基于機(jī)器視覺的巷道變形實時監(jiān)測預(yù)警技術(shù)研究.pdf

1、煤礦巷道的變形破壞會阻斷井下交通,增大礦井通風(fēng)阻力,損壞生產(chǎn)設(shè)備,造成人員傷亡,嚴(yán)重威脅煤礦安全生產(chǎn);同時煤巖動力災(zāi)害的孕育與發(fā)生通常也伴隨有巷道的變形破壞。通過對巷道變形的監(jiān)測能夠預(yù)警圍巖失穩(wěn),揭示巷道變形時空演化規(guī)律,為巷道支護(hù)、煤巖動力災(zāi)害防治、礦山壓力與巖層運(yùn)動規(guī)律的研究提供依據(jù)。
　　針對巷道變形監(jiān)測及預(yù)警問題,本文研制巖體變形實時監(jiān)測實驗系統(tǒng),研究煤巖材料受載破壞過程中各種變形指標(biāo)的演化規(guī)律,研究受采動影響的巖體變形破

2、壞的動態(tài)特征,建立巷道變形破壞的多指標(biāo)預(yù)警準(zhǔn)則,提出基于機(jī)器視覺的巷道變形實時監(jiān)測方法,現(xiàn)場監(jiān)測并預(yù)警煤礦巷道的變形破壞。本文取得的主要成果有:
　　(1)實驗研究了單軸壓縮加載方式下煤巖材料變形破壞規(guī)律,研究表明煤巖材料在破壞前表現(xiàn)出規(guī)律性的動態(tài)特征。依據(jù)損傷統(tǒng)計力學(xué)理論構(gòu)建含有應(yīng)變與損傷度變量的煤巖材料破壞模型,建立了煤巖材料宏觀變形與細(xì)觀損傷間的關(guān)系,用變形量、變形速度、變形加速度描述了材料變形破壞過程,確定了各階段臨界值。

3、
　　(2)基于機(jī)器視覺測量原理研制了巖體變形實時監(jiān)測實驗系統(tǒng),開發(fā)了配套軟件,實現(xiàn)了對二維、三維變形或運(yùn)動的全視場測量、連續(xù)測量以及非接觸在線測量,滿足了巷道變形實驗研究的需要。利用該系統(tǒng)通過相似模擬實驗,研究了巷道開挖圍巖變形過程,研究了煤層開采頂板變形垮落過程,揭示了圍巖變形指標(biāo)的演化規(guī)律,建立了圍巖變形動態(tài)特征與圍巖失穩(wěn)間的對應(yīng)關(guān)系。
　　(3)針對巷道變形區(qū)域性、連續(xù)性、突發(fā)性的特點(diǎn),提出了基于機(jī)器視覺的巷道變形實

4、時監(jiān)測方法,建立了用巷道變形量、變形速度和變形加速度評價圍巖穩(wěn)定性的多指標(biāo)預(yù)警準(zhǔn)則,實現(xiàn)了巷道變形指標(biāo)的實時采集和自動處理,以及圍巖失穩(wěn)的動態(tài)預(yù)警。
　　(4)建立了適用于煤礦現(xiàn)場的機(jī)器視覺巷道變形監(jiān)測系統(tǒng),監(jiān)測了工作面順槽斷面的變形過程,預(yù)警了巷道圍巖的失穩(wěn)破壞,現(xiàn)場應(yīng)用表明:巷道變形指標(biāo)反映了圍巖狀態(tài)及變化規(guī)律,巷道變形動態(tài)特征與應(yīng)力集中在時間分布上有較好的對應(yīng)性,可以作為圍巖失穩(wěn)的前兆信息。
　　該論文有圖120幅,表