- 丰胜成;卢万杰;徐耀松;孟庭儒;代巍;
为有效预测采煤工作面的瓦斯浓度,针对具有高度非线性、不确定性、时变性及复杂性的瓦斯浓度序列,提出在线序贯极限学习机理论的瓦斯浓度动态预测模型,该模型可以实时更新监测信息,并根据历史数据和当前数据进行模型的离线训练和在线学习以完成对未来时刻瓦斯浓度的动态预测.同时,引入自适应萤火虫算法优化预测模型参数.实验结果表明:该方法通过实时更新样本数据,降低了复杂度,耗时小,学习影射能力强.该模型的预测误差比BPNN和ELM网络模型低,具备良好的预测精度与更强的泛化能力.
2019年01期 v.38;No.239 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 751K] - 师皓宇;田多;石建军;侯沣峻;
为研究综放工作面推进顶板过程中的顶板力学结构,以中煤平朔井工三矿34201综放工作面过断层为工程原型,采用理论分析方法,推导了工作面推近断层面时基本顶和直接顶的力学平衡方程和力矩平衡方程,研究了基本顶和直接顶发生压垮支护系统和转动失稳的判据,定性分析了影响基本顶和直接顶稳定的主要因素.依据基本顶和直接顶失稳判据进行分析可知:基本顶和直接顶更易沿断层面转动失稳,基本顶的悬臂长度应随工作面推近断层而减小,当工作面距离断层5m时,基本顶悬臂长度应小于1.43m,否则基本顶可沿断层面上一点转动.这为控制基本顶和直接顶转动失稳提供了的力学依据.
2019年01期 v.38;No.239 7-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 877K] - 贾廷贵;娄和壮;闻文;
为明确保德煤矿81505"Y"型工作面在开采过程中采空区内气体的运移特征,构建采空区渗流控制方程与瓦斯动力弥散方程,利用FLUENTL软件模拟分析了81505"Y"型工作面采场瓦斯的运移规律,对比了工作面不同配风量时,采场瓦斯浓度分布及上隅角涌出规律的变化,并就模拟结果与现场瓦斯浓度测定结果进行了比对与分析.结果表明:"Y"型通风可有效缓解工作面上隅角瓦斯的涌出,同时上隅角瓦斯涌出量的大小与工作面配风量存在一个由负相关向正相关的转变过程,即存在极值拐点风量2 250 m3/min.当工作面配风量小于极值风量时,随着工作面配风量的增加上隅角瓦斯涌出量减少;但当工作面配风量超过极值风量后,随着工作面配风量的增加上隅角瓦斯涌出也呈增长趋势.
2019年01期 v.38;No.239 14-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1327K] - 刘丹;林海飞;严敏;白杨;龙航;
为研究含水率对煤样瓦斯放散特性及规律的影响,本文利用自主研发的煤样瓦斯放散特性测定实验装置,测试了常压下不同含水率的煤样的瓦斯放散量.动力学方程能直观的反映含水率对煤样瓦斯放散效果与时间的关系,采用准一级、准二级、Elovich、抛物线4种动力学模型对不同含水率下的瓦斯放散量进行拟合,研究含水率对其煤样瓦斯放散动力学特性规律.结果表明:不同含水率下煤样瓦斯放散量随着时间的增加而增加,水的存在会降低煤样瓦斯放散量.含水率与准一级放散速率常数k1、准二级放散速率常数k2、Elovich放散速率常数β呈正相关关系,与抛物线模型中放散速率常数k3呈负相关关系;准一级、准二级动力学模型中的平衡放散量q1、q2随着含水率的增加逐渐降低,即呈负相关.且对比四种动力学模型,拟合效果最好的是Elovich动力学模型,即Elovich动力学模型能更好的描述含水率与放散量之间的动力学特性.
2019年01期 v.38;No.239 19-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 930K] - 邓广哲;王雷;刘华;郑锐;
针对陕北侏罗纪厚硬煤层开采中存在的截割功耗高,截齿磨损严重,块煤率低等问题,以超前水压致裂改造硬厚煤层工程为背景,以形成的不同压裂煤层为对象,建立压裂煤层截割比能耗损伤模型,研究了压裂煤层截割性能的变化规律和影响因素.结果表明,压裂煤层的截割比能耗与压裂损伤变量成对数关系;进一步采用ANSYS/LS-DYNA软件分析,研究了不同压裂煤层的截割能耗、截割阻力等参数的变化规律,得出压裂煤层损伤变量与采煤机截割功耗及截割阻力成反比关系;在煤机截割条件相同情况下,压裂煤层比原始煤层的截割能耗减小50%左右,截割阻力比原始煤层降低了20%;压裂损伤程度越大,煤层截割比能耗越小.结合陕北4种工作面压裂煤层条件,通过数值计算分析,给出不同工作面压裂煤体损伤变量及截割能耗的变化规律.现场工业试验研究表明,压裂煤层与原始煤层相比较煤层开采具有节能降耗、提质增效等方面的作用,与理论模型计算结果一致.观测表明,采煤机截割不同压裂程度煤层的吨煤电耗、截齿及油脂消耗不同,损伤变量越大的压裂煤层综采截割性能越高;各压裂工作面粉尘平均降低36.7%,压裂煤层综采工作面块煤率平均提高26.5%.
2019年01期 v.38;No.239 26-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 891K] - 贾进章;赵丹;孙亮;
针对因漏气通道的存在使得瓦斯抽采负压不能有效提高,抽采效果差的问题,对瓦斯抽采封孔技术进行研究.通过对钻孔周围应力场分布特征进行分析,确定了顺层钻孔漏气的原因,并利用COMSOL模拟软件模拟分析了封孔段在施加主动支护力作用下的钻孔漏气情况,采用了顺层钻孔"套管支护"封孔方法.在马堡煤矿进行现场应用.结果表明:套管固孔技术使钻孔得到有效支护,与未下套管的普通抽采钻孔相比,单孔瓦斯抽采混合流量提高了10倍左右,单孔瓦斯抽采浓度提高了1.6倍左右.研究结论有助于提高煤矿瓦斯抽采效率.
2019年01期 v.38;No.239 33-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1309K] - 张向东;王睿;张印;刘文博;
为研究砂岩的蠕变损伤特性,采用TAW-2000电液伺服岩石三轴试验仪对砂岩试样进行了分级加载蠕变试验,通过引入西原体和Kachanov损伤模型,建立了能描述加速蠕变阶段的损伤蠕变模型.试验结果表明,在低应力加载作用下,存在岩石内部裂隙压密和闭合的现象;岩石蠕变特性存在从低应力下的应变硬化逐渐转为高应力下的应变软化的现象;相同围压条件下,高应力下岩石处于稳定蠕变阶段的蠕变速率高于低应力下的蠕变速率.通过Origin软件运用Levenberg Marquardt算法对蠕变损伤模型参数进行辨识,模型曲线与试验曲线吻合度高,验证了所建立蠕变损伤模型的合理性,弥补了西原体难以描述加速蠕变的缺点.
2019年01期 v.38;No.239 39-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1120K] - 唐巨鹏;齐桐;
为揭示压裂液流速对页岩储层水力压裂裂缝扩展影响机理,以四川盆地三叠统须家河组须五段页岩储层为研究对象,基于流-固耦合原理,利用Abaqus扩展有限元软件,建立了三维页岩水力压裂水平井起裂数值模型,考虑在射孔x方向逆时针30°处预制一条人工裂缝模拟真实地质条件下裂隙发育情况,重点考察压裂液流速对水力压裂裂缝扩展影响,得到了压裂液流速与压裂体积、水力压裂压强、动能能量、裂缝尖端位移间关系规律.结果表明,将水力压裂压强最大值换算成起裂压力,经对比与理论公式的起裂压力吻合较好,验证了所建模型正确性;当压裂液流速从0.5 mm3/s增加到2 mm3/s时,裂缝长度增加显著,宽度减小,压裂体积增大,主应力呈"八"字形对称分布;发现压裂液流速为1mm3/s时为最优经济流速,随压裂液流速增大,裂缝压裂体积增加量减小,裂缝趋于"长、细、弯"形态.动能能量增大,裂缝尖端闭合现象明显,压裂效果受到限制.
2019年01期 v.38;No.239 44-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 848K] - 关顺;王来贵;孙闯;
为研究滑坡滑带土的蠕变特性,采用ZLB-1型三联直剪蠕变仪对露天矿滑带土进行分级加载蠕变试验,并基于分数阶微积分及损伤力学理论建立了分数阶损伤蠕变本构模型.结果表明:在同一时刻,剪切蠕变变形随剪切载荷的增加而增大;当剪切载荷低于长期强度时,试样发生衰减蠕变;当剪切载荷高于长期强度时,试样发生等速蠕变及加速蠕变;滑带土蠕变的非线性程度随时间增加而提高.所建立的分数阶损伤蠕变本构模型对滑带土试样蠕变曲线的拟合决定系数在0.951 6～0.999 1,拟合精度较高,对蠕变三阶段都能够进行很好的描述.
2019年01期 v.38;No.239 52-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 660K] - 易富;陈磊;刘英;
为探究土工布作为应力吸收层在抵抗路面开裂时的应力状态,利用有限元数值模拟方法,运用ABAQUS软件,结合弹性断裂力学的裂缝扩展应力状态进行土工布抵抗拉力的数值模拟分析,通过附着应力假设,观察土工布在抵抗拉力过程中表面的变化情况,分析土工布开裂状态,对裂缝扩展尖端应力集中情况进行特征分析,结果表明裂缝尖端扩展塑性区应力分布情况与理论计算相吻合,塑性区以发散方式向外扩张.通过对土工布抵抗路面裂缝开裂局部状态的模拟,对路面工程、岩土工程土工布加筋工法优化,土工布生产工艺具有一定指导意义.
2019年01期 v.38;No.239 58-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1516K] - 王海洋;
为了解决煤矿井下电缆火灾自动探测与灭火的问题,采用理论分析和实验的方法,研究了一种分布式光纤测温与ZigBee通讯控制的超细干粉灭火技术相结合的煤矿电缆火灾自动监控系统。在依兰煤矿进行的应用实践表明,该系统采用光纤自发拉曼(Raman)散射效应与光时域反射(OTDR)技术可以实时准确探测煤矿电缆不同位置的温度并定位火灾位置,通过ZigBee无线通讯网络控制灭火装置快速自动处置。该成果突破了煤矿电缆火灾点式监测及不能快速自动灭火处置的传统模式,可以有效防止煤矿电缆火灾发生。
2019年01期 v.38;No.239 64-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1035K] - 林繁涛;卢达;赵莎;朱彬若;张淞杰;张建良;
为解决现有电能计量表稳定性不足问题,采用时间频率领域守时系统中的AT1算法,建立类似于原子钟组的标准电能表组,通过对该标准电能表组中各电能表读数进行加权处理,得出最终的电能量值.研究结果表明:经过AT1算法处理得到的电能量值和单独的电能表相比具有更小的误差方差;通过偏移纠正可以降低误差造成的影响,提高目前电能计量标准装置的准确度.研究结论验证了AT1算法在电能量值计算中的有效性和指标选取的合理性,为相关电能计量技术的推广应用提供了理论基础.
2019年01期 v.38;No.239 70-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 606K] - 齐思萌;赵宏亮;孙嘉斌;
为解决大多数循环型(cyclic)模数转换器(analog-to-digital convertor, ADC)不能实现双输入模式的问题,提出了一种10位的可实现单端和差分两种输入模式的cyclic ADC结构.采用RSD算法,实现对比较器阈值偏差的修正,提出一种两级自补偿结合增益自举的改进型运放结构,在实现高增益的同时,能够保证输出结果不受环路失调影响.仿真结果表明在5.2 MHz工作时钟和2.5 V电源电压下,提出的cyclic ADC实现了200 ksps的转换速度,信噪比60.98 dB,有效位数9.8 bit,功耗4.97 mW,版图面积0.059 mm2.研究结论表明该电路有较高的转换速度和精度,且由于能够实现单端和差分两种输入模式,使得该电路的适用范围得到了扩展.
2019年01期 v.38;No.239 75-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 1537K] - 陈万志;徐东升;张静;
针对工业控制系统入侵检测模型对各类攻击的检测率和检测效率不高的问题,提出一种Ada Boost算法优化BP神经网络的入侵检测模型.首先利用主成分分析法对原始数据集进行预处理,消除其相关性;其次利用Ada Boost算法对训练样本的权重进行不断调整,从而获得BP神经网络最优权重和阈值;最后再通过Ada Boost算法将BP弱分类器组合成BP强分类器,从而实现工业控制系统的异常检测.实验结果表明该方法在对各攻击类型的检测率和测试时间明显优于其他算法模型.
2019年01期 v.38;No.239 82-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 834K] - 俞志英;郭戈;
为了解决车辆编队控制问题,设计了自适应神经网络编队控制器.在跟随车辆未知领航车辆速度的情况下,根据位置误差、角速度误差和前一时刻跟随车辆的速度,使用神经网络自适应在线调整神经元权重的方法,控制跟随车辆的速度.恰当选择控制器参数,能使跟随误差能足够小.通过六边形队形仿真实验证明了该编队控制器的有效性.该研究结论突破了车辆编队控制中跟随车辆需要已知领航车辆速度的限制,有助于节省速度传感器的使用.
2019年01期 v.38;No.239 88-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 889K] - 陈一鸣;张兴军;
为解决在物理学中有着广泛应用的一种非线性双曲Sine-Gordon(SG)方程的数值解问题,提出了移位的Chebyshev多项式与分数阶微分性质相结合的高效数值算法.首先,我们推导出移位的Chebyshev多项式一阶微分算子矩阵和分数阶微分算子矩阵,然后将Sine-Gordon(SG)方程转化为线性代数方程组的形式,进而得到分数阶非线性SG方程的数值解.根据所提出的误差校正相关理论,对数值解进行校正以达到更高的精确度.最后用数值算例及收敛阶数对算法进行验证,表明了本文所提方法的有效性和实用性.
2019年01期 v.38;No.239 92-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 718K] 下载本期数据