采动裂隙实验结果的量化方法研究

在分析计算机图像处理的步骤与采动裂隙二值化图像统计算法的基础上,编制了采动裂隙图像处理程序FIMAGE,应用该程序可对覆岩采动裂隙模型实验结果进行定量统计.应用该量化方法对采动裂隙分布实验结果进行后续分析,取得了新的认识与成果.     

开采保护层覆岩裂隙演化规律模拟

为提高瓦斯抽采率和揭示保护层采动覆岩裂隙演化规律以及定量分析保护层卸压增透范围,将覆岩裂隙定义为具有开裂损伤功能的粘结单元,利用ABAQUS开发了粘结单元本构关系,建立了采动覆岩砌体结构内聚力模型,进行了粘结单元表征下的保护层采动裂隙演化数值模拟,通过粘结单元损伤程度分析采动裂隙发育状态,根据裂纹的连通状态界定采场覆岩损伤破坏区域,并得到了采动卸压范围及渗透率分布规律,采动裂隙演化规律模拟结果与实验一致,验证了覆岩砌体结构内聚力模型的精准性.     

煤层气富集矿井采空区瞬变电磁波场变换成像技术

煤矿采空区及采动裂隙是煤层气富集、渗流及赋存的重要载体,精准探测采空区位置及采动裂隙成为煤层气开采的基础工作.基于波场变换理论,采用非线性阻尼最小二乘算法对波场变换积分方程进行反演计算,开展了全空间响应校正及波场数据处理,阐述了矿井瞬变电磁合成孔径工作方法,进行了采空区三维模型波场成像数值模拟,在晋城煤层气富集矿区开展了巷道掘进超前及工作面探测工程应用试验.研究结果表明:波场变换成像技术能够提取瞬变电磁信号中的电性界面信息,对采空区及采动裂隙的富水边界反映明显,钻探验证结果同波场成像及视电阻率综合分析成果吻合,该技术可降低体积效应对采空区及采动裂隙解释工作的不利影响.     

煤体采动裂隙场演化与瓦斯渗流耦合数值模拟

对FLAC3D的自带Mohr-Coulomb模型进行了修改,利用VC++6.0编译出Frac.dll。利用现场煤体采动裂隙观测结果作为初始裂隙状态,对采动裂隙扩展、交叉过程进行全程模拟。同时对此过程中的瓦斯流动情况进行研究。通过与现场实测数据对比,模拟结果与实测值不仅在数值上符合较好,而且分布规律和变化趋势也很一致。     

基于ATS与TS融合算法的裂缝自动识别研究

煤层开采产生的围岩采动裂缝发育规律,是矿山瓦斯、水害、冲击地压、地表沉陷等灾害防治的重要研究内容,对围岩采动裂缝的自动识别能够极大地促进其规律的定量研究。鉴于这些采动裂缝发育形态复杂、规模差别大、与本底值差异性不显著,导致裂缝存在识别困难、精度差等问题。该文基于图像分割、形态学等综合理论,提出了一种能有效识别裂缝目标与背景灰度差异的ATS与TS自适应识别方法。通过对相似模型试验图像使用ATS（自适应分割算法）初始提取压实区显著性较差的微小裂缝,TS（固定阈值分割和形态学膨胀法）提取离层裂隙区和垮落裂隙区显著性较强的块状裂缝,对二者得到的裂缝利用或逻辑进行组合,并借助图像轮廓统计轮廓面积进行填充抑制噪声,完成对裂缝的最终二值化。通过对比单一的ATS和TS算法,ATS和TS融合算法识别率超过90%,均高于单一的分割算法。研究结果表明该文算法在一定程度提高了裂缝识别的准确率和裂缝提取的完整性,较单一算法具有更优的普适性与准确性。该实验结果为后续裂缝处理奠定了良好的基础。     

煤层群重复采动卸压瓦斯储运区演化规律实验研究

为进一步研究煤层群重复采动卸压瓦斯储运区动态演化规律,以贵州某矿16~#、18~#煤层开采工作面为背景,通过物理相似模拟实验,研究了煤层群重复采动后上覆岩层裂隙分布特征,明确了卸压瓦斯储运区演化规律,提出了相应的判别方法,并进行了工程应用。结果表明,实验矿井上层煤开采后,覆岩垮落带高度11 m、裂隙带高度53 m。工作面附近覆岩关键层形成的砌体梁结构与其下方岩层之间的离层裂隙成为卸压瓦斯储集的空间。当下层煤开采后,受重复采动的影响,垮落带和裂隙带高度分别为13和83 m。上下煤层之间存在关键层,在其下部仍会形成瓦斯储集空间,采动裂隙贯通后下煤层卸压瓦斯易沿着裂隙区通道向上运移至煤层间隔层关键层下的储集空间,再顺着上煤层冒落带内裂隙通道继续向上。此时,上煤层采动形成的瓦斯储集空间也将充满瓦斯成为抽采的重点区域。基于此,提出采动卸压瓦斯储集空间判别方法,并在贵州某矿进行了抽采验证,抽采效果良好,保证了工作面的安全生产。     

基于钻孔电阻率法动态监测的煤层覆岩瓦斯抽采层位确定——以李雅庄煤矿为例

高位水平钻孔瓦斯抽采技术是解决矿井瓦斯危害问题十分有效的工程技术手段.瓦斯抽采水平钻孔施工层位需要布置在覆岩采动裂隙带发育范围内,而复合顶板的采动裂隙带发育范围往往难以确定,导致钻孔施工层位不准确严重影响瓦斯抽采效率.为研究覆岩采动裂隙发育范围,精准确定水平钻孔布置层位,依据煤层开采覆岩变形破坏一般特征,采用钻孔电阻率法对李雅庄煤矿2607工作面开采覆岩裂隙发育特征进行动态监测,分析了不同采动时段的视电阻率响应特征和变化规律,得到覆岩裂隙发育分布的主要层位.研究表明:裂隙带主要发育范围位于煤层顶板26～47.5 m高度内的砂岩层,确定为瓦斯抽采的最佳层位,现场瓦斯抽采试验验证了该层位的准确性.钻孔电阻率法在覆岩裂隙动态监测方面具有较高的精度,为提高瓦斯抽采效率和降低瓦斯抽采成本提供了较重要的技术保障.     

红菱煤矿保护层开采裂隙演化规律的相似模拟实验

基于相似模拟实验的方法和数字散斑的测试原理,以沈煤集团红菱煤矿保护层开采为工程实例,模拟了在开采11#煤层后,对存在煤与瓦斯突出的7#煤层和12#煤层的卸压效果,从而对保护层开采后的采动裂隙分布规律进行研究.结果表明:采动对保护层上方岩体的影响程度比对下方岩体的影响程度大;最大位移量基本上是位于采空区的中部,该位置的裂隙最发育,采动裂隙密度最大,煤岩体渗透率最大;保护层上方采动影响区域垂向上距采空区60 m左右,而下方采动影响区域垂向上距采空区40 m左右.     

采动裂隙椭抛带内瓦斯运移理论基础

研究采动裂隙椭抛带的基本性质及其采空区瓦斯运移的规律,可以采取有效措施进行瓦斯治理。根据五阳煤矿7601综采工作面上覆岩层的特性与工作面在推进过程中的矿压显现特征,确定了采动裂隙带的高度、切眼上方椭抛带的高度、采动裂隙椭抛带内煤与岩碎胀系数,并计算出其渗透率。该研究为建立数值模拟的分析模型提供依据。     

厚煤层重复采动覆岩破裂发育规律研究

以鲁西矿3煤重复采动为研究背景,采用现场实测和数值模拟的方法对厚煤层重复采动条件下的覆岩破裂规律进行了研究。结果表明,覆岩裂隙带发育高度随着采空区形成时间的增加而降低;上分层开采后裂隙带发育高度为34.73 m,裂高采厚比为15.1,与上分层相比,下分层开采导致的裂隙带发育高度增加为41.51 m,但趋势变弱,裂高采厚比仅为13.84;数值模拟最终裂隙带发育高度为39.4 m,与实测结果吻合较好。研究结果对于类似厚煤层重复采动条件下的覆岩破裂规律预测和合理提高安全开采上限具有重要指导意义。     

图像分析技术研究死亡时间的质量控制

目的 :规范和完善图像分析技术推断死亡时间的质量控制体系。方法 :通过回顾性分析、总结本课题组应用图像分析技术研究死亡时间的实验方法 ,对在人体材料的选择、实验试剂选择、样本制作流程、图像测量分析等整个实验环节进行优化和规范。结果 :对整个实验过程的主要环节进行严格、科学、规范的质量控制是保证准确推断死亡时间客观性、重复性的关键。结论 :图像分析技术是一种新的研究死亡时间的定量方法 ,建立严格、规范的质量控制体系是应用图像分析技术准确推断死亡时间的重要前提     

某水坝船闸人字门拉杆破坏的断裂动力学分析

对某水坝船闸人字门拉杆断裂事故进行断裂动力学的定性与定量分析.在定量分析中,编写了该裂纹结构受冲击载荷作用下的全尺寸三维动态有限元程序,并进行了大规模的数值计算,确定了表面裂纹动态应力强度因子,论证了该事故发生的原因.分析结果有助于防止水坝船闸人字门拉杆类似事故的发生以及采取相关措施.     

用有限元法分析无缝道岔的受力与变形

用有限元方法，采用与无缝道岔较接近的力学模型，全面考虑轨枕、扣件和道床阻力的作用，对无缝道岔各个部分的受力和位移规律进行了分析．编制了计算程序，并对一种道岔结构进行了计算，和试验结果比较吻合．为在我国铺设无缝道岔提供了理论和计算依据     

微机图象分析系统对棒状颗粒粒度参数的统计程序设计

本文用微机图象分析系统对棒状颗粒样品图片作图象分析，用Ｃ语言编制分析程序，得到能恰当描述该类颗粒几何形态的统计参数。     

矿震对建筑物影响三维有限元分析

通过数值模拟来研究矿震对建筑物作用的方法,根据抚顺老虎台矿区的矿震情况,选取抚顺市区一幢七层砖混结构住宅为研究对象,应用大型通用有限元分析软件ADINA建立了该结构的三维模型,并模拟了矿震对结构的影响,进行动力分析,求解得出各层层间位移,并将模拟值与现场获得的震害监测值进行了比较,两者吻合较好,验证了此种方法用来模拟矿震作用的可行性和准确性,对进一步研究矿震对建筑物的影响具有一定的参考价值.     

Development of fully 3D image reconstruction techniques for pinhole SPECT imaging

The purpose of this study was to develop fully 3D image reconstruction techniques for pinhole SPECT imaging with our Micro-SPECT system.Our studies involve in the derivation of projection operators,analysis of the sampling characteristics of pinhole SPECT imaging in Radon space,development of effective geometric calibration method for system misalignment,and 3D image reconstruction development and implementation with quantitative degrading compensation for pinhole SPECT with both circular and helical scan.The performances of pinhole SPECT imaging were evaluated using computer simulations and experiments with the Ultra-Micro Hot-Spot phantom,Ultra-Micro Defrise phantom and small-animal imaging.The results from the computer simulations and phantom imaging experiments indicate that the statistically-based iterative algorithms with quantitative compensation provide overall image quality improvement,and the system resolution is significantly recovered for quantitative imaging.The helical pinhole SPECT improves the axial field-of-view (FOV) as compared with the standard pinhole SPECT with circular-orbit scan.The mouse bone imaging experiment shows that the helical pinhole SPECT imaging also provides decent high-resolution whole-body small animal imaging.In conclusion,we have successfully developed a set of valid fully 3D image reconstruction techniques for single-pinhole SPECT imaging.These techniques can be easily extended to multi-pinhole SPECT imaging.     

图象定量分析技术的研究

讨论了图象定量分析的基本方法和系统构成，并根据数字图象处理技术的特点和图象定量分析的要求，设计了一套图象定量分析系统，为理化检验、测试提供了快速、准确的定量图象分析手段。     

仿复眼成像的实验模拟研究

利用计算机和图像卡对图像的处理功能,对平面微透镜阵列的多重像进行适当地处理来模拟并列型复眼的“镶嵌像”,对构成“镶嵌像”的拼法、像元数的不同做了对比实验,最后对影响镶嵌像的诸因素做了对比分析。     

单轴压缩下岩石断口裂纹的分形特征研究

为了对岩石断口进行细观分析,以大理岩为例,借助MTS岩石伺服试验系统,进行单轴加载实验直至破坏,获取了四类不同破坏载荷下大理岩断口试件。运用扫描电镜拍摄了岩石破坏断口裂纹的细观结构图像,综合应用图像分析技术和分形几何理论,编制了Matlab程序,计算出细观结构图像的分形维数,并简要分析了大理岩细观结构具有的分形特征。结果表明:大理岩表现出良好的自相似性;其断口的分形维数与破坏载荷之间具有一定的相关性。     

利用蚁群算法识别及预测碳酸盐岩裂缝的方法探讨

针对东部某碳酸盐岩油藏裂缝发育,在开发后期油藏内部裂缝系统油水分布复杂,储层有利发育区的确定存在多解性的情况,采用蚁群算法对该区裂缝进行识别和预测。笔者参照岩心和成像测井资料对蚂蚁参数值调优,系统描述了研究区裂缝的空间展布特征,即裂缝体系呈网状结构,NW向、NNE向及近EW向的三组裂缝簇占绝对优势。再利用钻井漏失量、生产资料及成像测井对裂缝预测结果进行可靠性分析,表明利用蚁群算法识别及预测裂缝的方法切实可行,能为分析剩余油分布规律提供技术支持。蚁群算法作为一种新兴的仿生学算法,在利用地震资料定量预测裂缝方面有较大的发展潜力。