基于图像分析的掘进工作面粉尘颗粒检测方法

基于光散射原理测定粉尘质量浓度只能定时定点手动检测,实时性差,且只能检测出粉尘质量浓度,并不能给出粒径分布范围。目前基于图像分析的粉尘颗粒检测研究主要是针对粉尘质量浓度或粒径分布进行单方面研究,并不能实现粉尘质量浓度和粒径分布范围的同时检测。针对上述问题,提出了一种基于图像分析的掘进工作面粉尘颗粒检测方法,探究图像特征与粉尘质量浓度、粒径分布间的关系。通过粉尘样本收集及图像采集装置,采集粉尘颗粒图像并获取采集图像时的粉尘质量浓度。编写粉尘样本图像处理算法,提取图像的灰度特征、纹理特征、几何特征相关参数。对提取的图像特征与实测粉尘质量浓度进行相关性分析,选取相关性较大的图像特征作为参数建立回归数学模型。提取粉尘颗粒对象像素点个数,结合转换系数,基于几何当量等效面积径计算粉尘粒径大小及分布范围。实验结果表明:实测粉尘质量浓度与建立的图像特征多元非线性回归模型数学模型计算值间的平均相对误差为12.37%,标准实测粒径与几何当量等效面积径得到的粒径分布间的最大相对误差为8.63%,平均相对误差为6.37%,验证了基于图像特征的粉尘质量浓度回归数学模型和基于几何当量等效面积径分布数学模型的准确性。

基于调整局部滤袋渗透率的袋式除尘器流量分配方法

矿山开采、矿石破碎等过程产生大量粉尘,袋式除尘器是去除含尘气流中颗粒物的有效设备。袋式除尘器在运行中存在滤袋过滤风量分配不均问题,现有增加导流板的方式增加了结构的复杂性。为解决中箱体下进风袋式除尘器滤袋质量流量分配不均的问题,提出一种基于调整部分滤袋渗透率的滤袋质量流量均匀分配方法。首先,选择Realizable k-ε双方程模型进行模型袋式除尘器流场的数值模拟,通过数值模拟结果与模型实验的结果对比验证了模拟方法的正确性;然后建立安装160条滤袋的中箱体下进风除尘器几何模型,利用数值模拟方法分析了0.5~1.2 m/min过滤风速下除尘器内流场特征、滤袋的质量流量分配规律和均匀性;最后以1 m/min过滤风速下滤袋质量流量分配不均问题为例,设计了减小质量流量大的出口侧滤袋渗透率的方法;并根据达西公式和滤料阻力计算公式,给出了渗透率与滤料厚度、纤维直径和填充率之间的关系。结果表明:本研究模型下,过滤风速增高会使滤袋质量流量分配更不均匀,除尘器出口侧滤袋的质量流量逐渐增大;将流量偏大区域的8~10列滤袋的渗透率由2.0×10^(−11) m^(2)减小到1.7×10^(−11) m^(2),可使滤袋质量流量分布均方根偏差由0.158降低到0.099,且除尘器初始阻力的增长仅为6.1%,方法具有可行性。在滤料制作过程中可进行滤料渗透率的调整,故通过调整局部滤袋渗透率使滤袋质量流量分布均匀的方法可行。

煤矿综掘工作面长压短抽除尘性能与尘源移动路径关系

长压短抽通风除尘是净化煤矿综掘工作面掘进区域高质量浓度粉尘的有效方法之一,特别是压抽配合产生的局部流场有利于对呼吸性粉尘的除降,而产尘源位置的动态变化对该方式除尘性能的影响不甚明晰。通过考虑产尘源位置沿横、纵2种方向的运动路径及往复次数,基于长压短抽试验平台设计了4种尘源移动路径,结合对长压短抽通风系统参数的调控,测试分析尘源在不同运动工况下对空间粉尘质量浓度、粉尘粒径质量浓度和粒径分布的影响。结果表明:在相同的通风参数下,横向路径对司机和行人呼吸带位置造成的粉尘质量浓度均低于纵向;而在横向路径中,当压风筒位于靠近抽风筒一侧且压风口位于司机前方约1 m区域时,司机与行人呼吸带位置的PM1、PM2.5和PM10粉尘粒径质量浓度最低,通风除尘效果最好。空间粉尘扩散表现为:粒径小于2.5µm的颗粒极易跟随抽风流场被抽尘口收集净化,而粒径大于10µm的颗粒则会从产尘源和抽尘区域逃逸到司机及其后方区域,并以自然沉降为主。基于前期试验所得最优尘源移动路径与通风参数,在陕北某煤矿2304综掘工作面开展现场试验。结果表明:横向路径下司机位置和行人呼吸带位置的总粉尘质量浓度分别降低至85.6 mg/m^(3)和21.9 mg/m^(3),降尘率最高达到76.9%;呼吸性粉尘质量浓度分别降低至15.3 mg/m^(3)和10.5 mg/m^(3),降尘率最高达到85.2%,除尘性能明显提升。

岩体临空面块体振动响应规律研究

结构面是控制岩体工程局部稳定的关键因素之一,查明结构面赋存及组合状态是岩体稳定性分析的前提条件,目前常采用地质调察的方法,由于勘察手段的局限性,存在遗漏时常需要补充勘察,成本耗费高。通过开展室内试验,对结构面模型的表面振动响应规律进行了研究,研究表明:对于单结构面模型,结构面前方的质点振幅存在增幅效应,对于由两条结构面切割的块体模型,仅在远离动力输入侧的结构面前方存在振幅放大效应。在试验成果的基础上开展了数值模拟分析,分别对不同结构面倾角的岩体模型进行计算,结果表明:相对于萨道夫斯基经验公式得到的振动衰减规律,当结构面与爆源方向地面夹角θ值小于90°时,结构面前方的振动波入射区域质点振幅存在明显放大效应,结构面后方质点振动幅值则显著衰减。随着结构面与边界面夹角θ的减小,结构面前质点峰值振速增幅率逐渐增大,并在θ=20°时波幅放大2.8倍。通过合理布置爆破振动监测测点,这一规律为爆破工程中识别结构面及块体提供判据。

口罩污染物苯甲醛的光化学氧化反应的直接质谱监测

苯甲醛化学性质活泼,是口罩原料及制造过程中容易产生的有机污染物。本文采用直接质谱技术监测口罩中苯甲醛在光照与臭氧条件下发生的光化学氧化反应中间体及产物,并用全二维气相色谱-质谱进行验证,探究苯甲醛的光化学反应和氧化反应机制。结果表明,经日光照射、紫外光照射或臭氧处理之后,口罩污染物苯甲醛可以生成二苯甲酮、4-戊烯酸、苯甲酸甲酯和苯甲酸等产物和中间体。口罩中苯甲醛的光化学氧化过程的质谱监测,有望为不同环境条件下口罩污染物的研究与控制提供新途径。

基于FLUENT的综掘工作面粉尘质量浓度变化规律模拟

我国煤矿粉尘危害严重,综掘工作面是重要产尘地点。通过应用fluent对辛安煤业有限公司1402综掘工作面粉尘进行数值模拟,得出了该工作面粉尘的运移规律。研究显示,综掘工作面的粉尘质量浓度最大,综掘机附近粉尘质量浓度不稳定,掘进机以后粉尘质量浓度随离工作面距离的增加而减小。提出了在掘进机附近设喷雾降尘的技术措施。

庞庞塔矿回采工作面中深孔爆破技术研究及应用

庞庞塔煤矿5-109工作面在回采过程中揭露断层,严重影响工作面推进速度。为解决过断层采煤机割岩难题,提出采用中深孔预裂爆破技术对断层岩体提前弱化,以满足采煤机快速切割岩体的强度需求。针对5-109切巷地质条件设计了预裂爆破技术参数,并进行了现场应用。现场应用结果表明,预裂爆破方案设计合理,断层岩体得到有效弱化,采面日进尺提升超过90%,采煤机截齿损坏率降低了70%。

某综采工作面破碎顶板注浆加固技术研究

综采工作面遇地质构造时,受构造应力和采动影响,采场煤壁和顶板常出现片帮、冒顶现象。某综采工作面过火成岩和断层构造期间,顶板破碎,易发生冒顶、片帮事故,通过分析顶板事故原因和注浆加固作用机理,结合现场实际工作条件,对工作面冒顶片帮严重区域采取马丽散化学注浆加固、充填方案。实践证明,通过对构造破碎带区域的注浆充填、加固,改善了采场破碎煤岩体的物理力学性质和煤体的整体性,工作面最大片帮深度由1.8 m降低至0.4 m,最大冒顶高度由2.9 m降至0.6 m,提升了工作面回采安全性和高效性。

羟基化多壁碳纳米管固相萃取-液相色谱-串联质谱法测定儿童面霜中13种内分泌干扰物迁移量

建立了测定儿童面霜中13种内分泌干扰物迁移量的分析方法。样品经氨水/乙腈溶液(1∶9,V/V)超声提取,提取液稀释后经羟基化多壁碳纳米管固相萃取柱富集和净化,采用液相色谱-串联质谱负离子模式进行分析,基质外标法定量。在最优实验条件下,13种内分泌干扰物在各自的质量浓度范围内线性关系良好,相关系数(r)为0.9915~0.9996,检出限为0.3~1.5μg/kg,定量限为1.0~5.0μg/kg,在高、中、低3个加标水平下,13种内分泌干扰物的加标回收率为81.5%~109.4%,相对标准偏差为1.9%~9.2%。该方法操作简单、选择性好、检出限低,适用于儿童面霜中内分泌干扰物迁移量的测定。

融合人脸图像深度和外观特征的BMI估计方法

身体质量指数(BMI)是人类健康重要指标。从2D正脸图像中估计3D人脸信息并提出一个端到端BMI估计框架,以进一步提高BMI估计性能。首先,计算人脸468个3D关键点,并根据关键点相对头部质心的深度绘制深度人脸图;其次,提取人脸图像的方向梯度直方图(HOG)并可视化以表示外观特征;最后,利用卷积神经网络(CNN)VGGNet、ResNet分别对深度人脸图和HOG进行特征提取,并使用Hadamard积融合2个骨干网络的特征以估计BMI。与目前已有方法的对比实验中,本文提出方法在2个公开数据集上的整体平均绝对误差(MAE)分别比最优结果低0.38和1。上述实验结果证明了本文提出的融合3D人脸图像深度和外观特征的BMI估计方法的有效性。

Characterization of Carbon Plasma Evolution Using Laser Ablation TOF Mass Spectrometry

In this work, a time-of-flight （TOF） mass spectrometer has been used to investigate the distribution of intermediate species and formation process of carbon clusters. The graphite sample was ablated by Nd：YAG laser （532 nm and 1064 nm）. The results indicate that the maximum size distribution shifted towards small cluster ions as the laser fluence increased, which happened because of the fragmentation of larger clusters in the hot plume. The temporal evolution of ions was measured by varying the delay time of the ion extraction pulse with respect to the laser irradiation, which was used to provide distribution information of the species in the ablated plasma plume. When the laser fluence decreased, the yield of all of the clusters obviously dropped.

隧道掌子面节理点云识别及微服务模块开发

快速识别岩体隧道掌子面不连续面的点云信息并解译其几何与力学参数是实现隧道远程诊断的重要基础。目前基于数码相片的三维点云识别严重依赖商业程序,本文基于计算机视觉开源框架,自主开发了隧道掌子面不连续面点云信息识别的微服务模块。该微服务模块基于Django框架封装,可灵活部署于任一具有微服务架构的隧道安全诊断平台中,根据用户在线输入的不同视角下隧道掌子面岩体相片,可自动识别三维点云并实现三维重构。该微服务模块已部署于同济大学基础设施智慧服务系统(iS3)中,点云识别结果与其他程序进行了对比,结果表明,该微服务模块能满足基本的三维重构功能要求,在点云识别速度方面具有优势,未来在计算精度方面仍存在提升空间。

三维激光扫描在隧洞围岩结构信息获取中的应用研究

针对接触式测量方法无法满足深部高陡岩体结构信息采集的要求,以金川二矿+650 m水平卸载站硐室掌子面为研究对象,采用三维激光扫描仪获取其表面点云数据集,并对点云数据进行处理提取岩体结构信息参数,并利用校核算法与地质测量结果验证数据的可靠性。结果表明:(1)通过对高精度获取的扫描数据进行快速处理,在控制点已知和未知的情况下,均可获取结构面的产状信息,降低了人员获取结构面信息的危险性;(2)利用最小二乘法计算产状、近似平行结构面组间距算法计算间距,以及将实测结构面产状与提取出来的结构面信息做差比较,可知倾向和倾角误差均在±6°范围以内,间距误差在±0.03 m以内,验证了提取数据的可靠性;(3)在金川二矿+650 m卸载站硐室掌子面结构面产状等信息的提取中应用了本文方法,有效识别了结构面产状信息。该项研究工作不仅避免了危险性,而且提高了精度与效率。

煤矿掘进工作面粉尘延时采样测量方法

为研究煤矿掘进工作面采样时刻对滤膜称重法测量长距离巷道粉尘运移情况的影响,结合有限元分析方法提出延时采样法。首先分析粉尘颗粒沿巷道径向的运动模型,然后估算粉尘在巷道中运移所需的时间,制定粉尘质量浓度测量方案,并在煤矿巷道实地测量。结果表明:延时采样法得到不同时间、不同位置和不同作业工况下相同批次粉尘的运移分布情况,而多点同步采样法的不同起始时间的测试结果稳定性差;分析延时采样法的数据发现“尘汇现象”,其导致弱风巷道粉尘质量浓度的每小时增长速率约为扩散至该区域粉尘质量浓度的10%~15%。分析延时采样法在不同工况下的粉尘质量浓度及其对应的尘汇浓度和测量误差,发现新的非截割尘源位置,并计算产尘浓度,为针对性布置和安装巷道降尘设备提供参考依据。

基于掌子面三维几何图像计算J_(v)值的方法研究

为解决传统人工素描的诸多弊端,提出在掌子面三维几何图像的基础上提取掌子面围岩结构面特征。使用相机和激光雷达采集掌子面围岩数据,建立隧道掌子面三维实景模型;基于围岩结构面法向量的差异,在三维模型上对围岩结构面进行识别;采用卷积神经网络算法训练软件基于地质工程师地质素描识别围岩节理迹线;将三维模型识别结果与图像识别训练进行结合判识,实现掌子面围岩节理迹线的自动识别;基于自动识别结果得到掌子面围岩的岩体体积节理数J_(v),从而实现对围岩完整程度的判识。将该方法应用于池黄铁路黄坑隧道和岭上村隧道进行掌子面围岩完整度分析,结果表明:该方法可获取高精度的掌子面三维模型,能够对隧道掌子面围岩的完整度进行快速、准确的判识,实现隧道地质信息编录。

考虑开挖面效应的黏结式锚杆锚固效应分析

【目的】为简化计算,在针对全长黏结式锚杆-围岩支护相互作用方面的理论研究中,通常将围岩视为弹性体、将杆体视为刚性、或将锚杆与砂浆界面接触视为刚性,与实际不相符。【方法】针对于此,根据力学假定提出锚杆-围岩分层简化力学模型,基于岩体屈服准则与流动法则,采用应力平衡与位移协调方程,给出改进的考虑隧道开挖面效应下的锚杆-围岩作用弹塑性解,该解法可用于预测隧道锚杆的受力状态与支护效果。之后,依托隧道工程实例对该解法进行验证,探讨了界面剪切刚度、岩体峰后应变软化特性、锚杆托盘刚度对锚杆支护效应的影响。【结果】在分析中发现,围岩应变软化行为对锚杆支护效应影响较为显著,在锚杆支护设计中应考虑到围岩的应变软化行为。在高应力条件下,锚杆托盘刚度在一定程度上影响了锚杆的失效形式,当远端处于塑性区域内部时,增大锚杆界面剪切刚度可有效加强锚杆控制效果。【结论】研究提供的计算程序可对系统锚杆支护的整体支护效果进行有效预测,为支护结构设计提供理论支撑。

筋膜脂肪蒂螺旋桨皮瓣在面部创面修复中的临床应用

目的:面部术后缺损修复需要充分重视患者的美学诉求,是一项极具挑战的临床工作。本文介绍一种以筋膜脂肪层组织作为旋转蒂的螺旋桨皮瓣及其在面部缺损修复中的运用。方法:2017年4月-2019年12月,笔者科室使用此皮瓣对18例面部良恶性肿物切除患者进行修复,缺损面积1.4cm×1.8cm~4.2cm×4.9cm。术后,观察患者疗效及复发情况。结果:本组18例患者,术后皮瓣全部存活,切口均为一期愈合。术后随访半年至1年,病灶均无复发,术区平整,无猫耳现象,切口瘢痕不明显,面部器官无牵拉。患者均表示对手术效果较为满意。结论:筋膜脂肪蒂螺旋桨皮瓣经合理的术前设计可广泛运用于颜面部术后创面修复,且效果确切,值得临床推广。

综采工作面缩面期间矿压分析及顶板控制研究

针对贺西矿3313工作面面临的缩面期间顶板控制难题,对工作面缩面期间的矿压显现特征进行分析,在分析相关冒顶事故的基础上,对缩面前后顶板荷载及应力集中程度进行对比分析,总结顶板控制难点,进而提出了加强矿压观测、优化缩面工艺、强化端面支护及加强液压支架故障检修等具体措施,实现了工作面顺利缩面及回撤,保障了安全生产。

水峪煤业孤岛工作面矿压特征分析及顶板控制实践

针对水峪矿6115孤岛工作面开采时端面煤岩体控制难题,对工作面的矿压显现特征进行分析,估算最大垂直应力集中系数超过2.2,最大水平应力集中系数超过1.5,在此基础上结合端面冒顶与支架支护效能的相关性分析,制定了端面煤岩体的关键控制指标,通过支架故障检修前后端面冒顶对比阐明了加强液压支架故障诊断及检修的重要性。通过以上措施的制定及实施,大幅减少了支架—围岩事故,保障了安全生产。

破碎岩体中盾构施工掌子面安全系数计算方法研究

为解决由于破碎岩体造成的盾构施工过程中隧道掌子面失稳破坏的风险,基于强度折减理论、修正椭球体理论和极限平衡安全系数理论,结合有限差分计算软件,提出一种破碎岩体中盾构施工掌子面安全系数计算方法,并对该计算方法的可靠性进行验证。研究结果表明:1)强度折减法适用于破碎岩体中盾构施工掌子面安全系数的计算;2)破碎岩体发育程度、掌子面支护压力对掌子面的安全系数影响很大。