井下巷道新型可见光通信光源布局方法

目的针对井下巷道可见光通信信号差异大,导致接收端信号误差增大的问题,方法提出一种井下巷道新型可见光通信光源布局方法,并同现有光源布局方法进行对比,从光照度、接收功率、信噪比三个方面评估两种布局方法的系统性能。引入照度均匀度(IU)、功率标准偏差(STD)和信噪比的变化系数(CV)评估系统的整体性能。结果通过仿真实验,分析不同半功率角对本文布局方法系统性能的影响,从而得出半功率角的最优取值,为50°~70°。当半功率角为70°时,与现有光源布局方法比较,本文布局方法的光照度均匀度由0.758降至0.407,降低了46.3%,且最小光照度与最大光照度之间差异更小,光照度分布更均匀;功率标准偏差由0.97降至0.42,降低了56.7%,且降低了功率波动,接收功率分布更均匀;信噪比变化系数由0.0137下降到0.0072,降低了47.7%,信号分布均匀性更高。结论提出的光源布局方法整体性能优于现有方法的,为井下巷道的光源布局提供了新的解决方案。

基于磁流变弹性体动力吸振器的掘进装备振动控制

针对掘进装备在自适应截割控制下的截割部宽减振问题,基于磁流变弹性体的动力吸振技术,提出了一种掘进装备截割部的振动控制方法。首先,以连续采煤机为研究对象,根据动量矩定理,建立了截割部-磁流变弹性体动力吸振器(MREDVA)耦合动力学模型,从理论上分析了MREDVA的减振机理;然后,为保证MREDVA的磁路以及移频特性满足需求,详细阐述了MREDVA的设计流程,提出了一种新的MREDVA结构,对其磁场和移频特性进行了仿真验证;最后,计算了不同截割状态下MREDVA对截割部的振动抑制能力,并建立了半主动控制方法,比较了被动和半主动振动控制方法下MREDVA的振动抑制能力。研究结果表明:对于所选煤层1和煤层2,截割部的振幅衰减分别达到41.53%和49.80%;对于所选煤层3,半主动控制下截割部振幅衰减可以达到45.10%。该方法可以有效降低掘进装备在宽频激励下的振动幅度。

矿用纤维增强沙漠砂混凝土拉伸力学性能试验研究

混凝土作为现代锚网喷联合支护的重要组成部分,在控制地下矿山巷道围岩变形方面发挥着重要作用。针对传统矿用混凝土成本较高且在拉伸应力作用下容易出现开裂的实际问题,开发了一种使用沙漠砂作为细骨料,聚乙烯醇(PVA)纤维作为增强材料的新型矿用纤维增强沙漠砂混凝土。为验证该新型支护材料的力学性能,选取沙漠砂粒径、水胶比、纤维长度和纤维掺量作为变量,共制备尺寸为330 mm×60 mm×13 mm的狗骨试件36个,探讨其对混凝土弹性模量、抗拉强度、极限拉应变等性能的影响。研究结果表明,用沙漠砂替换普通河砂,材料的弹性模量和极限拉应变均呈现出增大的趋势,分别达到3.70 MPa和4.01%,新疆沙漠砂的优良性质得到充分发挥,为巷道支护等工程提供了更经济有效的选择。掺入国产PVA纤维能够有效增强沙漠砂混凝土的抗拉强度和变形能力。与河砂相比,沙漠砂粒径较小且表面光滑,使其在基体中分布较为均匀,能够提高混凝土抵抗裂缝能力,并且沙漠砂与PVA纤维之间的协同作用也更为有效,纤维能够更好地滑移,并抵抗裂纹的发展。沙漠砂属于中细砂,能够较好地与其他原材料发生作用。本文考虑到西部矿区沙漠砂资源丰富,研究开发的矿用纤维增强沙漠砂混凝土在西部沙漠矿区巷道支护领域具有一定的应用前景。

地下矿山工程井巷掘进爆破技术探究

掘进爆破是地下矿山工程开采的重要一环,爆破技术的应用效果直接关乎地下矿山工程井巷开采效益。因此,简单介绍了地下矿山工程井巷开采背景,以深孔控制预裂爆破技术为例,提出了地下矿山工程井巷掘进爆破技术方案,并对地下矿山工程井巷掘进爆破技术实践要点进行了进一步探究,希望为掘进爆破技术在地下矿山工程井巷中的有效应用提供一些参考。

建筑物下矿山法地铁隧道盾构接收关键技术研究

建筑物下方常规矿山法地铁隧道盾构接收无地面注浆加固及井点降水条件,为避免地表及建筑物变形过大且确保盾构接收无水条件,提出超前大管棚+两道端头墙+洞内回填砂浆+洞内潜埋井降水的盾构接收方案。以成都地铁5号线科园站—九兴大道站区间建筑物下矿山法地铁隧道盾构接收工程为背景,运用有限元方法分析研究建筑物下矿山法地铁隧道盾构接收地表及建筑物的沉降变形规律,并辅以现场实测手段验证。研究结果表明:基于洞内回填砂浆体及潜埋井降水的盾构接收方案地表沉降极值为3.81 mm,小于地表沉降控制值,且距矿山法隧道端头墙约35 m范围盾构掘进对地表沉降影响显著,施工期间应加强监控量测;盾构接收段正上方建筑物沉降极值为8.52 mm,亦小于建筑物沉降控制值,地表及建筑物沉降极值均位于盾构隧道轴线正上方,且现场实测值与计算值基本吻合,该洞内盾构接收技术方案合理可行且安全可靠。

关于巷道锚杆支护的煤矿井下掘进装备工艺研究

煤矿开采深度不断增加,地质条件日益复杂,对巷道掘进支护技术提出了更高要求。基于锚杆支护理论,围绕煤矿井下掘进装备工艺优化展开研究。通过理论分析、数值模拟以及现场工业性试验,揭示掘进支护耦合机理,研发掘锚设备协同工作新方法,攻克复杂地质条件下装备适应性不足等技术难题,形成一套切实可行的掘进装备工艺优化方案。该研究成果对提高煤矿掘进支护智能化水平和保障煤炭开采安全高效具有重要意义。

煤矿井下坑道钻机自动卸杆装置研究

煤矿坑道钻孔施工工具有较大的危险性,具体表现为孔位较高、开孔角度大等特征,因此在装卸钻杆过程中存在较大的困难,尤其是在操作不当的情况下,就会引发安全隐患,严重威胁施工人员的身心健康。由此对煤矿井下坑道钻机自动卸杆装置进行研究设计,使其控制系统更加科学合理。这种装置结构可以通过智能控制器进行操作,因此可以更好地适应各种复杂的地质施工条件,不需要人工也能完成钻孔作业,钻孔效率得到保证,作业安全性自然也得以提高,将会成为未来作业中一种重要的形式。

多结构物下穿上跨同一既有地铁盾构隧道变形控制研究——以深圳市岗厦北综合交通枢纽工程为例

为解决既有地铁盾构隧道的上下层次先后进行工程建设带来的反复扰动变形大、结构开裂渗漏等一系列问题,指导设计合理的变形控制方案,以深圳市岗厦北综合交通枢纽工程为依托,下层次的暗挖电缆隧道十字交叉近接下穿采用预加固、辅助工程措施、开挖支护关键技术,上层次的地下商业空间平行上跨采用数值模拟不同降水深度、纵向分段跳舱长度、基底加固方案,并通过信息化监测探究上下层次进行工程建设对近接既有地铁盾构隧道的变形影响规律。研究结果表明:1)暗挖电缆隧道20 m范围内受扰动影响较大,可采用长度大于20 m的管棚预加固措施控制变形值。2)提高暗挖电缆隧道拱架的刚度和增加锁脚锚杆数量是降低既有地铁隧道变形的有效措施。3)预加固注浆压力宜控制在0.5 MPa,既有盾构隧道上浮在+2 mm范围内。4)上层次的地下商业空间平行上跨施工开挖至接近既有地铁盾构,大面积卸载在时空效应下会引发上浮变形突变,应缩短结构分段长度及暴露时间。5)降水施工应采取逐级降水达到既有地铁盾构隧道底部的深度,可合理平衡降水引起的土体固结沉降与土方开挖引起的隧道上浮。6)暗挖电缆隧道下穿扰动影响的30 m范围内,地下商业空间平行上跨施工对既有地铁盾构隧道产生的实际变形较数值模拟变形显著,且随着扰动距离增大对既有结构变形影响程度减小。

基于模糊综合评价法的废弃矿硐储油可行性研究

针对我国废弃矿硐空间资源浪费和石油储备量严重不足的问题,提出了利用废弃矿硐进行储油的设想。本文选取3个一级评价指标:开发条件、地质条件、地下水条件,以及11个二级指标,通过采用层次分析法建立评价体系,在此基础上,利用模糊数学综合评价法构建利用废弃矿硐进行储油的可行性评价模型,并以白家庄煤矿为例进行综合评价。采用层次分析法和模糊综合评价法对白家庄煤矿废弃矿硐储油的可行性进行综合评价,研究结果表明:地质条件对废弃矿硐储油的可行性影响最大,权重为0.65;地下水条件的影响次之,权重为0.23;开发条件的影响最小,权重为0.12。白家庄煤矿废弃矿硐储油的可行性综合评价结果为适中,符合实际情况,并且根据评价结果提出了解决方法。白家庄煤矿废弃矿硐储油的可行性评价结果符合实际,证明建立的评价模型能够客观、科学和准确地评价废弃矿硐储油的可行性,为废弃矿井地下空间资源开发利用的理论研究提供了参考。

既有矿洞改扩建成地下实验室设计方案可行性研究

为解决高精度、高灵敏前沿物理实验室运行环境高稳定需求,以莫干山矿洞改扩建工程为实例,基于既有矿洞造价低、建设周期短、稳定性强、功能基本齐备等优势,对既有矿洞改扩建成公里级地下实验室的设计方案可行性展开研究,提出“因地制宜、特色突出、有限改造、同步建设、空间预留”的设计理念,创新性地采用高密度电法、地质雷达法等综合推演采空区数据,建立可靠性高的既有矿洞改扩建成地下实验室设计体系。研究结果表明:1)充分利用既有矿洞平纵横的空间条件,能够对南侧矿洞功能进行合理定位,并预留扩容条件;2)采用原位单侧和双侧2种改扩建形式,能够解决设计中断面选型的设计难点;3)采用上部注浆加固和下部综合治理方案,有利于解决采空区治理的难题;4)采用火灾的早期预测和其他控制措施,能够有效降低火灾发生频率及损失。

地下矿山井巷掘进新技术的探讨

现阶段,地下矿山工程掘进的爆破技术和配套施工设备的技术水平有了大幅度的快速提高,能够及时、有效、准确地提高矿山工程和采矿作业的机械强度,更好、更快、更准确地促进企业的经济效益和行业的长期健康稳定发展,发挥了非常重要的作用。但由于不同爆破技术的安全要求不同,搞好爆破技术的研究,可提高巷道掘进工程的施工水平,有效降低采矿成本。文章对地下矿山工程开挖爆破技术、掘进自动化技术和巷道支护新技术进行了分析,探析井巷掘进新技术的实际应用和发展趋势。

岩爆等级预测的随机森林模型及应用(英文)

将随机森林分类方法应用于岩爆等级判定问题中。选用洞室围岩最大的切向应力、岩石单轴抗压强度、抗拉强度、岩石弹性能量指数作为岩爆等级判定的因素,并按照不同的组合形式将其分为指标组I和II。以收集到的工程中的实际岩爆情况及数据作为训练样本,进行分析计算,建立岩爆等级判定的随机森分析模型。运用该分析模型对未参加训练的国内外工程实际岩爆情况进行判定,并与支持向量机及神经网络的判定结果进行比较。研究表明,指标组I优于指标组II;用随机森林、支持向量机和神经网络方法计算的正确率分别为100%、90%、80%。可见,随机森林方法判别能力强,误判率低,是解决岩爆等级判定的一条有效途径。

巷道深孔掘进不同药径比爆破动力研究

近年来,随着矿山机械化程度的不断提高,大型先进凿岩台车的普遍推广应用,某些矿山在深孔掘进爆破过程中出现了炮孔药径比不匹配的问题。为了确定合理的炮孔药径比,运用有限元数值模拟软件ANSYS/LS-DYNA构建巷道深孔爆破中装药结构的计算模型,4种炮孔药径比分别取1∶1、1∶1.2、1∶1.225、1∶1.25,对典型单元的应力云图和压力时程曲线进行对比分析。计算结果表明:当炸药与孔壁之间有空气介质存在时,应力波压力峰值会快速衰减,能够减少炮孔壁岩石的过粉碎或造成"再生岩石"现象。此外当炮孔药径比为1∶1时,单元压力峰值随着远离炮孔装药轴线衰减最快,而炮孔药径比1∶1.2时,压力峰值则衰减最慢。对于钻头直径Φ45mm的凿岩台车,合适的炸药药卷直径为Φ38~40mm,可依此指导矿山企业合理定购爆破器材。

地下矿山巷道支护设计专家系统

以美国Inference公司所研制的专家系统框架Xi_Plus为工具,建立了地下矿山巷道支护设计专家系统,从而为地下矿山巷道支护设计提供了一种经济实用的辅助方法。阐述了系统的知识获取,知识库的建立及系统的设计,并用实例验证了系统。

矿井人员融合定位系统

针对基于传统接收信号强度指示(RSSI)指纹定位算法的井下人员定位系统在离线采样阶段指纹数据库采集工作量大、易受井下环境影响,基于行人航迹推算(PDR)算法的定位系统存在误差累计的问题,设计了一种基于改进RSSI指纹定位算法和PDR算法的矿井人员融合定位系统。该系统采用GS1011控制器和MPU9150惯性传感器构成智能终端,将采集的惯性传感器、RSSI和时间戳数据通过井下WiFi网络上传至地面监控中心定位服务器;定位服务器采用扩展卡尔曼滤波对RSSI指纹定位算法和PDR算法的定位信息进行融合,实现井下人员定位。试验结果表明,该系统平均定位误差为1.79m,小于单独采用RSSI指纹定位算法或PDR算法的系统定位误差,定位精度满足井下人员定位要求。

不同围岩分级方法在地下采矿巷道围岩分级中的适用性分析

为了分析围岩分级方法在地下采矿巷道中的适用性,本文结合大冶铁矿地下采矿工程实际,应用RMR法、Q指标法及国标法对地下采矿巷道围岩进行了分级,以此判定围岩的稳定性;同时对比分析了不同围岩分级方法的分级结果,结果表明Q指标法及国标法得出的结果更接近于工程实际,且更适合采矿巷道围岩的分级,而RMR法对采矿巷道围岩的分级偏于保守。该研究可为类似工程围岩稳定性分析提供依据。

浅埋暗挖法设计理论论述

王梦恕院士在多年工程实践和理论研究的基础上,著成我国第一部全面系统论述“浅埋暗挖法”理论、设计、施工的专著———《地下工程浅埋暗挖技术通论》,对浅埋暗挖技术的理论基础、工程理念、设计与施工方法进行了全面论述。浅埋暗挖设计理论其创新点可以概括为:隧道埋深的界定及荷载计算、隧道断面型式确定、邻近地下工程及其穿越方式、断面衬砌设计、结构防水设计、结构设计计算、预支护设计及网构钢拱架设计,并提出了浅埋暗挖法理论设计原则,形成了一套完整的浅埋、超浅埋隧道与地下工程设计、施工理论体系。

“煤机装备”国内研究综述

我国煤矿资源丰富,发展煤机装备产业具有得天独厚的优势、必要与可能。本文对2002~2010年关于＂煤机装备＂研究的相关文献进行分析,主要就这些文献涉及到的四大领域以及各领域研究的主要问题及其时间特点进行了综述。

露天转地下开采地质灾害规律及其防治

对露天转地下开采过程中出现的地质灾害如:露天采场边坡失稳、地面塌陷、矿坑涌水、巷道变形以及泥石流等灾害规律进行了整理论述,并相应提出有效解决措施,为矿山生产安全提供了理论依据。

广州地铁6号线明暗挖结合车站特点分析

针对广州市轨道交通6号线首期工程的复杂地段,因地制宜、勇于创新地进行明暗挖结合车站的设计实践,全线10座明暗挖车站中,有9种不同形式的明暗结合方式。利用三维建模技术,对各站明暗结合特点进行分析:文化公园左线采用暗挖以免影响地面古树;海珠广场站是国内首次采用上明下暗结合的车站,丰富了明暗结合的形式;一德路站、沙河站车站暗挖区间的施工确保全线的运营开通,突出了明暗挖车站的优点;团一大广场站,地面附属与广场景观融为一体;东山口站先隧后站,确保工期;区庄站超浅埋大断面暗挖,其难度为国内之最;黄花岗站地下站厅与周边环境的充分结合,做到地铁参与各方多赢的格局;燕塘站基底处理成为范例。