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厚煤层大采高综放工作面覆岩断裂演化规律研究

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煤炭科学技术 2024年第3期52卷 1-12页

作者：刘洪涛罗紫龙韩子俊韩洲陈小港彭佳琛中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

大采高综放开采易形成强烈的矿压显现,上覆岩层的断裂演化规律对工作面安全生产至关重要。以羊场湾煤矿160206工作面为工程背景,运用相似模拟试验、数值模拟和理论分析的综合研究方法,对大采高综放工作面覆岩的断裂过程与覆岩运移规律... 详细信息

大采高综放开采易形成强烈的矿压显现,上覆岩层的断裂演化规律对工作面安全生产至关重要。以羊场湾煤矿160206工作面为工程背景,运用相似模拟试验、数值模拟和理论分析的综合研究方法,对大采高综放工作面覆岩的断裂过程与覆岩运移规律进行系统研究。研究表明:导水裂隙带内岩层随工作面推进表现为“台阶下沉”,同层岩层下沉趋势沿走向表现为“急剧下降—稳定(最大值)—快速上升—稳定(最小值)”。工作面覆岩运动场由两区分布(加速下沉区、缓慢下沉区)演化为三区分布(加速下沉区、缓慢下沉区、稳定区)。对离层演化与地表下沉规律进行了定量描述,运用理论计算表达式深入地剖析了地表的动态下沉机理及其相关因素。结合相似模拟与数值模拟的试验结果,提出了覆岩断裂演化的形态变化特征:覆岩断裂形态由“单等腰梯形”演化为“双等腰梯形”,表土层影响区由“矩形”演化为“倒梯形”。分析了覆岩中垮落区、离层区、压实区、裂隙富集区的动态演化过程:垮落区逐渐增大至一定程度,高度小幅度降低并趋于稳定,离层区由下至上逐渐发育并随工作面向前移动,离层区逐渐闭合形成压实区,且压实区逐渐增大并最终保持稳定,裂隙富集区位于采空区前后端部并随工作面向前移动。

关键词：大采高综放相似模拟覆岩运动场覆岩运移覆岩断裂形态

灾后无人机自组网高动态多信道TDMA调度算法

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西安电子科技大学学报 2024年第2期51卷 56-67页

作者：孙彦景李林王博文李松中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心江苏徐州221008

以自然灾害、事故灾难为主要类型的极端突发事件对应急通信网络快速重组与灾情信息实时回传提出了严峻挑战,亟需构建具备快速响应能力、按需动态调整的应急通信网络。为了在断电、断路、断网“三断”极端条件下实现灾情信息实时回传,可... 详细信息

以自然灾害、事故灾难为主要类型的极端突发事件对应急通信网络快速重组与灾情信息实时回传提出了严峻挑战,亟需构建具备快速响应能力、按需动态调整的应急通信网络。为了在断电、断路、断网“三断”极端条件下实现灾情信息实时回传,可通过多无人机形成飞行自组网对受灾区域进行网络通信覆盖。针对灾后复杂环境受限条件下飞行自组织网络通信资源调度不合理引起的信道冲突问题,提出了基于Q-learning的自适应多信道时分多址调度算法。根据无人机间的链路干扰关系建立顶点干扰图,结合图着色理论,将高动态场景下多信道时分多址调度问题抽象为动态二重着色问题。考虑无人机的高速移动性,通过自适应调整Q-learning的学习因子,实现算法的收敛速度与最优解探索能力的权衡优化,以适应高动态的网络拓扑。通过仿真实验证明,所提算法可以实现网络通信冲突和收敛速度的权衡优化,能够解决灾后高动态场景下资源分配决策与快变拓扑适配问题。

关键词：无人机多信道时分多址图论自适应Q-learning

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基于相关性得分的伪标签优化行人重识别

控制与决策 2024年第8期39卷 2579-2587页

作者：程德强黄绩寇旗旗张剑英李云龙中国矿业大学信息与控制工程学院中国矿业大学计算机科学与技术学院

无监督域自适应行人重识别旨在将源域训练的识别能力泛化到目标域上,以减少对标签的依赖.目前基于聚类方法的网络,聚类过程中不可避免地会受到环境噪声的影响,降低网络原有识别性能.为了解决这一问题,提出一种基于相关性得分的伪标签优... 详细信息

无监督域自适应行人重识别旨在将源域训练的识别能力泛化到目标域上,以减少对标签的依赖.目前基于聚类方法的网络,聚类过程中不可避免地会受到环境噪声的影响,降低网络原有识别性能.为了解决这一问题,提出一种基于相关性得分的伪标签优化行人重识别网络.首先,通过计算全局与局部特征间前k个相似样本集合的相关性得分,找到两类特征直接可靠的关联性,从而提取已有伪标签优化方法所忽略的局部细粒度特征;然后,利用得分对局部伪标签进行优化处理,降低网络对与行人无关局部特征的关注;最后,依赖于相关性得分,利用优化后局部伪标签的预测结果对全局伪标签进行细化,缓解聚类过程中噪声的同时也细化了行人的特征完整表示.与近年无监督域自适应行人重识别方法相比,所提出网络在DukeMTMC-ReID、Market 1 501和MSMT 17三个公开数据集上的实验结果表现优异,验证了所提出网络的有效性.

关键词：无监督域自适应行人重识别深度学习细粒度特征相关性得分伪标签优化

重复注气压降法煤层渗透率模型与原位测试研究

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煤炭科学技术 2024年第4期52卷 193-202页

作者：李伟杨世龙周红星刘金兆中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心江苏徐州221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

煤层渗透率作为衡量瓦斯渗流与抽采难易程度的重要指标,对其进行准确测定具有重要意义。针对现有方法计算渗透率测试周期长、结果不稳定、模型不完善等问题,研究煤层渗透率的快速准确测定方法及相应的计算模型。基于煤层中气体径向不稳... 详细信息

煤层渗透率作为衡量瓦斯渗流与抽采难易程度的重要指标,对其进行准确测定具有重要意义。针对现有方法计算渗透率测试周期长、结果不稳定、模型不完善等问题,研究煤层渗透率的快速准确测定方法及相应的计算模型。基于煤层中气体径向不稳定流控制方程,结合不同压差下气体在煤层中的体积流量方程,建立可利用全区间压降数据测定煤层渗透率的注气压降计算模型。应用COMSOL数值模拟软件的达西渗流模块对模型进行求解,针对现场工程设计中可对压降曲线产生影响的测压气室长度进行单变量处理,根据模拟结果分析钻孔的测压气室长度可设计为2.0 m。根据数值模拟结果进行现场布置,搭建井下重复注气压降试验系统,结合煤层瓦斯赋存条件和巷道条件施工两组穿层钻孔,对2个测点分别注入两次高于煤层瓦斯压力的补偿气体进行渗透率原位测试,测试周期分别约为6 d和17 d,第2轮测试的注气压力高于第1轮。结合理论推导验证了注气压降过程中煤层瓦斯的雷诺数均处于线性达西渗流段,瓦斯在煤层中的渗流符合达西定律,满足计算模型的假设。与传统煤层渗透率计算方法进行了比较,结果表明:本方法和径向流量法的计算结果基本一致,可以满足实际工程需要。重复注气压降法的测试结果稳定可靠,具备快速测定的优点。

关键词：重复注气压降法煤层渗透率注气参数优化原位测试瓦斯抽采

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基于通道性能度量的神经网络结构搜索算法

控制与决策 2024年第7期39卷 2151-2160页

作者：潘杰郑学驰邹筱瑜中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116

卷积神经网络的表征与预测能力往往依赖结构合理性,但其主流结构均由人工设计,存在设计难度高、算力要求强、时间开销大等问题.如何让神经网络自主搜索合理结构并节约计算资源是当前的研究重点.目前,基于部分通道连接的可微分结构搜索算... 详细信息

卷积神经网络的表征与预测能力往往依赖结构合理性,但其主流结构均由人工设计,存在设计难度高、算力要求强、时间开销大等问题.如何让神经网络自主搜索合理结构并节约计算资源是当前的研究重点.目前,基于部分通道连接的可微分结构搜索算法,以其高效的显存利用率在搜索速度和分类性能上表现良好.然而,其针对通道的随机采样策略易造成重要信息丢失,当通道连接不足时性能明显下降.为此,提出一种基于通道性能度量的神经网络结构搜索算法,利用注意力机制提取通道重要性系数,并以此对通道进行排序采样.此外,考虑到预热阶段导致搜索不充分,产生较大离散化误差,在结构权重连续化的过程中设计温度正则化系数,提升权重差异.实验表明,所提算法能够在节约计算资源的基础上搜索出更优的卷积神经网络结构.

关键词：卷积神经网络可微分结构搜索通道注意力通道排序离散化误差温度正则化系数

岩石强度理论及不同拉压应力状态下岩石强度试验研究现状

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岩石力学与工程学报 2024年第4期43卷 890-906页

作者：何鹏飞何满潮李鑫陶志刚刘冬桥中国矿业大学(北京)隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)深地空间科学与工程研究院北京100083

岩石强度理论对不同尺度的岩石工程稳定性分析具有重要的理论意义与工程价值,其发展与岩石在不同拉压应力状态下的强度试验研究息息相关。尽管岩石在拉压应力的作用下强度特性差异很大,但目前对其强度理论及不同应力状态下强度试验的研... 详细信息

岩石强度理论对不同尺度的岩石工程稳定性分析具有重要的理论意义与工程价值,其发展与岩石在不同拉压应力状态下的强度试验研究息息相关。尽管岩石在拉压应力的作用下强度特性差异很大,但目前对其强度理论及不同应力状态下强度试验的研究多关注三向受压应力状态。进行了如下系统综述:在阐述金属和土体相关强度理论的基础上,介绍岩石强度理论的发展历程及研究进展;与岩石强度理论发展相协调的不同拉压应力状态下岩石强度试验的研究现状;进而分析了现有岩石强度测试所覆盖的应力状态分区及9种岩石强度理论所定义的3个特征拉伸强度的区别;最后对岩石强度理论及不同拉压应力状态下岩石强度试验研究中尚未解决的问题进行讨论总结并对未来研究工作进行了展望。

关键词：岩石力学强度理论应力状态破坏拉伸

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含水率影响下煤体巴西劈裂特性与弱化机制

采矿与安全工程学报 2024年第2期41卷 362-371页

作者：张村王磊王潇杰刘金保崔舒畅陈见行中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 中国矿业大学(北京)厚煤层绿色智能开采教育部工程研究中心北京100083

利用废弃矿井采空区作为储水空间对矿区生态环境和经济发展具有重要作用,但在不同含水率影响下,煤岩体强度会出现一定的弱化,进而影响地下储库的稳定性。以关闭的大台矿井-710 m开采水平3#煤层煤样为研究对象,研究不同含水率煤样巴西劈... 详细信息

利用废弃矿井采空区作为储水空间对矿区生态环境和经济发展具有重要作用,但在不同含水率影响下,煤岩体强度会出现一定的弱化,进而影响地下储库的稳定性。以关闭的大台矿井-710 m开采水平3#煤层煤样为研究对象,研究不同含水率煤样巴西劈裂强度弱化程度、劈裂破坏特征和声发射演化规律;借助CT扫描浸水前后煤样孔隙特征,探究其内在影响机制。研究结果表明:干燥煤样圆盘表面的主要裂纹沿劈裂面存在,而饱和煤样的裂纹偏离劈裂面,形成许多不规则的剪切裂纹。随着含水率的增加,圆盘表面劈裂裂隙平整度降低,从干燥到饱和,裂隙分形维数由1.066升高至1.298;煤样抗拉强度随含水率增加呈线性减小,但峰值应变则呈先增大后减小的抛物线变化;煤样声发射累计计数随含水率增加而逐渐减小,破坏阶段低含水率煤样产生张拉为主的拉剪复合裂隙且尺度较大,高含水率煤样产生小尺度张拉裂隙。煤样浸水后原生裂隙扩张,孔隙率提高2.55%,煤样孔隙率升高使煤样损伤发育加速,进而导致在劈裂过程中更易形成贯通裂隙;水的存在弱化了原生裂隙胶结强度,使劈裂裂隙沿强度较小的节理裂隙面扩张,初始劈裂面粗糙度增加。新增裂隙的减小也同样使声发射强度降低。

关键词：废弃矿井含水率巴西劈裂抗拉强度声发射弱化机制

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基于自监督增强特征的直推式零样本图像分类

控制与决策 2024年第5期39卷 1707-1717页

作者：王浩宇张欣然王雪松程玉虎中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221116

图像的视觉特征对实现零样本图像分类有至关重要的作用.尽管目前VGG、GoogLeNet和ResNet等网络提取的深度特征在图像分类领域获得了广泛的应用,但其在零样本图像分类问题上的表现并不理想,仍旧存在较大的提升空间.此外,由于零样本学习... 详细信息

图像的视觉特征对实现零样本图像分类有至关重要的作用.尽管目前VGG、GoogLeNet和ResNet等网络提取的深度特征在图像分类领域获得了广泛的应用,但其在零样本图像分类问题上的表现并不理想,仍旧存在较大的提升空间.此外,由于零样本学习场景下训练集与测试集不相交的设定,导致分类网络不可避免地存在领域偏移问题.为此,提出一种基于自监督增强特征的直推式零样本图像分类框架.首先,通过辅助任务构造伪标签,利用自监督学习获得图像的自监督特征并将其与无监督深度特征进行特征融合;然后,将融合特征嵌入语义空间中进行零样本图像分类,并获得未见类的初始预测标签;最后,利用未见类特征和预测标签迭代地优化视觉-语义映射.所提出框架组件可选择,框架组件自监督网络、主干网络和降维网络分别选用CFN、VGG16和PCA构成网络.在CUB、SUN和AwA2数据集上的实验结果表明,所提出网络能够增强特征的判别能力,在零样本图像分类问题上表现良好.

关键词：零样本学习自监督学习直推式视觉-语义映射特征融合图像分类

弹−塑性基础边界两侧采空(留煤柱)基本顶板结构初次破断特征

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煤炭学报 2024年第5期49卷 2195-2211页

作者：陈冬冬李子健谢生荣何富连罗昱蒋再胜马翔李辉中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

为了研究两侧采空留煤柱工程条件下基本顶板结构的断裂位态及工程指导意义,构建考虑实体煤弹塑性变形与两侧煤柱宽度及支撑能力弱化的基本顶板结构双塑化基础边界力学模型,基于有限差分算法与主弯矩破断准则系统计算了在非对称煤柱区和... 详细信息

为了研究两侧采空留煤柱工程条件下基本顶板结构的断裂位态及工程指导意义,构建考虑实体煤弹塑性变形与两侧煤柱宽度及支撑能力弱化的基本顶板结构双塑化基础边界力学模型,基于有限差分算法与主弯矩破断准则系统计算了在非对称煤柱区和长边实体煤区的断裂线形态、区位属性及整体位态特征,并从7个层面、横纵向4对区域与传统模型对比,阐明新模型所得新结论及工程意义。结论如下:(1)两侧非对称煤柱参数对长边实体煤区域的基本顶主弯矩及破断位置影响小,但分别显著影响煤柱区的主弯矩大小、位置及断裂形态。两侧煤柱区(较强/宽煤柱区+较弱/窄煤柱区)基本顶断裂线形态有3类演化模式,随基本顶厚度及弹模增大而煤柱宽度、支撑能力及悬顶跨度减小,其变化规律为:非对称的“连续单弧形+连续单弧形”→“连续单弧形+开口间断双短弧形”→非对称的“开口间断双短弧形+开口间断双短弧形”。(2)长边实体煤区基本顶的断裂线主要有3类区位属性,随基本顶厚度及弹模增大而实体煤的塑性区宽度、塑化程度及悬顶跨度减小,其演变规律为:断裂线在塑性煤体区(C-S式)→弹塑性煤体分界区(C-TS式)→弹性煤体区(C-T式);(3)考虑断裂线区位属性,随基本顶厚度和弹模增大而煤柱宽度、支撑能力及悬顶跨度减小的基本顶全区域破断模式及演变规律为:C-S式的■→C-TS式的■→C-T式的■→C-T式的■→C-T式的■。针对研究两侧采空(煤柱)基本顶板结构破断的3类力学模型,从7个层面对比了3类模型的重要区别,从横向4个区域(开采区域的前方与后方、两侧煤柱区)与纵向4个区域(非对称遗留煤柱下伏、下伏开采空间出/进煤柱/体)阐明了其重要工程作用。

关键词：遗留煤柱基本顶两侧采空弹−塑性基础板结构