图像识别智能放煤含矸率高精度预测研究(Ⅰ)--煤流表面含矸率

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作者 王家臣 杨胜利 +3 位作者 李良晖 安博超 宋世雄 王雨兵 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期150-165,共16页

图像识别智能放煤是实现智能化综放开采的重要技术之一,其核心在于通过监测煤流含矸率控制放煤口开闭。而井下低照度环境、煤岩块体的不规则形状及堆积叠压等因素是制约煤流含矸率预测的主要难题。针对煤流表面含矸率,构建了不同照度条... 图像识别智能放煤是实现智能化综放开采的重要技术之一,其核心在于通过监测煤流含矸率控制放煤口开闭。而井下低照度环境、煤岩块体的不规则形状及堆积叠压等因素是制约煤流含矸率预测的主要难题。针对煤流表面含矸率,构建了不同照度条件下的煤岩图像数据库,研究了照度及煤岩种类对图像分割性能的影响,开发了综放开采“放-运”全过程高仿真实验平台,提出了基于多照度融合与光流场优化的复杂场景下煤流表面投影面积含矸率高精度识别方法。其次,探讨了不同投影角度和投影方式对煤岩块体二维形态学特征提取的影响,明确了不同维度形态学特征之间的量化关系,构建了“尺寸+形状”特征融合的煤岩块体体积预测模型,用于合理预测煤流表面体积含矸率。最后,结合实验室和现场数据验证了所提方法的有效性。研究表明:随着照度的增大,2种煤岩组合形式的识别精度均先增大后稳定,并略有下降。通过合理设置照度(比如17730 lx),煤+泥岩复杂组合的mAP@0.5由88.7%(3180 lx)提升至92.3%。通过引入多照度融合和光流场分析,可进一步提升复杂场景下的煤流表面投影面积含矸率识别精度和算法适应性。合理选择光源波长,可以放大煤岩块体相对漫反射率差异,增加煤岩块体图像特征区分度。合理的图像投影方式也有利于不规则形状煤岩块体投影面积预测,预测偏差由60%降低至10%以下。通过引入形状特征辅助体积预测模型,体积预测精度显著提高,决定系数由仅考虑尺寸特征模型的0.9416提升至0.9692。 展开更多

关键词 综放开采 智能放煤 含矸率 煤流 煤岩形态

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基于智能护帮装置的煤壁变形监测和集中载荷反演技术

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作者 于翔 王国法 +3 位作者 王家臣 李良晖 吴昊阳 王雨兵 《工矿自动化》 北大核心 2025年第2期9-18,26,共11页

煤壁片帮是制约煤炭安全高效开发的主要因素,精准监测煤壁支护状态是提高煤壁稳定性、保证回采安全的基础。针对传统煤壁变形监测技术精度低、范围小、实时性差等问题,开发了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的智能护帮装置,创新性地将FBG... 煤壁片帮是制约煤炭安全高效开发的主要因素,精准监测煤壁支护状态是提高煤壁稳定性、保证回采安全的基础。针对传统煤壁变形监测技术精度低、范围小、实时性差等问题,开发了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的智能护帮装置,创新性地将FBG嵌入液压支架护帮板中,构建了基于粒子群优化(PSO)−径向基函数(RBF)神经网络的煤壁集中载荷反演模型,以监测煤壁支护状态。针对复杂工况下变截面结构件受力情况理论计算的局限,基于分布式光栅应变数据,通过PSO−RBF神经网络模型建立微观力学参数与宏观力学参数的对应关系,实现了对煤壁护帮板集中载荷位置及大小的高精度反演。实验结果表明:该模型在多点标定实验样本上的预测误差较低,拟合优度较高;水平、竖直方向位置坐标及载荷大小在训练集上的平均绝对误差分别为0.4606,0.2487,0.9732;相比于载荷大小预测,模型对集中载荷位置预测的误差更小。研究成果为煤壁支护状态监测与回采安全保障提供了重要的理论与技术基础,也为液压支架其他结构件所受围岩载荷的精准测量提供了一种可靠方法。 展开更多

关键词 煤壁变形监测 智能护帮装置 液压支架护帮板 集中载荷反演 光纤布拉格光栅 PSO−RBF神经网络

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40°倾斜煤层梯形巷道120m超前支护装备及配套模式

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作者 于翔 李良晖 +3 位作者 闫汝瑜 刘新华 张坤 米牧石 《煤矿机械》 2025年第4期20-23,共4页

针对陈蛮庄煤矿3602工作面赋存条件和倾斜煤层梯形巷道布置特点,研究了倾斜煤层梯形巷道超前支护变形机理。针对梯形巷道变形特点和变形规律提出两帮非对称加强支护方案,研发了适应40°梯形巷道顶板支护的超前支护装备,形成了40
... 针对陈蛮庄煤矿3602工作面赋存条件和倾斜煤层梯形巷道布置特点,研究了倾斜煤层梯形巷道超前支护变形机理。针对梯形巷道变形特点和变形规律提出两帮非对称加强支护方案,研发了适应40°梯形巷道顶板支护的超前支护装备,形成了40°倾斜煤层梯形巷道超前支护配套模式,满足对具有中等及以上冲击危险区域的采煤工作面安全出口与巷道连接处超前支护范围不得小于120 m的要求。 展开更多

关键词 大倾角煤层 梯形巷道 超前支护 配套模式

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智能放煤理论与技术研究进展 被引量：3

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作者 王家臣 杨胜利 +2 位作者 李良晖 张锦旺 魏炜杰 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第9期1-12,共12页

综放开采技术是厚及特厚煤层开采的有效方法,已成为我国在世界煤炭开采行业的标志性技术。综述了“四要素”放煤理论、顶煤采出率与含矸率关系、基于块度分布的采出率预测模型、煤流瞬时含矸率-累计含矸率关系等智能放煤理论研究进展。... 综放开采技术是厚及特厚煤层开采的有效方法,已成为我国在世界煤炭开采行业的标志性技术。综述了“四要素”放煤理论、顶煤采出率与含矸率关系、基于块度分布的采出率预测模型、煤流瞬时含矸率-累计含矸率关系等智能放煤理论研究进展。分析了智能放煤技术难点,指出含矸率是影响顶煤采出率和煤质的关键因素,放煤过程中含矸率的快速、准确计算是智能放煤技术突破的重点和关键。将智能放煤技术分为非图像识别智能放煤技术和图像识别智能放煤技术2类,对不同技术的研究进展、优缺点及使用条件进行了详细分析。非图像识别智能放煤技术包括记忆放煤技术、声音振动信号识别技术、γ射线探测技术、探地雷达技术、微波照射+红外探测技术、激光扫描放煤量监测技术等,图像识别智能放煤技术包括井下照度环境精准控制、放煤图像去尘算法、含矸率计算精度保障策略、煤岩红外图像识别等。 展开更多

关键词 综放开采 智能放煤 “四要素”放煤理论 含矸率 图像识别 非图像识别

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基于DeepLab v3+的综放工作面含矸率预测研究

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作者 王志峰 王家臣 +1 位作者 李良晖 安博超 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第10期90-96,共7页

针对综放工作面真实煤矸堆叠状态下的体积含矸率很难获取的问题,提出一种基于DeepLab v3+的综放工作面含矸率预测方法。构建了煤矸堆积体图像数据集,采用半自动的数据标注方法和限制对比度自适应直方图均衡化法对煤矸图像进行预处理。运... 针对综放工作面真实煤矸堆叠状态下的体积含矸率很难获取的问题,提出一种基于DeepLab v3+的综放工作面含矸率预测方法。构建了煤矸堆积体图像数据集,采用半自动的数据标注方法和限制对比度自适应直方图均衡化法对煤矸图像进行预处理。运用DeepLab v3+模型进行煤矸图像语义分割,进而计算煤矸图像的投影面积含矸率。利用PFC3D数值模拟软件,基于重建的三维煤矸块体建立数值模型,模拟顶煤放落和刮板输送机运煤过程,通过fish语言读取每个矸石或煤的体积,计算得到煤矸堆积体体积含矸率。通过分析不同顶煤厚度条件下刮板输送机上煤矸堆积体的投影面积含矸率与体积含矸率的量化关系,建立了煤流的体积含矸率预测模型。实验结果表明:DeepLab v3+模型的准确率、平均像素准确率和平均交并比分别为97.68%,97.72%,95.33%,均高于经典语义分割模型FCN8s和PSPNet,实现了煤矸堆积体投影面积含矸率的精准快速识别;体积含矸率预测模型的决定系数R^(2)为0.9828,预测效果较好。 展开更多

关键词 智能放煤 综放工作面 含矸率 煤矸识别 体积含矸率 语义分割 DeepLab v3+模型

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图像识别智能放煤技术原理与应用 被引量：43

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作者 王家臣 潘卫东 +3 位作者 张国英 杨胜利 杨克虎 李良晖 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期87-101,共15页

煤炭智能开采是煤炭行业高质量发展的必由之路,放顶煤工作面的智能化滞后于综采工作面。智能放煤是实现智能放顶煤开采的关键核心技术,低照度、小空间、高粉尘、煤矸叠压、声振信号干扰、夹矸误识别等问题严重制约智能放煤技术开发。在... 煤炭智能开采是煤炭行业高质量发展的必由之路,放顶煤工作面的智能化滞后于综采工作面。智能放煤是实现智能放顶煤开采的关键核心技术,低照度、小空间、高粉尘、煤矸叠压、声振信号干扰、夹矸误识别等问题严重制约智能放煤技术开发。在探索尝试图像、声音、振动等多种煤矸识别技术的基础上,提出了图像识别智能放煤技术。精准快速识别混矸率与适应恶劣环境是图像识别智能放煤需要攻克的主要技术难题。针对混矸率识别问题,将混矸率细化为投影面积混矸率、表面体积混矸率、内部体积混矸率。建立了轻量级的放顶煤工作面矸石识别及边界测量模型,实现了投影面积混矸率的精准快速识别。提出了快速写意重建和精准重建等2种煤矸块体三维重建方法,研究了煤矸块体三维形态特征与二维形态特征关系,揭示了后部刮板输送机上煤矸块体堆积特征。在此基础上,提出了“由表及里”的混矸率高精度预测2步走策略,以实现透明化煤流,达到混矸率高精度测量的目的。针对低照度、高粉尘等恶劣环境适应问题,提出了立体视觉照度智能监测与自适应调节方法,为图像采集实时提供最优照度环境。基于人体仿生学以及边缘AI技术开发了智能图像采集系统,提出了基于频域先验的单通道Retinex去粉尘算法以及空频域联合强化去粉尘算法,为图像识别持续提供高质量图像。形成了“三位一体”夹矸智能识别技术,对放煤过程中可能出现的夹矸进行了精准识别,减少了由于夹矸放出而引发的误识别、误操作。图像识别智能放煤技术可以提高放煤工序的智能化水平,提高资源回收率、降低含矸率,保证矿井安全生产,研究成果的科学应用将有助于高质量实现智能化放顶煤开采。 展开更多

关键词 图像识别 智能放煤 混矸率 透明煤流 夹矸识别

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不同照度下煤矸图像灰度及纹理特征提取的实验研究 被引量：67

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作者 王家臣 李良晖 杨胜利 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期3051-3061,共11页

研究煤和矸石在不同照度下的响应特性,设计了差异照度煤矸图像采集系统,进行了煤矸图像采集实验,建立了煤矸灰度子图像数据库,对数据库中的子图像的灰度、纹理特征进行了提取,通过定义归一化特征差异指数以及基于支持向量机(SVM)对实验... 研究煤和矸石在不同照度下的响应特性,设计了差异照度煤矸图像采集系统,进行了煤矸图像采集实验,建立了煤矸灰度子图像数据库,对数据库中的子图像的灰度、纹理特征进行了提取,通过定义归一化特征差异指数以及基于支持向量机(SVM)对实验数据进行了分析与讨论。结果表明:在同一照度下,煤和矸石在灰度及纹理特征上存在差异,且随着照度的改变,煤和矸石的特征也发生变化,同时两者的变化规律存在显著差异。基于不同特征的SVM分类器的识别正确率不同,照度的变化也会对分类器的识别正确率产生影响;当考虑照度因素后,分类器的识别正确率最大增加了13. 31%,此外基于多特征多照度融合的SVM分类器性能较好,识别正确率为98. 39%。 展开更多

关键词 照度 煤矸图像 灰度特征 纹理特征 支持向量机

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基于中厚板理论的关键岩层变形及破断特征研究 被引量：36

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作者 杨胜利 王家臣 李良晖 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期2718-2727,共10页

厚且坚硬关键岩层的变形与破断影响着上覆岩层的运动,针对传统“梁”或“薄板”理论在分析厚且坚硬关键岩层受力与破断适应性差的问题,基于中厚板理论对存在厚且坚硬关键岩层的孤岛工作面在初次来压、周期来压时关键岩层的位移及应力分... 厚且坚硬关键岩层的变形与破断影响着上覆岩层的运动,针对传统“梁”或“薄板”理论在分析厚且坚硬关键岩层受力与破断适应性差的问题,基于中厚板理论对存在厚且坚硬关键岩层的孤岛工作面在初次来压、周期来压时关键岩层的位移及应力分布情况进行了研究,讨论了关键岩层厚度对于切应力分布的影响,揭示了关键岩层的受力与破断特征,提出了关键岩层破断模式判据。结果表明:在覆岩条件一定的条件下,关键岩层厚度越小,越容易发生拉伸破断,随着关键岩层厚度的逐渐增大,破断形式逐渐转变为拉剪混合破断和剪切破断;关键岩层厚度较小时,在破坏时多发生的是拉伸破断,破断后的关键岩层沿支点旋转形成绞接结构,不会对工作面造成太大的载荷;坚硬厚关键岩层则多发生剪切破断,对工作面造成冲击,易发生剪切破断的坚硬厚关键岩层破断位置与传统薄板理论确定的破断位置不同;坚硬厚关键岩层内分布的切应力随着岩层厚度的增加而增大,来压前后,关键岩层内部的应变能峰值由中部向工作面两端转移;坚硬厚关键岩层内部的切应力分布更为集中,将切应力集中分布的这部分区域作为围岩控制的重点,实现工作面灾害分区域、分级防控。 展开更多

关键词 关键岩层 中厚板理论 孤岛工作面 剪切破断 破断模式

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块度级配对散体顶煤流动特性影响的试验研究 被引量：17

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作者 张锦旺 王家臣 +1 位作者 魏炜杰 李良晖 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期985-994,共10页

掌握破碎后散体顶煤的流动特性和放出规律是综放开采优化放煤工艺参数、提高顶煤采出率、降低含矸率的重要基础。不同块度的顶煤在松散煤块集合体中所占的比例称之为块度级配,块度级配是松散煤体流动特性的重要影响因素之一。为了研究... 掌握破碎后散体顶煤的流动特性和放出规律是综放开采优化放煤工艺参数、提高顶煤采出率、降低含矸率的重要基础。不同块度的顶煤在松散煤块集合体中所占的比例称之为块度级配,块度级配是松散煤体流动特性的重要影响因素之一。为了研究块度级配对散体顶煤流动特性的影响,基于自主研制的放煤试验台,采用物理模拟试验和理论分析相结合的方法探究了块度级配对初始放煤量、颗粒运移轨迹以及煤岩分界面演化特征的影响。不同块度级配条件下的放煤试验结果表明,初始放煤量随顶煤平均块度的增大而增大;放出顶煤的块度级配变化显著,小块度顶煤占比高时,大块顶煤更易被放出;反之,大块顶煤因成拱频繁而放出量少;初始煤岩分界面演化过程中其最低点由放煤口中心线逐渐偏向采空区侧,且顶煤平均块度越大越显著,其运动轨迹基本符合横向抛物线形式。支架上方顶煤颗粒运动速度明显快于采空区侧顶煤颗粒;顶煤平均块度较小时,顶煤颗粒运动速度较快,成拱次数较少;顶煤通过放煤口以后,顶煤流动扩散角随顶煤平均块度的增大而增大。基于散体介质力学理论推导了支架侧和采空区侧初始煤岩分界面动态演化方程,结合放煤试验结果确定了不同顶煤块度级配条件下煤岩分界面理论方程的修正系数取值:支架侧初始煤岩分界面理论方程的修正系数k_R的取值为0.30～0. 35,采空区侧分界面理论方程的修正系数|k_L|的取值为0.25～0.28;讨论了顶煤块度级配对方程修正系数的影响规律,发现随着顶煤平均块度的增大,k_R和|k_L|的取值范围呈增大趋势。 展开更多

关键词 顶煤块度级配 放煤量 初始煤岩分界面 顶煤运移轨迹 流动特性

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薄煤层M形工作面连续旋转开采技术 被引量：19

10

作者 杨胜利 张康宁 李良晖 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第1期105-111,共7页

为解决不规则工作面难以布置长壁开采设备和实现高效开采的难题,以大社矿94064工作面为背景,应用数值模拟、理论分析等方法,对采场矿压显现和覆岩移动规律进行研究,开发了M形工作面连续旋转开采技术。研究结果表明,薄煤层野青灰岩顶板... 为解决不规则工作面难以布置长壁开采设备和实现高效开采的难题,以大社矿94064工作面为背景,应用数值模拟、理论分析等方法,对采场矿压显现和覆岩移动规律进行研究,开发了M形工作面连续旋转开采技术。研究结果表明,薄煤层野青灰岩顶板不破断,以连续缓慢下沉为主,提出了基于顶板连续缓慢下沉为主的"限定变形"顶板载荷估算方法;提出了针对M形工作面的开采工艺,工艺中续(减)支架、延长(缩短)刮板输送机、调斜比例控制、高档支护补充4个环节协调有机配合,使工作面多次连续大角度旋转,实现薄煤层M形工作面不搬家、不倒面直接推采的综采技术,节约了搬家倒面和新开切眼的经济成本。 展开更多

关键词 薄煤层 顶板缓慢下沉 野青灰岩顶板 M形工作面 连续旋转开采

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急倾斜煤层伪俯斜走向长壁工作面煤壁破坏机理 被引量：16

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作者 杨胜利 赵斌 李良晖 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期367-376,共10页

急倾斜煤层走向长壁工作面煤壁和底板容易发生破坏,严重影响工作面的正常推进。通过理论建模、底摩擦实验、数值计算等方法,研究了煤层顶板破断与冒落矸石滑动特征,揭示了不同煤层赋存和开采条件下煤壁破坏机理,并提出了防治煤壁破坏与... 急倾斜煤层走向长壁工作面煤壁和底板容易发生破坏,严重影响工作面的正常推进。通过理论建模、底摩擦实验、数值计算等方法,研究了煤层顶板破断与冒落矸石滑动特征,揭示了不同煤层赋存和开采条件下煤壁破坏机理,并提出了防治煤壁破坏与底板滑移的具体措施。研究发现:急倾斜煤层走向长壁工作面顶板冒落的矸石会对采空区形成不同程度的充填,自下而上依次为"密实充填段"、"不均匀充填段"、"非充填段"3段,而工作面中上部区域由于充填不充分,动压现象明显,容易造成严重的煤壁片帮和底板滑移现象,支架的工况随之也会变差,成为整个工作面围岩稳定性最脆弱的区域,严重影响到工作面的安全高效生产,是采场围岩控制的重点区域;工作面底板稳定性显著影响煤壁的稳定性,实际生产中发现,在煤层赋存和开采条件不同时,煤壁破坏一般会呈现出"塑性-流动"、"挤出-滑移"、"剪切-滑移"3种破坏模式;工作面采用伪俯斜布置不仅可以显著提高煤壁和底板的稳定性,也可以有效阻止液压支架倾倒和下滑,还可以避免工作面飞矸发生,配合整体推刮板输送机和"柔性加固煤壁"等技术可以实现急倾斜煤层走向长壁工作面安全高效开采,有效解决急倾斜煤层机械化开采所面临的一系列岩层控制难题。 展开更多

关键词 急倾斜煤层 走向长壁 煤壁破坏机理 伪俯斜工作面

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急倾斜煤层铣采机机械化采煤方法 被引量：7

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作者 杨胜利 李昂 李良晖 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期97-102,共6页

针对倾角大于70°、煤层厚度3～5 m的急倾斜煤层难以实现机械化开采的难题,通过应用铣采机,配合柔性掩护支架,提出了走向长壁伪俯斜柔性掩护支架后退式铣采机械化采煤法。在弘利煤矿80°急倾斜煤层布置沿走向推进的伪俯斜长壁... 针对倾角大于70°、煤层厚度3～5 m的急倾斜煤层难以实现机械化开采的难题,通过应用铣采机,配合柔性掩护支架,提出了走向长壁伪俯斜柔性掩护支架后退式铣采机械化采煤法。在弘利煤矿80°急倾斜煤层布置沿走向推进的伪俯斜长壁工作面,上巷回风,下巷运输;履带式铣采机由截割部、推运部等7个大部件组成,可以对急倾斜煤层机械铣挖;在工作面铺设搪瓷溜槽,铣挖破碎的煤体在重力作用下从搪瓷溜槽向下运输;设计的柔性支架成组布置在伪俯斜工作面,随着煤体的采出逐渐向下移动,形成稳定的回采空间。这种新型急倾斜煤层机械化开采方法的提出与应用,实现了该类煤层条件下落煤方式的机械化,有效提高了工作面效率。 展开更多

关键词 急倾斜煤层 伪俯斜开采 铣采机 柔性掩护支架

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放顶煤工作面煤矸混合度自动识别研究进展 被引量：13

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作者 李良晖 《煤炭工程》 北大核心 2017年第10期30-34,共5页

自动化放煤是实现自动化综放开采的关键技术,放煤过程中对于煤矸混合度的自动识别是研究的难点。文章依次论述了基于自然射线、声波信号、图像的放顶煤工作面煤矸混合度识别技术的研究进展,提出了基于图像的煤矸混合度识别技术是未来的... 自动化放煤是实现自动化综放开采的关键技术,放煤过程中对于煤矸混合度的自动识别是研究的难点。文章依次论述了基于自然射线、声波信号、图像的放顶煤工作面煤矸混合度识别技术的研究进展,提出了基于图像的煤矸混合度识别技术是未来的发展方向,以及综采工作面的煤岩界面的识别技术及分选中的煤矸识别技术的研究进展,总结了为放顶煤工作面煤矸混合度识别提供的宝贵经验。提出了将深度学习理论引入到煤矸混合度识别研究中,为人工智能技术在采矿行业中的应用提供了新思路,对提高综放开采顶煤回收率、提高煤质、实现工作面自动化有重要意义。 展开更多

关键词 放顶煤开采 煤矸混合度 自动识别 人工智能

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急倾斜煤层水平分段综放开采合理巷道位置确定 被引量：5

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作者 魏炜杰 杨胜利 +1 位作者 李良晖 张锦旺 《煤炭工程》 北大核心 2017年第10期16-19,共4页

针对急倾斜水平分段综放开采顶煤放出率低的问题,采用PFC2D离散元软件模拟了不同底板巷道位置条件下3段综放开采顶煤放出过程。模拟结果显示,顶煤放出后,残煤主要集中在工作面顶底板及中部位置,当底板距x≥2m时残煤形态变化不明显;1#支... 针对急倾斜水平分段综放开采顶煤放出率低的问题,采用PFC2D离散元软件模拟了不同底板巷道位置条件下3段综放开采顶煤放出过程。模拟结果显示,顶煤放出后,残煤主要集中在工作面顶底板及中部位置,当底板距x≥2m时残煤形态变化不明显;1#支架顶煤放出率与工作面顶煤放出率呈负相关的关系,而整个模拟煤炭采出率随x的增大呈抛物线形式增加,由拟合曲线知x取4.75m时,模型煤炭采出率最高;综合考虑顶煤放出率和岩石巷道掘进率,建议将底板巷道设置在x取2m处,此时顶煤采出率约85%。 展开更多

关键词 急倾斜水平分段 综放开采 巷道位置 顶煤回收率 残煤形态

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顶煤预制裂隙定向水力压裂研究 被引量：8

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作者 吕华永 刘飞 +1 位作者 李良晖 程占博 《矿业科学学报》 2018年第6期553-560,共8页

为改善厚硬顶煤冒放性和工作面作业环境,提出顶煤预制定向裂隙水力压裂技术。利用理论分析研究了定向压裂基本原理,分析了钻孔和裂隙的受力模型,得到裂隙的起裂条件、扩展过程及其形态。利用RFPA^(2D)-Flow渗流软件研究顶煤定向压裂规律... 为改善厚硬顶煤冒放性和工作面作业环境,提出顶煤预制定向裂隙水力压裂技术。利用理论分析研究了定向压裂基本原理,分析了钻孔和裂隙的受力模型,得到裂隙的起裂条件、扩展过程及其形态。利用RFPA^(2D)-Flow渗流软件研究顶煤定向压裂规律:在压裂起始阶段,定向裂隙尖端出现高应力集中现象,在钻孔和定向裂隙两面形成卸压区,且随着注水压力的增大逐渐扩大;钻孔和定向裂隙周围形成高水压区,且随着注水压力的增大逐渐扩大。压裂初期煤体发生剪切破坏,压裂后期出现大量拉伸破坏。定向裂隙倾角α介于0°～60°时,裂隙尖端首先起裂、扩展,然后发生转向;当倾角α=75°和α=90°时,裂隙沿最大水平主应力方向扩展。 展开更多

关键词 顶煤 预制裂隙 定向水力压裂 裂隙扩展

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