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切顶留巷矸石帮围岩–支护体承压变形特征及控制技术

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岩石力学与工程学报 2024年第2期43卷 439-453页

作者：许旭辉何富连翟文立王德秋李晓斌宋佳宇张亚江中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室北京102209

切顶留巷矸石帮围岩稳定性直接影响留巷效果和后期留巷复用,为解决切顶留巷矸石帮围岩变形难题,采用现场调查、理论分析、工程试验等研究方法对矸石帮围岩–支护体承压变形特征进行研究。现场调查切顶留巷试验段,将矸石垮落过程中对挡... 详细信息

切顶留巷矸石帮围岩稳定性直接影响留巷效果和后期留巷复用,为解决切顶留巷矸石帮围岩变形难题,采用现场调查、理论分析、工程试验等研究方法对矸石帮围岩–支护体承压变形特征进行研究。现场调查切顶留巷试验段,将矸石垮落过程中对挡矸支护体形成的载荷分为留巷初期矸石垮落的动载荷、留巷中期矸石缓慢压实的似静态载荷和留巷后期稳定以后的准静态载荷;建立矸石帮侧向压力计算模型,解算得到矸石帮侧向压力从顶板到底板呈现递增趋势,明晰矸石帮侧向压力与覆岩压力、矸石体内摩擦角、矸石碎胀系数、切顶高度和切顶角度的关系;建立留巷顶底板–挡矸支护体–矸石帮围岩相互作用关系的力学模型,研究挡矸支护体变形影响因素,得到挡矸支护体所受侧向压力是变形失稳启动内因;优化挡矸支护施工技术,增强单体支柱和组合U型钢的联动耦合支护效果。现场监测验证理论结果的可靠性,矸石帮控制效果表明优化后的技术方案使围岩变形得到有效控制。

关键词：采矿工程切顶留巷矸石帮围岩–支护体侧向压力挡矸支护变形联动耦合支护

不确定环境下考虑多技能人力资源的复杂产品MRO服务资源调度

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计算机集成制造系统 2024年第9期30卷 3244-3256页

作者：郭钧徐思旺杜百岗周圣文武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070 数字制造湖北省重点实验室湖北武汉430070

针对复杂产品维护、维修、大修(MRO)服务资源调度中存在人力资源多技能异质而导致任务实际执行工期随着指派方案的不同而变化的问题,将多技能工调度与人员学习效应相结合,建立“任务技能人员”的匹配关系。以最小化服务完成时间、最小... 详细信息

针对复杂产品维护、维修、大修(MRO)服务资源调度中存在人力资源多技能异质而导致任务实际执行工期随着指派方案的不同而变化的问题,将多技能工调度与人员学习效应相结合,建立“任务技能人员”的匹配关系。以最小化服务完成时间、最小化人员冗余和最大化资源性能成本比为目标,构建资源调度时间参数不确定条件下的随机机会约束规划数学模型。并提出一种基于随机模拟、BP神经网络和改进NSGA-II的混合智能算法进行求解。通过具有不同参数特征的对比实验案例和敏感性分析,验证了所提模型和算法的有效性和适用性。

关键词： MRO服务资源调度多技能人力资源时间不确定性随机机会约束混合智能算法

基于高空平台的边缘计算卸载:网络、算法和展望

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北京工业大学学报 2024年第3期50卷 348-361页

作者：孙恩昌李梦思何若兰张卉张延华北京工业大学信息学部北京100124 北京工业大学先进信息网络北京实验室北京100124

高空平台(high altitude platform,HAP)技术与多接入边缘计算(multi-access edge computing,MEC)技术的结合将MEC服务器部署区域由地面扩展到空中,打破传统地面MEC网络的局限性,为用户提供无处不在的计算卸载服务。针对基于HAP的MEC卸... 详细信息

高空平台(high altitude platform,HAP)技术与多接入边缘计算(multi-access edge computing,MEC)技术的结合将MEC服务器部署区域由地面扩展到空中,打破传统地面MEC网络的局限性,为用户提供无处不在的计算卸载服务。针对基于HAP的MEC卸载研究进行综述,首先,从HAP计算节点的优势、网络组成部分、网络结构、主要挑战及其应对技术4个方面分析基于HAP的MEC网络;其次,分别从图论、博弈论、机器学习、联邦学习等理论的角度对基于HAP的MEC卸载算法进行横向分析和纵向对比;最后,指出基于HAP的MEC卸载技术目前存在的问题,并对该技术的未来研究方向进行展望。

关键词：高空平台(high altitude platform HAP) 多接入边缘计算(multi-access edge computing MEC) 计算卸载图论博弈论机器学习

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含瓦斯煤体受载微破坏模型及失稳判识准则

煤炭学报 2024年第2期49卷 707-719页

作者：聂百胜赵丹王孟霞柳先锋刘鹏邓博知朱熹阳秦枫马昕钰赵九红彭守建重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆400044 中国矿业大学(北京)煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室北京100083

煤体内孔隙和骨架分布对煤储层内气体运移及瓦斯动力灾害的发生具有重要的影响。为进一步探索含瓦斯煤体微观破坏机理,针对含瓦斯煤的微观破坏过程,对其微破坏形式展开详细的研究。采用原子力显微镜对加载前后突出煤样和非突出煤样表面... 详细信息

煤体内孔隙和骨架分布对煤储层内气体运移及瓦斯动力灾害的发生具有重要的影响。为进一步探索含瓦斯煤体微观破坏机理,针对含瓦斯煤的微观破坏过程,对其微破坏形式展开详细的研究。采用原子力显微镜对加载前后突出煤样和非突出煤样表面进行了原位测试,结果表明:不同煤样受载后,煤样表面结构均会发生变化,闭孔孔径有所减小,部分孔隙遭到破坏,相邻闭孔之间有连通趋势。加载前煤样孔隙呈无规律分布,加载后孔隙连通性增强,开孔孔喉数量有所增加。煤样加载后由于孔隙的连通导致突出煤样煤骨架模量降低,而非突出煤样由于本身强度较高,施加载荷导致煤体内部结构被压实,弹性模量略有增加。定义了煤体微观破坏类型及概念,分析了煤体孔隙及煤骨架周边应力分布特征,揭示了不同情况下含瓦斯煤体微观破坏机制。同时,对闭孔微气爆的影响因素展开讨论,狭长型椭圆孔端部孔壁处所受应力更大,更容易发生闭孔微气爆。描述了开孔微损伤的2种发生形式,揭示了孔隙“瓶颈效应”的制约对微破坏发生的机理。明确了原生缺陷结构为煤骨架的薄弱环节,并对其发生破裂的演化规律进行分析。基于线弹性断裂力学、弹塑性力学以及渗流力学等理论知识,提出了应力扰动作用下孔隙破坏和煤体失稳判识准则,总结了含瓦斯煤体微观破坏特征及其诱导煤与瓦斯突出的机制,并对煤与瓦斯突出的研究方向提出展望。

关键词：孔隙失稳判识微破坏煤骨架煤与瓦斯突出

具有复杂层次结构的二维离散块系岩体中摆型波与旋转波研究

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岩石力学与工程学报 2024年第2期43卷 424-438页

作者：姜宽卢春生戚承志王泽帆北京工业大学城市建设学部北京100124 西澳大学土木、环境与采矿工程学院澳大利亚珀斯6009 科廷大学土木与机械工程学院澳大利亚珀斯6845 北京建筑大学北京未来城市设计高精尖中心北京100044 北京建筑大学城市交通基础设施建设北京国际科技合作基地北京100044

岩体是由软弱结构层分割的各种尺度的岩块相互嵌套形成,具有复杂的层次结构,对岩体动力变形及应力波传播具有显著影响。针对具有复杂层次结构的块系岩体,基于Cosserat理论建立摆型波与旋转波的动力模型,确定层次结构对动力变形的影响。... 详细信息

岩体是由软弱结构层分割的各种尺度的岩块相互嵌套形成,具有复杂的层次结构,对岩体动力变形及应力波传播具有显著影响。针对具有复杂层次结构的块系岩体,基于Cosserat理论建立摆型波与旋转波的动力模型,确定层次结构对动力变形的影响。进一步,针对摆型波的低频、低速特征,基于Bloch定理确定并求解不同层次结构中波的频散方程,研究波的频散关系及速度特征。最后,基于固体能带理论揭示摆型波低频特性的力学机制,并基于研究结果讨论摆型波及旋转波诱发冲击地压的可能性。研究表明:忽略岩体高阶层次结构将低估岩体的位移及其整体变形,计算结果偏于不安全。长波扰动作用下,高阶层次结构中第一模态摆型波(对应声学支)频散现象不显著,其传播速度降低,岩体内部高阶层次结构阻碍波的传播;其他波(对应光学支)频散现象极其显著,几乎不能独立存在并传播;低频摆型波为波的主要形式,比高阶模态波及传统的P波、S波衰减速度更慢、传播距离更远。

关键词：岩石力学块系岩体摆型波旋转波层次结构频散关系 Cosserat理论

基于深度学习的盾构隧道施工地表沉降预测方法

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 607-617页

作者：尹泉周怡饶军应湖南城市学院城市地下基础设施结构安全与防灾湖南省工程研究中心湖南益阳413000 贵州大学空间结构研究中心贵州贵阳550025

针对现有盾构隧道施工引发地表沉降预测方法中存在的难以同时挖掘数据之间的非线性特征关系和双向时序信息的问题,通过融合卷积神经网络(CNN)、双向长短期记忆(BiLSTM)与自注意力机制(SA)提出一种基于深度学习的地表最大沉降预测方法(CN... 详细信息

针对现有盾构隧道施工引发地表沉降预测方法中存在的难以同时挖掘数据之间的非线性特征关系和双向时序信息的问题,通过融合卷积神经网络(CNN)、双向长短期记忆(BiLSTM)与自注意力机制(SA)提出一种基于深度学习的地表最大沉降预测方法(CNN-BiLSTM-SA)。该方法首先利用CNN提取网络输入数据之间的非线性特征关系,利用BiLSTM网络提取输入数据的双向时序信息,然后引入SA机制为CNN提取的特征分配相应的权重,有效捕获时间序列中的关键信息,最后通过全连接层输出最终地表沉降预测结果。以湖南万家丽路电力盾构隧道工程为依托构建地表沉降数据集,并选用ANN、RNN、LSTM、BiLSTM模型开展对比分析。研究结果表明:评估指标CNN-BiLSTM-SA的平均绝对误差(MAE)、均方根(RMSE)、决定系数(R2)、平均绝对百分误差(MAPE)均为最优,具有更好的地表沉降预测性能。

关键词：盾构隧道地表沉降深度学习神经网络

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深部采煤诱发矿震的覆岩关键层破断特征研究

岩石力学与工程学报 2024年第S1期43卷 3140-3150页

作者：邹俊鹏周祝焦玉勇张全张泉李振国中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 兖矿能源集团股份有限公司山东济宁273500

深部煤炭资源开采过程中,强矿震事件屡有发生,已经成为制约深部煤矿安全高效生产的重要原因。以东滩煤矿63_(上)06工作面为研究背景,运用PFC^(2D)数值软件模拟煤层开采过程中上覆多关键层的破坏过程,分析其采动应力场变化规律,并运用单... 详细信息

深部煤炭资源开采过程中,强矿震事件屡有发生,已经成为制约深部煤矿安全高效生产的重要原因。以东滩煤矿63_(上)06工作面为研究背景,运用PFC^(2D)数值软件模拟煤层开采过程中上覆多关键层的破坏过程,分析其采动应力场变化规律,并运用单广义位移厚梁力学理论推导多关键层破断的力学机制。结果表明:上覆关键层的破断模式分为悬空破断和悬伸破断2种;因采动应力场变化的力拱效应,煤层采动过程中上覆关键层竖直应力逐渐减小,而水平应力增加;推导了关键层悬空破断和悬伸破断前受到的最大拉应力公式和最大悬空距和悬伸距,揭示了深部采煤上覆关键层破断力学机制。研究结果对于发展和完善深部采煤覆岩运移理论具有重要的意义。

关键词：岩石力学深部煤矿关键层破断 PFC^(2D) 采动应力场变化力学机制

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基于前馈模型预测控制的类车机器人路径跟踪

工程科学学报 2024年第6期46卷 1130-1139页

作者：白国星伊力夏提·伊力哈木江付薛洁孟宇刘立顾青北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学顺德研究生院顺德528399 烟台南山学院智能科学与工程学院烟台265713

在类车机器人路径跟踪控制方法中,模型预测控制(Model predictive control,MPC)在处理系统约束方面具有较大优势,但是现有的非线性模型预测控制(Nonlinear MPC,NMPC)实时性较差,线性模型预测控制(Linear MPC,LMPC)精确性较差,因此亟需... 详细信息

在类车机器人路径跟踪控制方法中,模型预测控制(Model predictive control,MPC)在处理系统约束方面具有较大优势,但是现有的非线性模型预测控制(Nonlinear MPC,NMPC)实时性较差,线性模型预测控制(Linear MPC,LMPC)精确性较差,因此亟需提出一种同时具有较高精确性与实时性的类车机器人路径跟踪控制方法.为此,以无预瞄点的LMPC为基础,引入基于逆运动学模型的前馈转向角信息,提出了一种前馈模型预测控制(Feedforward MPC,FMPC)方法,并通过MATLAB和Carsim进行了联合仿真测试.FMPC具有较高的精确性,在所有仿真结果中,位移误差绝对值不超过0.1110 m,航向误差绝对值不超过0.1177 rad.在相同工况下,FMPC与NMPC精确性相当,LMPC、前馈控制和Stanley控制误差发散.FMPC也具有较高的实时性,在每个控制周期内的解算时间不超过4.31 ms.在相同工况下,FMPC与LMPC实时性相当,相比NMPC能将每个控制周期内解算时间的最大值减小80.68%,平均值减小65.14%.此外,FMPC能够保证控制变量在系统约束范围内,且受定位误差的影响较小.

关键词：机器人类车机器人路径跟踪预测控制实时性

基于全局向局部运行空间投影的多级调度协同模式

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电力系统自动化 2024年第11期48卷 143-152页

作者：张怀宇夏清张丙金谭振飞董成孙宇军赖晓文国家电网有限公司华东分部上海市200120 清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 北京清能互联科技有限公司北京市100084 电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市200240

随着电力市场改革的推进,华东区域各省级市场均已进入试运行阶段,为统筹兼顾现货市场平稳运营与区域电网安全运行,迫切需要研究更高效的网省协同运行机制。首先,分析了现货市场环境下网省调度协同模式的挑战与改进思路。然后,构建了区... 详细信息

随着电力市场改革的推进,华东区域各省级市场均已进入试运行阶段,为统筹兼顾现货市场平稳运营与区域电网安全运行,迫切需要研究更高效的网省协同运行机制。首先,分析了现货市场环境下网省调度协同模式的挑战与改进思路。然后,构建了区域电网调度可行域与省市调度可行域模型,提出可行域模型的降维与线性化处理方法。在此基础上,提出了基于调度可行域的网省协同优化运行机制,重点对网省两级协同运行的业务流程、省市可行域的计算方法进行了探讨。最后,通过区域电网的算例分析,验证了调度可行域模型与两级市场协同运行机制的有效性。

关键词：电力市场可行域机组组合安全校核市场出清网省协同调度