.为了分析冲击强度对页岩蠕变特性的影响,开展了不同冲击强度条件下页岩试样单次和多次冲击试... 页岩存储层甲烷燃爆压裂技术利于提高页岩气的产量,但燃爆冲击会对井筒造成损伤,在地应力作用下井筒周围页岩蠕变会导致井身变形,引发井壁失稳.为了分析冲击强度对页岩蠕变特性的影响,开展了不同冲击强度条件下页岩试样单次和多次冲击试验,然后对不同冲击损伤程度的页岩试验进行分级加载蠕变试验.试验结果表明:蠕变总形变量随冲击强度的增加而增加,冲击强度由1.6 J增加到25.6 J,冲击试样的应变量较原样分别增加了7.3%,16.1%,31.5%.同时,冲击强度的增加会降低蠕变破坏应力水平,增强加速蠕变效果,增加减速阶段蠕变速率与持续时间.最后,提出了一种新的页岩非线性分数阶损伤蠕变模型.该模型由胡克体、黏性元件、分数阶元件、分数阶改进Kelvin模型及非线性分数阶黏塑性模型组成,与经典Burgers模型相对比,新模型能很好地拟合蠕变过程的各个阶段的应变数据,特别是在蠕变加速阶段拟合度更高.研究结果能够为分析燃爆冲击后页岩井筒蠕变特性提供理论支持. 展开更多

关键词 蠕变 分数阶 损伤 非线性模型

原文传递

基于全局-局部特征和自适应注意力机制的图像语义描述算法 被引量：6

6

作者 赵小虎 尹良飞 赵成龙 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期126-134,共9页

为了探究图像底层视觉特征与高层语义概念存在的差异,提出可以确定图像关注重点、挖掘更高层语义信息以及完善描述句子的细节信息的图像语义描述算法.在图像视觉特征提取时提取输入图像的全局-局部特征作为视觉信息输入,确定不同时刻对... 为了探究图像底层视觉特征与高层语义概念存在的差异,提出可以确定图像关注重点、挖掘更高层语义信息以及完善描述句子的细节信息的图像语义描述算法.在图像视觉特征提取时提取输入图像的全局-局部特征作为视觉信息输入,确定不同时刻对图像的关注点,对图像细节的描述更加完善;在解码时加入注意力机制对图像特征加权输入,可以自适应选择当前时刻输出的文本单词对视觉信息与语义信息的依赖权重,有效地提高对图像语义描述的性能.实验结果表明,该方法相对于其他语义描述算法效果更有竞争力,可以更准确、更细致地识别图片中的物体,对输入图像进行更全面地描述;对于微小的物体的识别准确率更高. 展开更多

关键词 图像语义描述 图像关注点 高层语义信息 描述句子细节 全局-局部特征提取 自适应注意力机制

下载PDF 职称材料

基于边缘智能的煤矿外因火灾感知方法 被引量：4

7

作者 赵端 李涛 +2 位作者 董彦强 王志强 刘春 《工矿自动化》 北大核心 2022年第12期108-115,共8页

对煤矿外因火灾隐患进行检测,实现对初期火灾的可靠判识,对于提升煤矿火灾检测水平有重要意义,也是未来智能矿山建设的重要方向。为了提高煤矿外因火灾检测速度、精度和实时性,提出一种基于边缘智能的煤矿外因火灾感知方法。对YOLOv5s... 对煤矿外因火灾隐患进行检测,实现对初期火灾的可靠判识,对于提升煤矿火灾检测水平有重要意义,也是未来智能矿山建设的重要方向。为了提高煤矿外因火灾检测速度、精度和实时性,提出一种基于边缘智能的煤矿外因火灾感知方法。对YOLOv5s模型主干网络特征尺度进行改进,使模型能够充分学习浅层特征,改善小目标检测性能,同时在原有的特征金字塔网络(FPN)基础上添加自适应注意模块,提高模型检测精度。为解决井下光线条件差、粉尘多及摄像机拍摄角度引起的图像检测误差和漏检问题,采用多传感器辅助检测,通过动态加权算法对视频检测信息和多传感器检测信息进行加权融合判识,构建了YOLOv5s−as模型。将YOLOv5s−as模型移植到智能边缘处理器上,并进行轻量化处理,实现边缘智能设备部署。实验结果表明:与未加入传感器信息融合推理的YOLOv5s−a模型相比,YOLOv5s−as模型推理时间略长,但交并比为0.5时的平均精度均值(mAP@0.5)提高了7.24%;与移植前的YOLOv5s模型相比,移植到智能边缘处理器上并进行轻量化处理的YOLOv5s−as模型mAP@0.5提高15.04%;SSD 300,SSD 512及YOLOv5s模型无法识别小目标火源,YOLOv5s−a,YOLOv5s−as模型能够检测出小目标火源,适应性较好;使用边缘处理方式时,YOLOv5s−as模型的响应周期为238 ms,比集中式处理方法缩短了38.66%。 展开更多

关键词 外因火灾检测 YOLOv5s 深度学习 自适应注意机制 多源信息融合 边缘计算

下载PDF 职称材料

用于智能矿山移动边缘计算的二维动态匹配算法 被引量：4

8

作者 赵端 申澄洋 +1 位作者 史新国 刘柯 《工矿自动化》 北大核心 2022年第4期89-95,共7页

针对智能矿山井下移动边缘计算(MEC)应用中存在的由于资源分配不合理,移动用户将任务卸载到非最优边缘服务器,导致额外的传输时间和执行延迟,从而造成总任务完成率下降的问题,提出了一种基于偏好的二维动态匹配算法,优化MEC系统中资源... 针对智能矿山井下移动边缘计算(MEC)应用中存在的由于资源分配不合理,移动用户将任务卸载到非最优边缘服务器,导致额外的传输时间和执行延迟,从而造成总任务完成率下降的问题,提出了一种基于偏好的二维动态匹配算法,优化MEC系统中资源分配决策。将1个时隙内MEC系统中移动用户的位置、任务所需计算量等数据发送至边缘服务器,根据设定的偏好值大小,形成边缘服务器对移动用户的偏好表,同时移动用户根据物理距离的不同,对所有边缘服务器也形成偏好表,2张偏好表相结合形成一张二维动态偏好表,进而抽象为一个二维矩阵,通过基于偏好的二维动态匹配算法对二维矩阵进行处理,得到移动用户和边缘服务器的匹配优化结果。仿真结果表明:与常规MEC场景卸载算法相比,基于偏好的二维动态匹配算法能够有效缓解大量突发任务场景下总任务完成率下降的问题,在极端情况下总任务完成率能够达到60%以上。 展开更多

关键词 智能矿山 移动边缘计算 边缘服务器 移动用户 二维动态匹配 偏好 总任务完成率

下载PDF 职称材料

深部矿井频繁微扰动下煤巷损伤累积演化规律 被引量：4

9

作者 魏明尧 刘春 +3 位作者 刘应科 满忠毅 王强 牛宏伟 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2689-2701,共13页

建立煤体损伤增量本构模型和黏聚力软化模型,并采用Mohr-Coulomb破坏准则进行塑性变形修正,全面表征煤体的累积损伤破坏力学特征。采用C++语言编写FLAC3D软件的自定义本构模型动态链接库文件,通过循环快速加卸载实验对比验证新模型的准... 建立煤体损伤增量本构模型和黏聚力软化模型,并采用Mohr-Coulomb破坏准则进行塑性变形修正,全面表征煤体的累积损伤破坏力学特征。采用C++语言编写FLAC3D软件的自定义本构模型动态链接库文件,通过循环快速加卸载实验对比验证新模型的准确性。模拟频繁扰动作用后巷道围岩的变形和破坏过程,并分析扰动次数和埋深因素对围岩破坏特征的影响规律,讨论频繁扰动造成的围岩冲击破坏孕育机理。研究结果表明:在地应力和频繁扰动应力共同作用下,造成巷道左帮破坏严重,围岩内部产生大量损伤区并形成多条连通的损伤带;随着扰动次数的增加,左侧围岩损伤程度和损伤范围增加,当扰动次数超过临界点时,围岩损伤程度大幅增加,易引起围岩区域性的严重破坏;煤层埋深越大,原岩应力越高,对外界扰动越敏感,在扰动应力叠加作用下围岩损伤破坏带延伸至深部,且损伤带贯通区域增大,更易形成围岩的整体失稳破坏。 展开更多

关键词 动力扰动 围岩损伤 数值模拟 动力灾害

下载PDF 职称材料

动力灾害过程中锚杆支护的极限承载能力数值模拟研究 被引量：4

10

作者 魏明尧 张守文 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第4期37-45,共9页

通过对深部巷道遭受冲击扰动的应力动态演化和围岩破坏的过程进行数值模拟,分析了锚杆与围岩的耦合体系承载冲击的能力,得到了深部锚杆支护巷道抵御动力冲击能力的规律。研究结果表明:水平方向的冲击应力波对巷道底脚和顶板破坏最严重,... 通过对深部巷道遭受冲击扰动的应力动态演化和围岩破坏的过程进行数值模拟,分析了锚杆与围岩的耦合体系承载冲击的能力,得到了深部锚杆支护巷道抵御动力冲击能力的规律。研究结果表明:水平方向的冲击应力波对巷道底脚和顶板破坏最严重,造成巷道断面挤压变形,同时引起冲击扰动壁面岩块受应力波叠加作用产生弹射;一定的锚杆支护结构在其承载范围能够抵御相应强度的动力冲击,但在更强冲击荷载下对巷道造成的破坏严重加剧,致使锚杆大量失效,并最终导致整个支护体系完全失去支护能力;冲击扰动对靠近扰动源壁面破坏严重,对其他壁面影响较小;原岩应力大小对冲击破坏影响明显,采深越大,冲击扰动造成围岩变形幅度越大,锚杆支护体系破坏更严重。研究结果为进一步开发深部巷道抗冲击破坏稳定性控制技术及制定方案提供了依据。 展开更多

关键词 冲击扰动 深部巷道 数值模拟 锚杆承载能力

下载PDF 职称材料

应力值变化方向约束下的非线性地震成像实验设计

11

作者 陈卿 刘强 魏明 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2021年第6期42-47,共6页

地震成像是获取煤矿井下地质结构和应力分布的有效工具,但在实际应用中往往面临初值和多解性问题。为解决该问题,针对二维地震成像提出一种新型反演方法,即以非线性方法PSO进行寻优,避免了对初值的讨论,同时引入应力值变化方向对成像过... 地震成像是获取煤矿井下地质结构和应力分布的有效工具,但在实际应用中往往面临初值和多解性问题。为解决该问题,针对二维地震成像提出一种新型反演方法,即以非线性方法PSO进行寻优,避免了对初值的讨论,同时引入应力值变化方向对成像过程进行约束以降低多解性。数值实验结果显示,新方法将反演结果与真值间平均距离降低了5.1%,距离方差降低了99.2%;反演结果与频域截断后的真值间平均距离降低了18.8%,距离方差降低了98.7%,表明新方法有效提高了成像结果的可靠性和稳定性。文中所述方法源码以GPL协议开源,可为地震成像教学、科研提供参考。 展开更多

关键词 地震成像 应力值变化方向 快速傅里叶变换 粒子群

下载PDF 职称材料

浅埋煤层开采压架类型 被引量：101

12

作者 许家林 朱卫兵 鞠金峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1625-1634,共10页

浅埋煤层长壁开采工作面矿压显现有时很强烈,在支架工作阻力和支护强度很大时仍发生严重的压架事故。据不完全统计,神东矿区自2007年以来先后发生十多起严重的压架事故,造成了巨大的经济损失。压架灾害是目前影响神东矿区浅埋煤层安全... 浅埋煤层长壁开采工作面矿压显现有时很强烈,在支架工作阻力和支护强度很大时仍发生严重的压架事故。据不完全统计,神东矿区自2007年以来先后发生十多起严重的压架事故,造成了巨大的经济损失。压架灾害是目前影响神东矿区浅埋煤层安全高效开采的重要因素之一。为了有效防治压架灾害,通过大量的工程实测,并结合模拟实验和理论分析,对神东矿区浅埋煤层开采压架机理与类型开展了系统深入的研究,结果表明:当浅埋煤层覆岩呈现复合单一关键层结构和上煤层已采单一关键层结构时,在下列4类特定条件下上覆岩层直至地表的荷载易直接作用到该单一关键层结构上,导致关键层结构的滑落失稳,引发工作面压架:1厚风积沙复合单一关键层条件;2过沟谷地形上坡段条件;3采出上覆集中煤柱条件;4上覆房采煤柱下开采条件。揭示了上述4类条件下关键层结构失稳机制与压架机理,并提出了相应的防治对策,指导了神东矿区浅埋煤层开采压架灾害的防治实践。 展开更多

关键词 浅埋煤层 压架灾害 关键层 神东矿区

下载PDF 职称材料

矿山信息化发展及以数字孪生为核心的智慧矿山关键技术 被引量：76

13

作者 丁恩杰 俞啸 +4 位作者 夏冰 赵小虎 张达 刘统玉 王卫东 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期564-578,共15页

矿山信息化建设在经历了单机自动化、综合自动化、数字矿山几个阶段之后,在物联网、人工智能、大数据技术的推动下,正朝着矿山智能化和智慧矿山的方向发展。以数字孪生技术为核心,围绕矿山生产场景和智能装备的知识服务体系是智慧矿山... 矿山信息化建设在经历了单机自动化、综合自动化、数字矿山几个阶段之后,在物联网、人工智能、大数据技术的推动下,正朝着矿山智能化和智慧矿山的方向发展。以数字孪生技术为核心,围绕矿山生产场景和智能装备的知识服务体系是智慧矿山下一步需要重点研究的方向。首先回顾了矿山信息化技术的发展,然后分析了智慧矿山的核心关键技术,从智能感知与智能装备、边缘计算与网络服务、数字孪生知识建模、平台与应用系统4个方面进行阐述。智能传感装置和智能装备的不断涌现,为智慧矿山前端感知和执行提供了基础,而即时的感知、分析和决策是智能装备自治、自主工作的前提;随着边缘网关计算能力的提升,需要设计面向应用场景的轻量级算法模型和高效云边协同机制,以满足智能装备即时服务的需求,同时,围绕5G的通信技术在矿山的应用,将进一步提升知识服务的快速响应能力;矿山运行机理、经验知识、大数据分析与数字孪生建模技术融合的矿山生产场景可信数字孪生模型,将成为智慧矿山知识服务的核心;面向大数据和知识模型的平台技术是矿山数字孪生和智能化服务的载体,大数据高效存取、分析和利用能够有效的促进矿山智能化应用服务的融合。矿山数字孪生及相关智能化技术的突破,将实现对矿山物理世界实时可测、可观、准确控制、精确管理和科学决策,从而建立少人化或无人化的矿山生产模式,为智慧矿山的发展奠定基础。 展开更多

关键词 智慧矿山 物联网 数字孪生 人工智能 大数据

下载PDF 职称材料

采动覆岩导水裂隙主通道分布模型及其水流动特性 被引量：41

14

作者 曹志国 鞠金峰 许家林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期3719-3728,共10页

含水层受采动破坏后其赋存水体并非均匀地由覆岩各区域漏失至采空区,其在导水裂隙带范围内应存在水体流动的主要通道;研究揭示导水裂隙主通道的分布规律及其水流动特性对于科学指导井下涌水量预计、顶板水害防治、保水采煤等具有重要意... 含水层受采动破坏后其赋存水体并非均匀地由覆岩各区域漏失至采空区,其在导水裂隙带范围内应存在水体流动的主要通道;研究揭示导水裂隙主通道的分布规律及其水流动特性对于科学指导井下涌水量预计、顶板水害防治、保水采煤等具有重要意义。基于导水裂隙类型划分及其渗流/管流力学分析,就采动漏失水体的流动主通道分布模型进行了研究。结果表明:开采边界外侧岩体受超前支承压力作用易产生峰后压剪裂隙,裂隙导水属非达西渗流流态;而由岩层破断回转运动产生的拉剪裂隙,由于裂隙导水雷诺数相对偏大,其导水流态一般属于管流范畴,且受岩层破断位置相对开采区域的不同,又可将其划分为采区边界附近的上端张拉裂隙和下端张拉裂隙、以及中部压实区的贴合裂隙这3种。据此利用Forcheimer公式和伯努利方程对比揭示了上述2类4种裂隙导水流动特性的差异。研究得出开采边界附近的上端张拉裂隙在进流口开度、导水流量、出口流速等特征参数上均领先于其他裂隙;且由于其出口水压较小,其水流还会受到两侧邻近的压剪裂隙和下端张拉裂隙出口水流的水平径流补给。因而,含水层采动漏失水体多由上端张拉裂隙导流而来。由此基于岩层控制的关键层理论,构建形成了以关键层在开采边界处的破断尺寸参数为依据的导水裂隙带主通道分布模型。 展开更多

关键词 导水裂隙主通道 水流动特性 破断裂隙 压剪裂隙 关键层 保水采煤

下载PDF 职称材料

基于矿山物联网的矿井突水感知关键技术研究 被引量：39

15

作者 孟磊 丁恩杰 吴立新 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1397-1403,共7页

从感知矿山理念与物联网三层架构出发,以网络化测量、智能传感器、地球信息科学、数据挖掘等新兴学科与水文地质、采矿、地球物理等传统矿山学科相互交叉为手段,分析了矿井突水信息采集、传输、处理与预警技术现状,论述了矿山物联网条... 从感知矿山理念与物联网三层架构出发,以网络化测量、智能传感器、地球信息科学、数据挖掘等新兴学科与水文地质、采矿、地球物理等传统矿山学科相互交叉为手段,分析了矿井突水信息采集、传输、处理与预警技术现状,论述了矿山物联网条件下实现矿井突水感知的关键技术。在感知层,以网络化测量与智能传感器为关键技术,构建多物理场网络化分布式监测系统;在网络层,利用空间数据仓库、三维地学模拟系统和云计算搭建突水云服务平台,实现矿井突水多源异构信息的高效存取与三维复合分析,为构建突水专家云提供基础;在应用层,以多源信息融合为关键技术,提出了一种多模型组合的矿井突水预警方法,将静态预测与实时预警相结合,充分利用历史与实时数据,增大突水预警判据的信息量。最后指出了建设整个系统需要分3个阶段逐步实施。 展开更多

关键词 矿山物联网 突水感知 分布式监测 云计算 信息融合 预警

下载PDF 职称材料

关键层运动监测及岩移5阶段规律——以红庆河煤矿为例 被引量：23

16

作者 鞠金峰 许家林 +6 位作者 刘阳军 马祥 王晓振 王业征 刘乐 谢建林 赵富强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期611-622,共12页

煤炭开采引起的岩移规律一直是采矿领域难解的“黑箱”问题,研究揭示其内部作用机制与演变过程是科学解决采矿工程系列问题的理论基础。基于岩层控制的关键层理论,采用地面钻孔原位监测方法,开展了红庆河煤矿深井特大采高开采条件下覆... 煤炭开采引起的岩移规律一直是采矿领域难解的“黑箱”问题,研究揭示其内部作用机制与演变过程是科学解决采矿工程系列问题的理论基础。基于岩层控制的关键层理论,采用地面钻孔原位监测方法,开展了红庆河煤矿深井特大采高开采条件下覆岩内部移动规律的实测与反演研究。结果表明,覆岩由下向上逐步运移发展的过程呈现5阶段典型分区特征,分别为覆岩超前受压变形阶段、逐层向上断裂运移阶段、覆岩整体快速沉降阶段、上位岩层向下压实阶段以及覆岩整体稳沉阶段。依据5阶段岩移特征,拟合形成了覆岩超前运移的“类指数”岩移边界线,对应井上下超前影响范围分别为地表的340 m以及煤层的99 m;推演得到了关键层逐层向上断裂发展的83°断裂延伸角,对应320 m埋深以下关键层发生超前断裂、以上为滞后断裂。同时,对覆岩“横三区”的具体分布进行了划分;沿走向推进剖面,“类指数”岩移边界线与关键层断裂线之间的区域为超前变形区(煤壁支撑区),对应于岩移阶段1;关键层断裂线之后、直至井上下分别滞后工作面煤壁410和190 m的区域为离层区,对应于岩移阶段2~4;再后方的采空区为重新压实区,对应于岩移阶段5。覆岩关键层运动表现出对地表沉陷的显著控制作用,随着其逐层向上断裂运移,地表沉陷活跃度不断攀升,在主关键层结束其正向回转并开始反向回转时,地表沉陷开始进入峰值状态,且这种峰值的持续对应于覆岩整体的快速沉降;当上位岩层逐步压实下位岩层时,地表沉陷活跃度开始降低;直至主关键层运移稳定,地表沉陷活跃期结束、开始进入衰退期;表明地表沉陷盆地的最终形态直接受控于主关键层的运移状态。 展开更多

关键词 岩层移动 钻孔原位监测 关键层 分区运移 岩移边界 地表沉降

下载PDF 职称材料

浅埋近距离一侧采空煤柱下切眼位置对推出煤柱压架灾害的影响规律 被引量：16

17

作者 鞠金峰 许家林 +1 位作者 朱卫兵 刘康 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期2018-2029,共12页

针对浅埋近距离煤层工作面在推出上覆一侧采空煤柱过程中普遍出现的压架现象,以神东矿区石圪台煤矿1-2煤一盘区4个工作面的开采实例为背景,就一侧采空煤柱下切眼位置对压架发生的影响规律进行研究,由此提出避免出一侧采空煤柱压架的切... 针对浅埋近距离煤层工作面在推出上覆一侧采空煤柱过程中普遍出现的压架现象,以神东矿区石圪台煤矿1-2煤一盘区4个工作面的开采实例为背景,就一侧采空煤柱下切眼位置对压架发生的影响规律进行研究,由此提出避免出一侧采空煤柱压架的切眼位置确定方法。结果表明:随着一侧采空煤柱下切眼位置逐渐远离煤柱边界,煤柱上方关键层在工作面推出煤柱时的破断形态将随之改变,即由无法破断转变为大跨度悬臂式破断再转变为先初次破断后周期破断,最终影响到压架的发生及其强度。若在近距离煤层间存在关键层时,则煤柱上方关键层的破断形态还将受到该关键层破断与否及其破断形态的影响。由此针对煤层间是否存在关键层,按照切眼布置位置的不同将工作面出一侧采空煤柱的开采划分为2类7种。据此提出保证煤柱上方关键层不发生破断或其破断块体的回转对支架不产生影响的切眼位置确定方法,为压架灾害的防治提供参考和依据。 展开更多

关键词 采矿工程 浅埋煤层 近距离煤层 一侧采空煤柱 压架 切眼位置 关键层

原文传递

采动岩体裂隙自修复的水-CO2-岩相互作用试验研究 被引量：15

18

作者 鞠金峰 李全生 +1 位作者 许家林 杨磊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期3700-3709,共10页

采动破坏岩体易与采空区水、气发生一系列物理化学作用,促使裂隙发生导水能力降低的自修复现象;研究揭示导水裂隙的自修复机理对于科学评价地下水生态恢复能力、合理制定裂隙限流的保水采煤对策等具有重要的指导意义。基于砂质泥岩裂隙... 采动破坏岩体易与采空区水、气发生一系列物理化学作用,促使裂隙发生导水能力降低的自修复现象;研究揭示导水裂隙的自修复机理对于科学评价地下水生态恢复能力、合理制定裂隙限流的保水采煤对策等具有重要的指导意义。基于砂质泥岩裂隙岩样在酸性和碱性水溶液条件下的水-CO2-岩相互作用实验,揭示了裂隙在黏土矿物遇水膨胀以及次生矿物或沉淀物充填作用下的自修复机理和规律。结果表明:无论酸性或碱性水溶液条件,裂隙均具备自修复能力,但酸性水溶液条件下的自修复效果更好。裂隙自修复过程中存在渗透率“先快后慢”的分区特征;首先出现以裂隙面黏土矿物遇水膨胀作用为主引起的渗透率快速下降现象,其下降速度在碱性水条件下更快;其次随着时间的累积,裂隙面岩石矿物溶解、溶蚀形成的离子与水溶液中的阴阳离子、游离CO2发生离子交换化学反应,引起高岭石等衍生矿物或Fe(OH)3等沉淀物的生成,这些新的物质在裂隙面逐渐吸附堆积,不断降低裂隙的导水能力。由于实验砂质泥岩中铝硅酸盐矿物含量偏低,无法充分消耗加大通入量的CO2,导致多余的CO2会以碳酸的形式对裂隙面矿物形成溶蚀作用,从而引起裂隙开度及其水渗流能力的提高,表现出对裂隙岩石自修复进程的阻滞作用。 展开更多

关键词 导水裂隙 自修复 水-CO 2-岩相互作用 岩石矿物 保水采煤

下载PDF 职称材料

化学沉淀修复采动破坏岩体孔隙/裂隙的降渗特性试验 被引量：15

19

作者 鞠金峰 李全生 +2 位作者 许家林 李娟娟 曹志国 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期89-96,共8页

针对覆岩采动破坏含水层的生态修复难题,以化学沉淀物封堵采动导水通道为思路,开展了铁/钙质化学沉淀对采动破坏岩体孔隙/裂隙的修复降渗特性试验。采用单一裂缝岩样模型和石英砂管模型分别模拟地下水在破断岩层裂隙通道和破碎岩体孔隙... 针对覆岩采动破坏含水层的生态修复难题,以化学沉淀物封堵采动导水通道为思路,开展了铁/钙质化学沉淀对采动破坏岩体孔隙/裂隙的修复降渗特性试验。采用单一裂缝岩样模型和石英砂管模型分别模拟地下水在破断岩层裂隙通道和破碎岩体孔隙通道中的渗流状态,通过注入可与地下水发生铁/钙质化学沉淀的试剂,评价沉淀物对采动岩体孔隙/裂隙的封堵降渗特性。结果表明:在为期近42 d的水渗流试验中,两试验模型降渗趋势显著,且均呈现先快后慢的分区降渗特征。裂隙岩样模型选用铁质化学沉淀进行封堵降渗,绝对渗透率由初始的15.1μm^2降低为0.01μm^2;试验初期受裂隙面岩石黏土矿物遇水膨胀作用的叠加,降渗速度快、时间短。石英砂管模型选用钙质化学沉淀开展降渗试验,绝对渗透率由初始的62.3μm^2降低为0.1μm^2;由于其宏观孔隙通道尺寸大、初始孔隙率高(32.8%),导致初期快速降渗阶段持续时间明显偏长,且试验末期对应绝对渗透率值也相对偏大。试验结果证实了铁/钙质化学沉淀对采动破坏岩体孔隙/裂隙的封堵修复效果,同时也为利用化学沉淀方法进行采动覆岩导水通道封堵的含水层生态修复研究与实践提供了重要参考。 展开更多

关键词 含水层修复 铁/钙质化学沉淀 裂隙岩体 石英砂管 自修复 降渗特性

下载PDF 职称材料

煤矿巷道支护领域知识图谱构建 被引量：13

20

作者 吴雪峰 赵志凯 +2 位作者 王莉 翟勃 王卫龙 《工矿自动化》 北大核心 2019年第6期42-46,共5页

针对煤矿巷道支护专家系统知识内容有限、知识难以融合共享、无法从非结构化数据中挖掘相关知识等问题,构建了煤矿巷道支护领域知识图谱。首先通过设计领域概念、关系及属性对煤矿巷道支护领域知识建模;然后从煤矿巷道支护领域结构化、... 针对煤矿巷道支护专家系统知识内容有限、知识难以融合共享、无法从非结构化数据中挖掘相关知识等问题,构建了煤矿巷道支护领域知识图谱。首先通过设计领域概念、关系及属性对煤矿巷道支护领域知识建模;然后从煤矿巷道支护领域结构化、半结构化、非结构化数据源获取知识,并基于深度学习模型BI-LSTM-CRF进行实体识别;最后利用图数据库Neo4j存储煤矿巷道支护领域知识,形成煤矿巷道支护领域知识图谱。煤矿巷道支护领域知识图谱可进一步提升煤矿巷道支护设计和管理效率,为煤矿巷道支护智能化管理提供知识支持。 展开更多

关键词 巷道支护 知识图谱 支护专家系统 语义 知识库

下载PDF 职称材料