一种基于改进ORB和PROSAC特征点匹配的V-SLAM算法

随着机器视觉的高速发展,视觉同步定位与地图构建(visual simultaneous localization and mapping,V-SLAM)成为室内定位、导航应用的研究热点。针对传统ORB算法提取特征点分布不均匀的问题,在前端采用四叉树算法管理特征点,实现特征点均匀化分布,并结合渐进抽样一致性(progressive sample consensus,PROSAC)算法剔除误匹配特征点;在后端,采用构建词袋(bag of words,BoW)法对关键帧进行回环检测,判断帧与帧之间是否存在回环,并采用光束平差(bundle adjustment,BA)法进行相机位姿优化,修正相机位姿。在图像特征点提取和匹配实验中,通过与传统ORB算法及其他方法对比,证明本文算法具有较好的运算效率。与ORB_SLAM-modified算法进行轨迹对比实验,分析生成的点云图,结果表明,本文算法具有较高的可靠性和精确度。

类陷落柱介质渗流突变机制试验研究

岩溶陷落柱是内部结构杂乱无章的特殊地质构造,易成为隐伏于煤层底板下的垂向导水通道,是华北地区石炭二叠系煤田的重大安全隐患。在采动影响下,底板隐伏陷落柱的突水通道通常由底板破坏带和陷落柱共同组成,为了研究其渗流突变机制,利用自行研制的破碎岩体渗透性试验系统,对不同底板破坏带条件下,隐伏陷落柱的渗流特性进行了试验研究。研究结果表明:渗流突变发生的根本原因是大颗粒流失导致破碎岩体孔隙结构改变;发生渗流突变时,流速随渗流边界孔隙直径的增大而增大,同时试样的初始孔隙度均大于0.21;未发生渗流突变时,渗流边界对渗流无显著影响,并且试样的渗透率随孔隙度的增大而增大,渗透率比和孔隙度比存在幂函数关系;非Darcy流β因子为负是渗流突变发生的充分必要条件,非Darcy流β因子的大小决定渗流突变的剧烈程度。

远距离下保护层开采煤岩体变形特征

依据淮南矿区某矿的地质采矿条件制作模型,进行物理模拟试验,研究下保护层煤层工作面推进过程中,采动覆岩结构运动规律、采动裂隙动态演化与分布特征及被保护层煤层的应力变化和膨胀变形等规律.研究表明,在下保护层开采过程中,开采离层裂隙可发育到约100 m高,采裂高厚比达44;被保护煤层沿走向卸压保护范围达到30 m以上、卸压保护角为54°;在采空区四周形成一个离层裂隙发育的"O"形圈,其周边宽度约34 m;被保护煤层的卸压瓦斯可通过它被抽采出来.

考虑蠕变与渗流作用的软土基坑开挖模拟研究

为研究渗流与蠕变的相互耦合作用对软土基坑开挖的影响,文章以深圳地铁11号线前海湾站基坑工程为背景,基于FLAC3D中的渗流和蠕变分析模式,对不同计算条件下软土基坑的桩后水压力、桩位移、地表沉降以及坑底隆起等的变化规律展开研究。研究结果表明:(1)渗流和蠕变作用均会对基坑开挖变形产生较大影响,只有综合考虑这两者间的相互影响,才能保证基坑开挖模拟计算结果与实际相符合;(2)基坑开挖过程中,基坑两侧桩最大位移值和位置都与开挖时间呈指数衰减关系,而基坑两侧地表最大沉降除会在每次降水过程中急速增大外,其余时段则与开挖时间保持相对缓慢的线性增长关系;(3)随着潜水水位埋深的增加,基坑两侧地表最大沉降和桩体最大位移都将线性减小。

深埋矩形软岩巷道变形破裂规律研究

为研究深埋矩形软岩巷道的变形破裂发展演化规律,以一条泥岩巷道的地质条件为依据,采用PFC2D离散颗粒元软件,首先通过单轴和三轴压缩数值模拟试验确定泥岩颗粒及胶结物的细观参数;然后在此基础上,考虑泥岩颗粒及孔隙结构的排列分布情况,分析得出泥岩不同细观结构条件下深埋软岩矩形巷道周边围岩变形破裂的空间分布模式及其发展特点。结果表明,1)岩体细观颗粒在空间上的不同排列顺序,将导致深埋矩形软岩巷道围岩发生非对称变形破裂现象,且分别出现3种和5种截然不同的破裂和变形模式;2)深埋矩形巷道围岩的破裂扩展过程为:先在浅部薄弱处随机出现微小裂纹;之后这些裂纹逐步贯通形成多条由巷道表面引出的剪切滑移带;随着剪切滑移带的扩展延伸,巷道顶底部和两帮的破裂带开始相互交叉,最终将整个巷道围岩分割形成网状的分区破裂区域;3)在不同开挖时段,深埋矩形巷道围岩的径向位移都大致与其距巷道表面的距离呈指数衰减关系,且顶板浅部围岩的平均位移明显大于两帮;4)矩形巷道表面岩体最大位移在矩形四边中点处出现的概率很小,在矩形四个角点附近约0.25 m范围出现的概率最大;5)随开挖时步增加,深埋矩形巷道围岩裂纹总数和位移均呈指数衰减。

漳村煤矿1312工作面顶板突水原因分析

漳村煤矿1312工作面在回采过程中发生间断性涌水,但依据经验公式计算顶板断裂带高度并未发育到含水层。通过分析顶板水文地质条件,运用RFPA数值模拟与现场实际探测研究顶板导水裂隙带发育规律。结果表明:①经验公式计算得到的顶板导水断裂带最大高度为45～58 m,与RFPA数值模拟得到的95 m相差较大,顶板亚关键层薄以及距3煤顶板距离小于58 m是使得裂隙带发育偏高的主要原因;②现场探测测得顶板裂隙带发育高度约为96 m,与RFPA模拟相符合;③关键层与含水层空间位置及岩层分布规律决定了工作面回采顶板会发生间断性涌水以及滞后涌水。

非轴对称荷载作用下圆形巷道滑动失稳破坏分析

为有效评估巷(隧)道围岩在掘进过程中的整体稳定性,在圆形巷道经典弹塑性模型基础上,引用边坡失稳判定方法,建立圆形巷道顶底部岩体的滑动失稳破坏模型,编制一个能够对该模型进行自动快速反演分析的计算程序。自动反演分析结果表明:(1)为准确判断巷道顶底部岩体的稳定性及滑动位置,不能对推导出的巷道失稳破坏模型公式进行简化计算;(2)圆形巷道的整体稳定性将随计算厚度的增加、侧压力系数的增大以及竖向应力的减小而逐渐增大;(3)建立的滑动失稳破坏模型不仅能够定量和定性分析巷道岩体的整体稳定性,而且还能确定巷道周边岩体潜在或真正的滑动面位置。

动压煤巷三维支护围岩稳定性分析

在探讨三维锚索作用机理的基础上,利用非线性离散元软件UDEC模拟了巷道在锚网支护、锚网索支护、三维支护等3种支护条件下围岩的变形及应力分布特征。模拟结果显示,高应力动压巷道采用三维支护时,顶板下沉量和两帮移近量分别为116.4、251.3 mm,比采用锚网索支护减少了17.9%和8.1%,这说明三维支护不仅在控制顶板下沉量方面非常优越,且能很好地控制两帮移近量;同时三维支护提高了顶板的水平压应力,使巷道围岩应力得到明显的改善,有效地阻止了巷道围岩的变形。

孔隙数量及空间分布对砂岩三轴抗压强度影响分析

为了弥补三轴压缩状态下孔隙岩石三维建模的缺陷,以砂岩为研究对象,通过对取样砂岩加工的标准圆柱试样进行试验,得到砂岩的力学参数及孔隙率,使用FLAC3D软件及自带的FISH语言建立与实际砂岩孔隙率相等的砂岩标准圆柱试样随机孔隙模型。以此模型为基础,应用数值模拟试验方法,通过三轴模拟试验进行孔隙数量和孔隙空间分布对孔隙砂岩强度影响的研究。结果表明:随着孔隙数量增加,孔隙率增大,砂岩三轴抗压强度降低,同一围压下的三轴抗压强度呈现指数递减趋势,并得出了拟合公式;孔隙率不变时,不同孔隙空间分布模型的三轴抗压强度误差在5%以内,即可认为孔隙空间分布对砂岩三轴抗压强度没有明显影响。研究结果可为孔隙岩石三轴抗压强度评价提供参考。

采空区围岩水流场特征研究

运用RFPA2000数值模拟软件,建立了采空区端部突水流场计算模型,分析了综放采场覆岩破断过程中采空区竖向流场特征、水平流场特征和流场流速分布规律。研究表明,当隔水层被破坏后,顶板水沿裂隙通道涌向采面。随着工作面的继续推进,涌入工作面的水量逐渐减小,采空区中部的流速逐渐减小,突水部位进一步向采空区前后两侧收缩,工作面突水流速与承压水的压力成正比。当首次周期来压后,随着工作面的推进,上覆岩层垮落、离层高度上升,采空区压力呈现中间高两侧低的趋势,致使周边较疏松,形成"O"形圈;它是水流的主要通道,其宽约为20m。

淋水条件下弱胶结软岩巷道变形破坏特征与支护技术

为研究淋水条件下弱胶结软岩巷道合理的支护技术,以色连二矿12307回风巷为背景,考虑弱胶结砂质泥岩强度和体积随淋水时间的变化,对其在"锚带网索梁"支护条件下的应力、变形以及塑性区变化特征展开数值模拟研究,并提出了支护改进措施。研究结果表明:"锚带网索梁"支护条件下,受淋水影响,弱胶结软岩巷道围岩径向位移将随着巷道向前掘进而呈指数衰减方式持续增长,最终其顶底板、两帮移近量将分别达750、200 mm;进行"增加锚杆长度、改金属网为钢筋网喷射混凝土、顶板以及两帮进行锚索加强"支护改进后,弱胶结软岩巷道围岩径向位移最大仅为29.0 mm,而塑性区破坏深度则都基本稳定为3.0 m,有效地保证了巷道安全。

工作面过断层静态致裂技术参数优化研究

静态致裂技术在煤矿开采中应用日益普遍,但不同的致裂参数对岩体致裂效果影响较大。为了设置合理的静态致裂参数,确保工作面顺利通过断层坚硬岩体,以郭家湾煤矿51106综采工作面过小断层为例,首先,通过力学理论分析静态破碎剂致裂机理;其次,采用数值模拟方法定性定量分析不同致裂孔的布置方式、直径、孔距与孔径比,以及不同岩体边界条件对粉砂岩破碎效果的影响。结果表明:岩体在静态致裂过程中以拉伸破坏为主,中间夹杂少量剪切破坏;当致裂岩体顶面以及两侧均为自由面时,其3项致裂效果指标均最高,静态致裂效果最好;在致裂孔钻孔成本和施工难度随直径变化不大的情况下,随着致裂孔直径增大,单位面积岩体的相邻致裂孔贯通率、开裂率和损伤率均逐渐增大,且增大越来越快;从性价比和岩体致裂开采考虑,最合理的致裂孔孔距与孔径比为6~7。

基于板壳理论的隐伏陷落柱突水煤层底板破断机理研究

为揭示陷落柱突水时煤层底板的破断机理,基于板壳理论和断裂力学理论,建立隐伏陷落柱突水煤层底板的破断力学模型,研究陷落柱突水时煤层底板裂纹的扩展机理,得到底板内应力分布情况和裂纹应力强度因子。结果表明:横向荷载作用下,煤层底板内的应力与煤层底板厚度呈负相关,与距离中面的位置、半径和水压呈正相关;在含有裂纹的煤层底板中,随着底板厚度增加、裂纹增长和底板半径减小,裂纹越难扩展。利用理论结果分析淮南矿业(集团)有限责任公司张集煤矿"2·18"特大突水事故煤层底板破断机理,分析结果与现场实际情况相符。

煤层底板隐伏陷落柱渗流演化模型试验研究

煤层底板隐伏陷落柱突水具有隐蔽性和突发性,是我国华北地区煤矿安全生产的重要隐患。为解决此类生产安全隐患,采用自主研发的煤层底板隐伏陷落柱渗流演化模型模拟试验系统对3组含不同陷落柱的试样进行试验,测试启动水压梯度、孔隙水压、流速等渗流关键参数,分析渗透压差-流速、孔隙水压-扩散半径的关系,并开展非达西流特征研究,结果表明:模型试验的启动水压梯度为0.60~1.57 MPa/m;渗透压差-流速、孔隙水压-扩散半径的关系均表现出非达西流特性;双曲线形式的孔隙水压系数与扩散半径拟合度较好;陷落柱渗流演化模型试验的非达西流β因子均为负值。

陷落柱填隙物相似材料制备及渗流特性测试

为了制备“高耐水性、低强度、高渗透率”的陷落柱填隙物相似材料,利用水泥、风积沙、粘土、滑石粉等制备了多组试验样品,经过27 d的浸水养护,选出3组“高耐水性”材料开展单轴压缩试验和渗透试验。3组试样的单轴抗压强度均小于0.5 MPa,满足“低强度”的要求。2号和3号试样的渗透率处于10-13 m 2数量级,达到“高渗透率”的要求。

司马煤矿陷落柱X3探测及防治方法研究

随着煤矿开采不断向深部延展,司马煤矿1211风巷掘进过程中揭露陷落柱X3,为了保证煤矿安全生产,采用物探、化探和钻探相结合的方法探测其富水性和充水水源规律,并有针对性地提出治理方法,可为相近工程提供借鉴和参考。

坚硬顶板多层次立体化水力压裂技术研究

陕北侏罗系煤田坚硬顶板普遍存在,导致煤矿井下工作面初次来压步距大(40~70 m),易发生冲击矿压灾害事故,采用水力压裂技术进行切顶卸压可以有效减小工作面初次来压步距,进而避免发生冲击矿压灾害事故。为此,在总结我国现有水力压裂技术在煤矿井下工作面初采初放应用经验的基础上,提出坚硬顶板多层次立体化水力压裂技术,使用自主研发的钻割一体化设备,实现高效快捷的压裂孔定向割槽,并在陕西延长石油矿业有限责任公司魏墙煤业公司1313工作面开展水力压裂初采初放现场试验。观测结果表明,水力压裂处理后1313工作面直接顶初次垮落步距为9.6 m,老顶初次垮落步距为19.2 m,且冒落后的老顶完全充填采空区,大大降低了工作面老顶突然垮落造成的“飓风”性冲击灾害。

煤炭资源税改革的影响分析

阐述了2014年我国进行煤炭资源税改革的背景及煤炭资源税从量计征方式的影响,阐述了改革后从价计征的影响,比较并提出了政策性建议和总结。

基于煤电企业博弈的煤炭资源税改革效应分析

自我国煤炭资源税从从量定额征收方式改为从价定率征收方式以来,煤炭资源税税率提升,煤炭企业资源税税负增加,燃煤电力企业作为煤炭企业最主要的下游企业也受到了一定的影响。随着煤炭市场供需情况的不断变化,煤炭企业和燃煤电力企业会动态博弈定价。基于斯坦科尔伯格模型建立煤电企业两阶段完全信息动态博弈模型,对比分析煤炭资源税从价计征改革前后煤炭的价格、交易量以及两类企业的收益变化,并结合典型上市煤炭企业与燃煤电力企业实际经营指标的变化,分析煤炭资源税改革对煤炭企业和燃煤电力企业的影响。

煤炭资源税的税收转嫁效应研究

选取煤炭资源税为研究对象,以煤炭企业和燃煤电力企业为载体,在分析煤电市场结构的基础上,通过扩展型线性支出系统和柯布-道格拉斯生产函数分别构建需求弹性和供给弹性测量模型,结合煤炭资源税的税收政策和实际征收情况,分析煤炭资源税的税收转嫁效应,进而对煤电企业的发展提出相关建议。研究发现,价格变动是煤炭资源税转嫁产生的最直接效应,煤炭资源税每增加1元,煤炭价格要上涨0.69元,电力价格要上涨0.55元;由于煤炭企业不能将税收全部转嫁出去,无法转嫁的税收必然会影响到煤炭企业的产出,使得煤炭供给量下降。