国家自然科学基金(42372369)
- 作品数：7 被引量：89H指数：4
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- 相关机构：安徽理工大学东莞职业技术学院安徽省煤田地质局更多>>
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- 相关领域：矿业工程天文地球农业科学更多>>
- 概率积分法参数反演的SAAFC模型被引量：2
- 2021年
- 针对传统算法在概率积分法参数反演时无法获取全局最优解或收敛速率慢,以及基于生物遗传进化的智能寻优算法反演参数存在最优解非唯一的情况,为了更有效地进行概率积分法参数反演,引入新型群智能寻优方法,采用一种动态改变步长和视野的SAAFC算法预计概率积分法参数并与实际下沉值和水平移动值组合成目标函数,从而使参数反演问题转化为目标优化问题,建立了概率积分法参数反演的SAAFC模型。以朱集东矿1242(1)工作面为工程实例,根据该矿其它工作面岩移观测站实测数据解算的预计参数值给定反演参数初值范围,生成初始鱼群并模拟人工鱼的觅食、聚群、追尾和随机4种行为,设定试探次数上限并不断选择适应度最优的行为执行,直到获得全局最优参数或者达到迭代次数上限终止并输出参数值。利用模型反演所得参数预计地表下沉、水平移动、倾斜变形、曲率变形及水平变形,与5种实测变形拟合曲线进行对比,并计算预计下沉值的决定系数和泛化性能指标,综合评定模型的参数反演性能。比较预计下沉曲面与实测空间下沉曲线构建的实际下沉曲面轮廓,检验反演所得参数用于下沉预计的可行性。在地质采矿条件和解空间相同的条件下,利用AFC算法和LSM算法对该工作面的概率积分法参数进行反演,与所建模型进行对比,进一步验证模型的参数反演精度和收敛速率。结果表明:(1)模型反演参数预计地表下沉的决定系数为0.930 0,泛化性能指数为0.971 7,说明模型的参数反演可靠性较高;(2)模型反演所得概率积分法参数预计的下沉曲面较贴近实测空间下沉曲线,拟合效果较好;(3)3种模型反演参数预计的下沉和水平移动空间拟合曲线中,SAAFC算法更加贴近实测曲线,AFC算法较LSM算法更加贴近实测曲线。SAAFC、AFC、LSM算法反演参数下沉预计中误差分别为32.958、67.85
- 叶伟徐良骥张坤
- 关键词：开采沉陷预计概率积分法参数反演
- 煤矸石充填复垦地理化特性与重金属分布特征被引量：62
- 2014年
- 为研究煤矸石充填复垦地农作物产量达到最佳时的覆土厚度及煤矸石充填复垦地重金属分布状况，该文以新庄孜矿煤矸石充填复垦地作为研究对象，采取室外田间小区试验和室内试验分析方法，选取不同覆土厚度50～60，60～70，70～80，80～90 cm的4类试验地块及对照地块对其土壤理化性质及农作物根系分布、长势产量、重金属元素含量进行调查分析，发现复垦地块各项指标与对照地块差异显著，劣于对照地块；煤矸石充填基质土壤理化性质较差；70～80 cm的厚度是煤矸石充填复垦造地较经济合理的覆土厚度。煤矸石复垦地重金属元素有向上迁移的趋势；复垦土壤及煤矸石基质中Pb、Zn、Cr元素含量处于安全水平；大部分监测的Cu、Ni、Cd元素含量高于淮南土壤背景值，低于中国土壤环境质量标准二级标准，对复垦土壤已构成潜在的威胁性，应予以重视；覆土厚度50～60 cm地块的煤矸石基质中Cu、Ni元素含量处于安全水平，煤矸石基质中Cd元素含量高于淮南土壤土壤背景值，低于中国土壤环境质量标准二级标准，应予以重视。结果表明70～80 cm的厚度是煤矸石充填复垦造地最佳覆土厚度；新庄孜煤矸石充填复垦地重金属有向上迁移的趋势，复垦土壤中重金属含量符合国家二级标准，未出现重金属污染情况，但部分重金属元素含量高于淮南市土壤背景值，应予以重视。
- 徐良骥黄璨章如芹刘会平严家平Helmut MeuserLutz Makowsky
- 关键词：土地复垦重金属化学特性
- 煤矿井下目标定位的研究现状与展望被引量：13
- 2021年
- 本文总结了近年来提出的iBeacon井下定位技术、卡尔曼滤波UWB井下动态定位技术、WMSNs视频矿灯定位技术、TWR和SDS-TWR定位方法、异步测时煤矿井下人员定位技术、多传感器信息融合煤矿井下人员定位方法、GRPM煤矿井下人员定位技术、基于改进UWB算法的井下定位以及捷联惯性导航定位技术等井下目标定位技术与方法,并从受巷道及其支护和巷道中导体及障碍物影响大小、是否需要基站/移动终端和参考站之间时钟同步、是否需要参考站之间时钟同步、受基站/移动终端和参考站时钟频率偏移影响大小、基站/移动终端成本、参考站成本和定位精度等方面综合评定各种定位技术的优势和局限性。研发新型组合型井下精密定位系统,使得传输信号不受井下巷道环境影响、无需时钟同步、定位设备复杂度小、基站和参考站建设成本低、定位精度高、定位导航可视化,是实现井下实时位置服务、为井下目标管理提供精准控制以及煤矿智能化开采走向成熟阶段的重要环节。
- 叶伟
- 关键词：矿井环境煤矿基站
- 基于GNSS-R技术的矿区复垦地土壤湿度反演方法研究被引量：2
- 2020年
- 全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)技术通常以单卫星单频反射信号为数据源进行土壤湿度反演,但其反演精度有限且易忽略不同卫星双频反射信号之间的差异性与互补性。为进一步提高矿区复垦地土壤湿度的反演精度,以安徽省淮南市潘集矿区东辰生态园为研究区,通过HD-V8接收机与土壤湿度监测系统(HZR80型)采集GPS卫星信号和土壤湿度等数据,利用GNSS-R土壤湿度反演方法处理得到GPS PRN1和PRN22卫星的L1、L2波段反射信号的干涉特征参量(振幅、频率、相位),并将其与土壤湿度实测值进行相关性分析,根据相关性分析结果选择相关性较强的干涉特征参量作为最优反演参数;采用自适应加权算法确定最优加权因子对最优反演参数进行数据融合;再利用PRN1和PRN22卫星L1、L2波段的最优反演参数、最优反演参数的算数平均值及其融合值分别与土壤湿度实测值建立基于单频法、均值法与融合法的土壤湿度反演模型,并验证模型的可靠性。结果表明,干涉特征参量中振幅与土壤湿度实测值的相关性较强,其相关系数的绝对值介于0.556 8~0.748 3,表明选择振幅作为最优反演参数比较合理;相比于单频法与均值法,融合法的土壤湿度反演模型更可靠,其决定系数R2为0.763 8,模型验证R2为0.936 9,均方根误差为1.907 8%,平均绝对误差为1.380 6%,最大相对误差为18.482 8%,表明基于双频数据融合的GNSS-R矿区复垦地土壤湿度反演方法可提高反演精度。
- 徐良骥刘悦谌芳张坤
- 关键词：土壤湿度
- 降雨条件下沉陷区土壤养分迁移响应
- 2014年
- 为研究煤矿开采沉陷区域坡地土壤养分运移规律,采用室内降雨模拟方法,研究了降雨条件下沉陷区域坡地土壤养分随坡度变化的迁移规律、土壤养分含量的空间分布规律及随时间的变化规律。结果表明,降雨条件下,在一定沉陷坡度范围内,土壤养分含量随着坡度增加而减少。同一采样点不同深度,接近地表处的土壤养分含量随坡度的增加而大幅度减小,深层土壤的养分含量随坡度变化的幅度不大。坡度大于0°的坡面土壤养分含量从坡顶到坡底呈增加的趋势,接近地表处土壤养分含量从坡顶到坡底大幅度增加,深层土壤养分含量从坡顶到坡底缓慢增加。坡度大于0°的坡面在坡底附近区域出现了速效氮、速效钾、有机质的富集现象。接近地表处土壤速效氮、有机质含量随时间的增加而减少的趋势,速效磷含量随时间没有显著变化规律,接近地表处土壤速效钾含量随时间的增加而增加。
- 王曦黄璨章如芹严家平MEUSER HelmutMAKOWSKY Lutz
- 关键词：开采沉陷降雨坡地土壤养分
- 厚松散含水层失水沉降相似模拟实验研究被引量：5
- 2022年
- 目前缺乏对厚松散含水层地质采矿条件下覆岩破断及变形规律的深入研究。以淮南矿区潘四东煤矿11111工作面为工程背景,构建相似材料模型,采用数字摄影测量提取位移法记录模型开挖过程中覆岩破断过程及覆岩变形情况。分析了含水层失水沉降原因:覆岩在W型剪切应力拱作用下形成2条纵向的主导水裂隙带,导水裂隙带的进一步发育引起含水层失水固结,在厚松散层重力作用下进一步压实,随着覆岩破断运动的加剧,在弯曲带和覆岩共同挤压下形成О型剪切应力拱,压缩薄层空间,导致地表下沉量增大。分析了失水状态下覆岩损伤情况:工作面开采工作完成且覆岩达到稳态后,前垮落角为57°,后垮落角为62°,导水裂隙带高度为63 m,开切眼及终采线上方覆岩在应力集中作用下断裂,产生纵向裂隙,开切眼及终采线上方垮落带区域内覆岩产生横向离层裂隙,纵向裂隙和横向离层裂隙加剧了覆岩与含水层间的水力联系。给出了失水状态下覆岩动态运动规律:随着开采工作面的推进,各观测线覆岩下沉量逐渐增大,接近开采工作面的观测线覆岩下沉量最大,工作面上方覆岩的观测线下沉量曲线走势基本类似且跳变一致,含水层上方的观测线下沉量曲线走势基本吻合且跳变同步,工作面上方与含水层上方的观测线下沉量跳变异步,表明含水层对覆岩移动变形具有重要作用。
- 陈芳张劲满徐良骥李杰卫徐瑞瑞张坤
- 关键词：地表下沉覆岩变形
- 基于无人船与GIS的沉陷水域水资源监测研究被引量：5
- 2020年
- 张集矿、谢桥矿、丁集矿、顾桥矿及顾北矿5对矿井以往大规模开采煤矿,在矿井附近形成了大范围的沉陷水域,并且大部分沉陷水域处于无利用和网箱养鱼的现状。为了合理利用沉陷水域水资源,需要对其库容量和水下地形进行准确地获取。基于无人船测量水深精度高以及具有目标探测和自动避障等优点,对于40 000 m^2以内的小面积空阔沉陷水域采用遥控器控制模式进行无人船测量,对于大面积网箱(竹竿拉网)覆盖以及超过40 000 m^2的大面积沉陷水域等特殊水域,采用航线规划模式进行无人船测量,对于河蚌养殖、杂草覆盖的特殊沉陷水域,通过机动船载人近距离使用遥控器控制无人船进行测量。无论应对何种类型沉陷水域,无人船测量均采用网格状航行路线,并采用打标点的数据采集模式进行测量,打标点间隔设置为5 m。通过无人船配套软件对水深数据信号进行校正,校正后的数据导入ArcGIS生成水深分布图。通过MATLAB编程构建Delaunay三角网,结合ArcGIS生成水下地形,并利用"表面体积"工具计算水下库容。以淮南矿区为例,分别在枯水期和丰水期对张集矿等5对矿井附近的沉陷水域进行水深测量、水下库容量计算,以及通过TIN获取水下地形。通过利用虚拟CORS参考站技术结合测绳对顾北矿、张集矿附近沉陷水域的检核点进行测量,并与无人船在相应点的测量结果进行对比。计算结果显示:所研究沉陷水域枯水期和丰水期的水下库容分别为1.76亿m^3和2.19亿m^3,同时准确获取了水下地形分布图。结果表明,无人船测量具有较高精度且效率较高,水资源监测结果可为这5对矿井附近的大面积沉陷水域的合理利用提供详细的资料参考。
- 叶伟徐良骥张坤宋承运张传才牛亚超李科王伟
- 关键词：水下地形GIS
