深部强冲击厚煤层开采上、下解放层卸压效果相似模拟试验研究

为了研究深部强冲击厚煤层开采上、下解放层的卸压效果,采用相似材料模拟试验的方法,通过监测解放层开采过程中及稳定后被解放层应力变化情况,分析应力变化规律,计算下解放层下部合理卸压角,确定了被解放层下平巷的合理位置;比较两次开采上解放层模拟试验的卸压程度,确定了上解放层工作面的合理位置;证明了开采下解放层后,被解放层上平巷附近区域仍是高应力集中区,易发生冲击地压,而开采上解放层后,该区应力明显减小,说明上解放层卸压效果明显;验证了井下发生大能量冲击地压之前,地表沉降出现"反弹"的异常现象。该研究为工作面开采设计提供理论指导,对防治冲击地压具有重要的现实意义。

智能矿山大数据的地学信息挖掘与知识发现:以河南上房沟钼(铁)5G^(+)矿山为例

21世纪工业4.0促进了智能矿山诞生,智能矿山的地质、勘探、采矿、选矿、环境、测绘等多学科数据集构成了矿山大数据,从而促进了地球科学的数字化、信息化和智能化迅速发展。本文以河南上房沟钼(铁)矿床5G^(+)智能矿山为例,开展矿山大数据的地学信息挖掘,以凸显新工科多学科融合研究,取得了创新性成果与一系列新的地学知识发现。具体内容概括如下:(1)根据“斑岩-夕卡岩”矿床理论和找矿矿物学方法,利用钻孔数据集和露采场大比例尺填图及镜下鉴定分析,查明并构建了矿区主矿种与潜在矿种的时空三维模型,新发现了NE向构造赋矿地段、贯入式赋矿地段;(2)利用无人机遥感与地面高光谱短波红外和长波红外技术,识别并建立了矿区20多种主要蚀变矿物并构建了三维多参数矿物模型;(3)运用地球化学XRF测量和微区原位测量技术,建立了高光谱匹配的样品数据集,研发了矿区岩矿石有用和有害元素双矩阵制图软件,实现了传统地质统计学(高斯模拟、克里格插值)与机器学习(深度学习)关联的数学建模,复原并查明了2021年3—4月选矿回收率偏低的配矿矿石矿物组合及其缘由;(4)运用矿区选矿工艺矿物学的生产与实验采选矿的多期次多类型数据集(季-月-日的岩粉、泥粉、精矿、尾矿等,>1 800),研发岩粉与矿粉测试技术与分析方法,查明了上房沟钼矿的难选矿石类型及其有害矿物种类。研究结果表明,矿山多元多类型的数据集具有大数据“5V”(volume, variety, velocity, veracity, value)特征,准确管控矿山大数据的动态关联测量、分析与快速、高效评价有利于矿山智能决策和经济效益提高(回收率)。其中,高精度的多参数三维建模不仅能够深层次挖掘岩矿石的地质、构造、蚀变、矿化等信息模型,核实储量/资源量,还能满足第四代工业5G^(+)矿山的实时矿业(real-time-mining)发展的四维管控需求,例如三维空间可视化的地质矿产资源预测与评价及增储、虚拟仿真式的“年-季-月-日”动态配矿采矿、数字孪生的实时选矿等。本项研究成果为智能矿山的地质矿产深层次地学研究提供了借鉴和参考。

融合心电特征提取的矿工疲劳状态识别

疲劳引起的人为失误是事故的主要原因。为准确识别矿工疲劳状态,降低作业风险,利用麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)优化反向传播(Back Propagation,BP)神经网络,构建疲劳识别模型。首先,通过模拟日常作业进行疲劳诱发试验,将OpenBCI Cyton开发套板作为心电信号的采集装置;其次,借助MATLAB对所采集心电信号(Electrocardiogram,ECG)数据进行预处理,基于疲劳等级形成初始样本数据集;进而利用Pan-Tompkins算法进行特征提取;最后,针对特征间皮尔逊相关系数进行假设检验,从而获得优选指标并用于模型训练,经疲劳识别模型得出结果。结果表明,与传统BP神经网络、支持向量机(Support Vector Machines,SVM)、遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化BP神经网络相比,模型准确率分别提高6.25百分点、22.92百分点、2.78百分点,从而为企业作业人员休息制度的制定及完善提供了理论依据。研究结果对于相关便携式精神状态监测硬件研发具有参考价值。

基于Easy5机务维护模拟器系统设计研究

空客A320机务维护模拟器是用于机务工作人员实践培训的模拟训练器,在模拟器仿真系统中可以结合训练课程设置飞机故障,根据仿真系统反馈故障信息查找产生故障的原因,并排除故障。仿真模拟机通过模拟机硬件平台和基于Easy5的仿真系统平台搭建,可满足学员的多种故障培训需求。

基于智能算法的维修生产任务排程研究

目前,我国通用航空产业呈现"爆炸式"增长,"大、中、小"型通航企业数量快速增长,各种通航机型快速引进。与日益激增的飞行器、从业人员以及飞行作业量相比,反观各通用航空企事业单位,目前依然完全依靠人工统计飞行时间来进行第二日飞行计划及近期维修计划的安排。由于人为因素而出现严重的飞行安全隐患。这种简单的生产计划管理方式耗时、耗力且受人为因素和环境因素影响巨大。不但不能满足高速发展的通航航空的需要,更给航空安全埋下了巨大的安全隐患。运用遗传算法对生产运行计划的相关数据进行分析处理,辅助生产运行计划制定人员合理的进行生产排程,获得最大化的飞行安全和飞行效益。

斜井穿越动压冒落带的快速加固技术研究

为了对由采动、构造、水弱化等因素耦合导致的斜井冒顶灾害进行治理,采用复合式化学充填加固材料固结形成人工假顶,使固结材料与冒落岩块粘结成有自身承载能力并有一定强度的完整围岩,并用FLAC3D对充填加固方案进行数值模拟。模拟结果表明:采用复合式化学充填加固方式后,垂直位移降低了85%,充填体强度达到了2 MPa,高于周围泥岩体的强度,治理效果明显。

深部崩落法开采地表沉降特征数值模拟研究

随着矿山开采深度的增加,岩体所处的力学条件变得复杂,深部崩落法开采引起的地表沉陷规律不同于浅部。基于有限差分法和岩石力学理论,研究了崩落法开采过程中,上覆岩层的移动变形规律与应力场分布特征,研究结果可为深部矿体开采岩层移动角及地表沉陷范围的确定提供一定的借鉴。

甘肃省地质工作程度数据管理系统开发

甘肃省地质工作程度数据管理系统以甘肃省已有的地质工作程度数据库资料为基础编制,实现了对数据库数据的表格式筛选查询,管理系统可将筛选查询的结果导出为数据库格式文件或表格文件,也可以直接成图,系统生成的mapgis格式数据文件是带有空间位置和属性数据的文件,属性内容基本包括了该图形数据的主要数据项信息。系统还可将mapgis文件存储到磁盘,利用mapgis软件与任何其它带空间位置(坐标系类型为地理坐标系,以度为单位)的mapgis文件直接套合、叠加使用。

青海省囊谦县觉拉乡朴忽卡铜矿地球化学特征

青海省三江源成矿带是近年来资源评价和矿产勘查的重点,朴忽卡铜矿处在囊谦-杂多铜铅锌成矿带上,区内主要矿产为铜矿,已发现的铜矿化点10处,分布在断裂构造带上,主要与次火山岩密切相关,具有很好的成矿前景,在测区根据铜银铅锌多金属成矿带的地质特征,结合地球化学异常、地质背景发现的铜矿化露头,利用1∶1万地质草测和地表槽探揭露,圈定了矿体,在测区取得了较好的找矿效果。通过对该矿点的地球化学特征叙述,对该区成矿特征进行了初步总结,为该带寻找同类型矿床提供具有参考意义的资料。

多功能控制显示组件仿真研究与教学应用探究

多功能控制显示组件(MCDU)作为飞行控制中重要的控制组件,对于飞行员和飞行管理系统之间建立联系起着重要作用。目前,由于设备的高价值费用,MCDU设备广泛用于我国航空院校教学相对空缺。本文通过对机载MCDU设备的结构及功能逻辑分析,研究开发MCDU仿真组件,将MCDU仿真组件引入课堂教学培训,用于对飞行和机务维修学生培训练习,提高学生课堂内容理解能力,以探究多功能化课堂教学培养模式。

飞机的电制动刹车浅析

刹车系统作为飞机不可或缺的一部分对飞机的安全有着极其重要的影响。由于液压驱动刹车存在的缺陷,长期以来又无法有效改进,因此有必要研制一种新的控制方法来取代传统的液压驱动控制。目前国内外正积极研制新一代的刹车系统——电制动刹车系统,它用机电作动机构取代现有刹车系统的液压作动机构,不再需要管道、泵和阀等液压组件,各种信号都通过电缆传输,对刹车系统的监控更为简单和直观,从而实现节油、节约成本和避免人为差错。

冲击地压的应力增量预报方法

采用覆岩空间结构运动理论预测了兖州煤业股份有限公司南屯煤矿9303孤岛放顶煤工作面的岩层运动规律,确定了冲击危险区和危险程度,并对冲击危险区域进行了卸压预处理。在此基础上,在危险区采用"钻孔应力增量、钻屑量和钻屑过程中的动力现象为主要指标"的冲击地压应力增量预报方法,对工作面可能发生冲击地压的位置进行了准确的预测预报。由于提前做好了预先卸压、监测检验和防护,在预测区域内发生2.6级矿震时,成功避免了矿震诱发的冲击地压灾害,实现了"有震无灾"的控制目标。

提高钻孔应力计监测煤岩应力的精度试验

针对钻孔应力计在监测煤岩相对应力中存在的初始压力设置不合理、管线长度差异和煤岩体刚度不匹配等问题造成的测量误差,进行了提高钻孔应力计精度的试验研究。采用以电子液压压力机模拟压力环境,不同介质模拟煤岩体,与不同管线长度的KS和KSE型钻孔应力计组成的不同方案进行试验,记录压力机试验力、位移和应力计压力数据,并对试验数据进行回归分析。试验表明:钻孔应力计合理初始压力的设置可根据煤岩介质的弹性模量估算,不同管线长度条件下产生的测量误差每5 m约为1.3 MPa,获得了钻孔应力计与煤岩所组成系统的刚度估算方法。通过采取这些措施进行相对应力监测,能有效地提高相对应力监测的精度。

地下金属矿无人驾驶电机车多目标调度优化与应用

为了更加合理的利用生产资源,促进矿山企业智能化转型,本文提出了一种无人驾驶电机车调度优化方法。首先,为了优化实际生产中运输成本和运输效率,建立多目标优化模型,并且考虑电机车轨道的限制性和矿石品位需求等约束条件。其次,对NSGA-Ⅱ算法进行改进,增强算法求解的多样性,使用改进后的算法对模型进行求解。最后,将该优化模型在某大型地下金属矿山进行了实际应用,与几种先进算法进行试验对比。从试验的结果来看,改进后的算法能得出有效解,可以给企业的调度过程提供有效的参考,在与其他算法的对比中也可以分析出改进后的算法得出的解更加合理。

无线多通道声发射监测系统优化与应用

针对三道庄露天矿无线多通道声发射监测系统的供电和信号接收等方面存在的不足,进行监测供电系统和信号转发方式优化研究。根据监测系统供电需求、矿区位置、天气等因素,计算确定太阳能电池板合理功率;通过两阶段供电系统的研制、优化与现场试验,证明了供电与监测集成系统能够稳定运行,说明蓄电池电容和电池板功率是匹配的,供电系统方案设计是合理的;该系统的研制与应用,有效地减少监测人员劳动量,降低人员及车辆在空区上方作业频率,提高生产作业安全性,社会效益和潜在经济效益明显。信号转发方式的优化,解决了远距离或异常区信号无法接收的难题,提高了地压监测的实时、准确和全面性。

尾矿库资源调查方法探讨与实践

根据尾矿库特点及选厂生产情况,总结归纳了尾矿堆存量调查主要方法、尾矿品位调查主要方法,分析了各类方法适用条件、优缺点。结合某钼钨型尾矿库实际情况开展了尾矿资源调查方法应用实践工作。在该案例中采用生产能力估算法、生产报表统计法、几何计算法等尾矿库调查方法测算某尾矿库堆存尾矿量,利用洛阳铲取样化验法对尾矿钨品位进行调查,最终核定该尾矿库截至2015年6月尾矿堆存总量为2 215.1万t,其中已回收白钨尾矿量为1 029.25万t;未回收白钨的尾矿量为1 185.85万t,钨品位为0.09%,钨金属量为10 618 t。尾矿库资源调查可为尾矿资源二次开发利用评估和方案设计等提供依据。

基于边缘轮廓特征的双光图像配准算法

红外与可见光图像作为常见的多模态图像配准,被广泛地应用在医疗、农业自动化、材料检测等多个领域。同时图像配准作为图像融合的前置条件之一,在一定程度上对融合图像的精度和融合效果有着较大的影响。但由于红外与可见光图像自身的成像原理的不同,对应的图像分辨率、灰度值差异较大,导致红外与可见光图像在匹配时较为困难。为解决上述问题学者们提出了许多方法。这些方法基本可以归纳成三类:基于神经网络、基于图像区域和基于图像特征的方法。目前,红外与可见光图像配准一般采用的是基于图像特征的方法。如李晖晖,郑平,杨宁等人提出的基于SIFT特征和角度相对距离的图像配准算法;许金鑫的基于斜率一致性的电气设备红外与可见光图像配准方法;还有汪鹏的利用图像Canny边缘特征进行红外与可见光图像配准的算法。

矿山微震监测数据应用与研究

随着采深增大,某矿山地压问题逐渐凸显,开采中出现顶板冒落、矿柱片帮等岩体动力灾害,同时存在周边矿山越界开采活动,不明采掘作业影响矿岩结构系统稳定性。为此矿山建立了一套微震监测系统,通过数据处理辨别并定位微震与爆破事件。以某时段监测数据为基础,总结了岩体破裂活动时空活动规律,分析了采区围岩的应力分布特征,掌握了越界开采作业时间与位置,本监测分析方法可在今后矿山地压管控中应用与推广。

露天矿崩落法处理复杂空区后的安全评估方法

露天矿崩落法处理大型复杂空区后需进行安全分析。结合某露天矿多年采空区治理的实践,提出了待评估区的分区原则,分区内已处理空区塌实程度的分析方法,分析了下部空区稳定性的主要影响因素,制定了半定量的崩落法处理空区后的安全评估标准,该标准以处理空区塌实程度、下部空区稳定性影响因素、虚渣厚度等指标为基础,共有19种不同情况的指标组合,对应着安全、相对安全、相对危险、危险、极危险等五大类危险程度。结合空区实例,应用新提出的安全评估方法对处理后的E区1334复杂空区进行危险程度评估,该爆区共分为49个分区,从塌实程度分析,41个分区塌实或基本塌实,4个分区局部未塌实,4个分区未完全塌落;从危险程度评估,该爆区共有16个安全分区、4个相对安全分区、3个相对危险分区、14个危险分区、12个极危险分区;不同的充填图案分别代表充填爆区内每个分区的危险程度,可直观显示不同区域的危险程度和范围;安全评估可为后期资源的安全回收提供可靠的依据,E区1334爆区已累计成功回收矿石量300万t。

多金属尾矿库资源量调查方法

针对尾矿库尾砂堆积特点,创新地提出了尾矿库资源量调查新方法,即采用洛阳铲在尾矿库坝头和坝面位置合理取样,化验分析坝头区域粗粒区尾矿样品位和坝面位置纵线方向取样孔品位,并拟合分析坝顶面纵向品位的分布曲线,确定待回收矿物粗粒区品位和平均品位的比例关系,据此对每级子坝粗粒区尾矿样品位进行修正,确定每级子坝平均品位,最后根据水平断面法、横剖面法或三维实体模型法计算被调查尾矿库每级子坝堆存的尾矿量,分析待回收矿物资源量情况。该方法成功应用于尾矿库A和尾矿库C的资源量调查实践,确定了尾矿库白钨回收分界线,未回收白钨的尾矿库量,钨平均品位,钨金属量,已回收白钨的尾矿量等,为尾矿库开发利用前进行的可行性研究和经济评价提供可靠的资源量数据。该方案解决了尾矿库资源调查难题,新方案与地质钻机勘探尾矿库方案相比,具有操作简单、适用性强、精度高、勘探成本低等优点。