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Monitoring, Warning, and Control of Rockburst in Deep Metal Mines

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Engineering 2017年第4期3卷 538-545页

作者： Xia-Ting Feng jianpo liu Bingrui Chen Yaxun Xiao Guangliang Feng Fengpeng Zhang Key Laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines Northeastern University Shenyang 110819 China State Key Laboratory of Ceomechanics and Geotechnical Engineering Institute of Rock and Soil Mechanics Chinese Academy of Sciences Wuhan 430071 China

This paper reviews the recent achievements made by our team in the mitigation of rockburst risk. It includes the development of neural network modeling on rockburst risk assessment for deep gold mines in South Af- rica, an intelligent microseismicity monitoring system and sensors, an understanding of the rockburst evolution process using laboratory and in situ tests and monitoring, the establishment of a quantitative warning method for the location and intensities of different types of rockburst, and the development of measures for the dynamic control of rockburst. The mitigation of rockburst at the Hongtoushan copper mine is presented as an illustrative example.

关键词： Deep metal mining Rockburst Monitoring Warning Mitigation

预制孔岩石破坏过程中的声发射时空演化特征研究

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岩石力学与工程学报 2012年第12期31卷 2538-2547页

作者：刘建坡徐世达李元辉东龙宾魏炯东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819

选取粗粒花岗岩和细粒砂岩,通过预制方孔和圆孔,开展单轴加载条件下岩石破坏声发射试验。采用单纯形定位算法,对岩石破裂过程中的声发射时空演化规律进行研究,并对声发射活动特征、能量释放率和空间相关长度进行分析。研究结果表明:对... 详细信息

选取粗粒花岗岩和细粒砂岩,通过预制方孔和圆孔,开展单轴加载条件下岩石破坏声发射试验。采用单纯形定位算法,对岩石破裂过程中的声发射时空演化规律进行研究,并对声发射活动特征、能量释放率和空间相关长度进行分析。研究结果表明:对于预制孔间距与预制孔尺寸相同的试件,声发射事件主要在岩石中部群集,试件以中部剪切破坏为主,声发射三维定位事件直观反映裂纹初始、扩展直至贯通的动态演化过程;在整个加载过程中,颗粒较粗且大小不均的花岗岩试件声发射活动性较强,颗粒较细且均匀的砂岩试件声发射活动性在加载后期才开始增强;岩石破坏前,小尺度裂纹合并贯通形成大尺度裂纹,声发射率下降,能量释放率增强,出现声发射信号"平静"而能量释放"不平静"的现象;岩石在受载过程中,应力场通过迁移和重新分布逐步建立起长程相关性;岩石破坏前,空间相关长度显著增加,且在岩石破坏时达到最大值。

关键词：岩石力学岩石破坏预制孔声发射三维定位空间相关长度

小型无人机基于PhotoScan点云模型重建的露天矿土石方测量新方法

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矿产与地质 2020年第3期34卷 619-625页

作者：刘建坡刘勇河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心河南郑州450016 河南省有色金属地质矿产局第四地质大队河南郑州450016

土石方量的清运费用占比露天矿开采费用较高,因此,精确测量和计算露天矿开采过程中的土石方量是露天矿开采费用结算的一个关键。然而,采用经典常规GNSS RTK、全站仪测量方法采集数据,不仅费时而且测点稀疏有限,距离重建露天矿的真实地... 详细信息

土石方量的清运费用占比露天矿开采费用较高,因此,精确测量和计算露天矿开采过程中的土石方量是露天矿开采费用结算的一个关键。然而,采用经典常规GNSS RTK、全站仪测量方法采集数据,不仅费时而且测点稀疏有限,距离重建露天矿的真实地形地貌误差极大。借助于小型低成本无人机采集露天矿开采过程中形成的地形地貌数据,很明显采集的密集数据能够无限逼近真实地形地貌,并用PhotoScan软件对采集的影像进行分析处理,以生成DEM、DSM、DOM和密级点云,再以生成的密级点云在Global Mapper平台中计算露天矿开采产生的开挖方量。结合具体实例比对表明,本方法具有经济快速且精度高的优点。

关键词：小型无人机 AgiSoft PhotoScan软件 Global Mapper软件露天矿土石方量

基于单键群方法的岩石破裂声发射时空分布特征的试验研究

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岩石力学与工程学报 2010年第A02期29卷 3488-3497页

作者：刘建坡李元辉田军赵兴东刘洪涛甘怀营东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110004

基于声发射定位技术和单键群方法,对在单轴压缩条件下岩石破裂过程中的声发射空间相关长度的变化特征进行试验研究。利用单键群构架的键长分布对声发射事件进行分色,可定量确定声发射事件集中程度。研究结果表明:基于单键群方法,影响声... 详细信息

基于声发射定位技术和单键群方法,对在单轴压缩条件下岩石破裂过程中的声发射空间相关长度的变化特征进行试验研究。利用单键群构架的键长分布对声发射事件进行分色,可定量确定声发射事件集中程度。研究结果表明:基于单键群方法,影响声发射空间相关长度变化的因素有2个,一是应力的释放导致空间相关长度的下降;二是应力场的转移导致空间相关长度的增长。根据声发射空间相关长度变化的不同,可将岩石岩样分为3种类型:(1)破坏前无明显塑性变形阶段的岩石岩样,空间相关长度呈现以幂律为特征的加速增长态势,且在岩石破坏前达到最大值;(2)对于破坏前有明显塑性变形阶段的岩石岩样,在塑性变形阶段,应力场的转移和岩石内部局部塑性2种因素的影响使得空间相关出现或增长或下降的波动现象;(3)对于加载过程中出现明显局部裂纹的岩样,局部破裂会导致声发射事件群集,致使空间长度减小,但是对于岩石整个破坏过程,空间相关长度呈现整体的增长趋势。单键群构架的键数具有分形特征,其反映的声发射事件的空间演化特征与空间相关长度所反映的情况一致。空间相关长度的增长反映了岩石内部应力场的长程转移过程。在塑性变形阶段,空间相关长度与之前阶段变化的差异对于预测岩石的破坏具有重要意义。

关键词：岩石力学单键群方法岩石破裂声发射空间相关长度

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基于覆盖码的多媒体传感网数据隐写算法

数据采集与处理 2015年第2期30卷 408-416页

作者：尤星孙启刘建坡童官军袁晓兵中国科学院大学计算机与通信学院北京100049 中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050

在多媒体传感网中进行视频信息隐藏有很多局限性。为了增强在多媒体传感网中进行隐秘通信的安全性,本文从提高隐写效率和降低节点能耗入手,在分析研究以往相近研究的基础上,提出了一种新的视频信息隐藏算法。算法结合了H.264/AVC(Advanc... 详细信息

在多媒体传感网中进行视频信息隐藏有很多局限性。为了增强在多媒体传感网中进行隐秘通信的安全性,本文从提高隐写效率和降低节点能耗入手,在分析研究以往相近研究的基础上,提出了一种新的视频信息隐藏算法。算法结合了H.264/AVC(Advanced video codec)标准视频流的数据特性,提出了调整覆盖码矩阵简化计算复杂度的新思想和避免误差漂移的隐写策略。算法运用了新的分类编码方法;对于不同类型的数据特征,引进并设计了针对多媒体传感网应用限制条件的覆盖编码方法。实验证明:该算法能够降低嵌入误差,有效抵抗统计分析;减少了数据通信冗余,同时计算复杂度由传统的幂次复杂度降低到线性复杂度。

关键词：多媒体传感网视频隐写帧内预测覆盖码

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基于声发射及其定位技术的岩石破裂过程研究

岩石力学与工程学报 2008年第5期27卷 990-995页

作者：赵兴东李元辉刘建坡张建勇朱万成东北大学资源与土木工程学院

应用声发射及其定位技术,采用实验手段研究了不同加载方式(单轴加载、巴西劈裂及三点弯曲条件下)不同尺寸岩石以及不同岩样破裂失稳过程。实验结果表明,在岩石弹性变形阶段,声发射事件定位位置为岩样内部的应力集中位置;随着加载的进行... 详细信息

应用声发射及其定位技术,采用实验手段研究了不同加载方式(单轴加载、巴西劈裂及三点弯曲条件下)不同尺寸岩石以及不同岩样破裂失稳过程。实验结果表明,在岩石弹性变形阶段,声发射事件定位位置为岩样内部的应力集中位置;随着加载的进行,声发射仪器精确地定位出其裂纹初始位置、扩展方向,并直观地反映出其内部裂纹稳定扩展过程。从巴西劈裂实验的声发射事件定位结果可以看出,初始裂纹产生的位置具有随机特性,且初始裂纹产生是诱发岩石破裂失稳的首要因素。岩样尺寸影响其破坏模式,受加载过程裂纹初始时序不同影响其声发射活动规律表现不一致;不同岩样声发射活动随应力变化呈一定的规律性,其中砂岩在加载过程其声发射活动具有突跳特性,这主要与岩石均质程度相关。声发射定位结果直观地反映岩样内部裂纹初始、扩展的空间位置,这对于深入研究岩石破裂失稳机制具有一定的意义。

关键词：岩石力学声发射岩石破裂过程巴西实验单轴加载

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红透山铜矿采场矿柱破裂过程的数值模拟

金属矿山 2012年第9期41卷 5-8,20页

作者：赵兴东李元辉刘建坡东北大学资源与土木工程学院

基于对红透山铜矿采场矿柱破坏形式的现场调研,发现高应力下矿柱破坏形式主要为剥落、劈裂破坏、剪切破坏3种形式。为研究其采场矿柱破坏的力学机制,依据红透山矿采场的实际情况及矿岩分布模式,将红透山矿矿柱分为3种矿岩组合模型。以... 详细信息

基于对红透山铜矿采场矿柱破坏形式的现场调研,发现高应力下矿柱破坏形式主要为剥落、劈裂破坏、剪切破坏3种形式。为研究其采场矿柱破坏的力学机制,依据红透山矿采场的实际情况及矿岩分布模式,将红透山矿矿柱分为3种矿岩组合模型。以此为基础,应用基于有限元的数值分析方法,对3种矿岩组合矿柱模型的破裂模式进行了模拟分析。数值计算结果表明:I型矿柱均为矿石,其破坏形式为X型剪切破坏;II型矿柱为矿岩组合,其破坏形式主要为矿柱上部围岩发生破坏,而在矿柱下部矿体仅仅产生一些裂纹;Ⅲ型矿柱为上下围岩中间夹矿,裂纹先在上下2层围岩中产生,继而向中间矿石扩展,直至最后裂纹贯通,矿柱失稳。该数值分析结果可为类似矿山矿柱的设计提供一定的参考依据。

关键词：矿柱数值分析采场破裂过程

基于数据优先级的IEEE 802.15.4自适应占空比方案

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计算机应用与软件 2014年第12期31卷 161-164,241页

作者：孙启谢东峰钱汉望刘建坡中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050

IEEE 802.15.4 MAC标准采用可选的活跃/休眠交替的超帧结构来节省网络的能耗,从而大大延长了网络生命周期。无线传感器网络节点的业务流量是时刻变化的,数据信息也存在不同优先级。而IEEE 802.15.4采用统一CSMA/CA方式访问信道没有考虑... 详细信息

IEEE 802.15.4 MAC标准采用可选的活跃/休眠交替的超帧结构来节省网络的能耗,从而大大延长了网络生命周期。无线传感器网络节点的业务流量是时刻变化的,数据信息也存在不同优先级。而IEEE 802.15.4采用统一CSMA/CA方式访问信道没有考虑数据优先级,另外活跃期和休眠期的固定占空比在动态适应性方面表现不佳。由此,提出一种节点根据业务流量不同,区分数据优先级的自适应的改变节点占空比的方案。仿真结果表明,该方案能够动态自适应网络业务流量的变化,降低了网络功耗并且提高了网络吞吐量。

关键词： IEEE 802.15.4 自适应占空比能耗吞吐量

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高应力超大采空区围岩破裂机理研究

金属矿山 2016年第7期45卷 84-89页

作者：邓鹏宏崔瑞瑞刘建坡李元辉鞍钢集团矿业公司辽宁鞍山114004 深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110004

针对红透山铜矿岩爆等地压灾害频发现状,采用声发射与多点位移计联合监测技术,对27采场4分层边墙和顶板的岩体破裂及变形进行长期监测。通过位移与AE事件数的不同分时累计曲线比较发现:1硬脆性岩体在强卸荷后,其释放的变形很小,而且变... 详细信息

针对红透山铜矿岩爆等地压灾害频发现状,采用声发射与多点位移计联合监测技术,对27采场4分层边墙和顶板的岩体破裂及变形进行长期监测。通过位移与AE事件数的不同分时累计曲线比较发现:1硬脆性岩体在强卸荷后,其释放的变形很小,而且变形的波动总是先于AE事件。根据岩体变形破坏能量释放机制,围岩变形释放的应变能决定了岩体耗散能,而耗散能是导致岩体破裂的直接原因,所以,围岩变形是微破裂产生的先决条件。2岩体微破裂的开裂扩展改变了岩体的内部结构,在应力场的二次调整过程中,裂隙不断发育,直至产生稳定的岩体构造。为避免硬脆性岩体在高应力强卸荷条件下出现片帮、岩爆等剧烈破坏,建议通过增加卸荷瞬时释放变形的方式,加强岩体应变能的释放,从而减少耗散能;同时在爆破开挖后及时支护阻止岩体内部构造的劣化。另外在岩爆多发地段,增加布设高精度位移监测设备,通过卸荷后围岩变形的突变,对高应力条件下的地质灾害进行预测预报。

关键词：岩石力学高应力强卸荷声发射多点位移计