煤巷顶板锚固体稳定性智能识别及工程应用

发布时间：2017-04-27 17:08

  本文关键词：煤巷顶板锚固体稳定性智能识别及工程应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：锚杆支护煤巷顶板稳定性与很多因素有关,顶板锚固体的锚固质量是决定顶板稳定性的主要因素。无损检测获得的顶板锚杆的波导特性能够反映出锚杆的锚固质量状况(如工作阻力、锚固密实程度及锚杆的有效锚固范围),而顶板所有锚杆的锚固质量决定了顶板的稳定性,因此煤巷顶板锚固体的波传播特征与其失稳模式(非常稳定顶板、中等稳定顶板、一般稳定顶板、不稳定顶板、极不稳定顶板)存在关系,而且不同的失稳模式应具有相应的波传播特性。通过对应力波在锚杆中传播及能量分配规律的研究,确定了将反射特性、锚杆相对锚固长度、幅值比三个波导特征指标作为煤巷顶板锚固体稳定性智能识别系统的三个输入参数。通过神经网络理论分析和Matlab软件的神经网络工具箱建立锚杆锚固质量与其波导参数的神经网络模型及知识库。对知识库进行反复训练,确定了当隐含层神经元数目为4时网络能达到较好的预测效果。针对贺西矿具体地质条件及支护参数,采用dll动态链接库技术将Matlab与VisualBasic语言进行混合编程,开发出了基于波导特性的煤巷智能识别系统。系统主要包括地质力学输入模块、单体锚杆锚固质量识别模块、煤巷顶板锚固体稳定性识别模块及其它辅助功能模块。在贺西矿煤矿现场选取三个测点,通过对这三个测点的锚杆进行无损检测,并将波导特性输入系统对三个测点的单体锚杆及顶板稳定性进行预测。通过对三个测点锚杆锚固力的测试,结果与系统的预测有很好的对应,证明了系统的预测准确性。
【关键词】：锚杆 无损检测 波导特性 顶板稳定性 智能识别
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD353.6
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 锚固体锚固质量无损检测的研究11-13
• 1.2.2 顶板稳定性的研究现状13-15
• 1.2.3 顶板稳定性的分析方法15-16
• 1.3 本文的研究内容、方法及路线16-20
• 1.3.1 本文的研究内容16-17
• 1.3.2 本文研究方法17
• 1.3.3 本文研究路线17-20
• 2 波导特征指标选择20-34
• 2.1 应力波检测技术的基本原理22-27
• 2.1.1 锚杆在荷载作用下的振动规律22-24
• 2.1.2 应力波的衰减规律24-25
• 2.1.3 应力波在锚杆中传播规律25-27
• 2.2 评价锚杆锚固质量的参数27-32
• 2.2.1 无损检测中评价锚固质量的几个参数28-32
• 2.2.2 单体锚杆锚固质量预测的波导特征指标选取32
• 2.3 本章小结32-34
• 3 煤巷顶板锚固体稳定性预测机理34-48
• 3.1 人工神经网络的基本概念及原理34-38
• 3.1.1 人工神经网络的概念34-35
• 3.1.2 BP神经网络35-36
• 3.1.3 人工神经网络的原理36-38
• 3.2 单体锚杆锚固质量预测的BP神经网络模型建立38-46
• 3.2.1 锚固质量预测的BP神经网络原理38-39
• 3.2.2 基于BP神经网络的锚固质量预测模型网络数据准备39-42
• 3.2.3 基于BP神经网络的锚固质量预测模型建立42-43
• 3.2.4 训练数据的提取43-44
• 3.2.5 网络训练44-46
• 3.3 基于波导参数的煤巷顶板锚固体稳定性分类46-47
• 3.4 本章小结47-48
• 4 煤巷顶板锚固体稳定性智能识别系统的开发48-70
• 4.1 煤巷顶板锚固体稳定智能识别系统开发工具48-50
• 4.1.1 MATLAB软件介绍48-49
• 4.1.2 VISUALBASIC软件介绍49-50
• 4.1.3 VISUALBASIC与MATLAB混合编程优点50
• 4.2 煤巷顶板锚固体稳定智能识别系统开发原理50-53
• 4.2.1 MATLAB与VISUALBASIC软件混合编程常用技术50-51
• 4.2.2 系统混合编程过程51-52
• 4.2.3 系统所用的基本方法52-53
• 4.3 煤巷顶板锚固体稳定智能识别系统开发及介绍53-55
• 4.3.1 智能识别软件的组成53
• 4.3.2 数据库系统53-54
• 4.3.3 智能识别系统54-55
• 4.3.4 CAD文件编辑系统55
• 4.3.5 其它辅助功能系统55
• 4.4 煤巷顶板锚固体稳定智能识别系统软件操作说明55-63
• 4.4.1 软件安装与启动55-57
• 4.4.2 数据库管理系统操作57-58
• 4.4.3 智能识别系统操作58-62
• 4.4.4 CAD文件编辑功能操作62-63
• 4.4.5 系统其它辅助功能操作63
• 4.5 煤巷顶板锚固体稳定智能识别系统软件核心功能代码63-67
• 4.5.1 MATLAB中M文件制作代码63-65
• 4.5.2 单体锚杆锚固质量预测代码65-66
• 4.5.3 煤巷顶板锚固体稳定性预测代码66-67
• 4.5.4 DWG文件操作代码67
• 4.6 本章小结67-70
• 5 工程应用70-90
• 5.1 贺西矿煤层地质状态分析70-72
• 5.1.1 矿井概况70
• 5.1.2 煤层沉积条件分析70-71
• 5.1.3 煤层顶板赋存特征分析71-72
• 5.2 实验仪器的选择72-74
• 5.2.1 无损检测仪的选择72-73
• 5.2.2 锚杆测力计的选择73-74
• 5.3 工业性实验测点的选择74-76
• 5.4 巷道顶板锚固体的无损检测76-80
• 5.4.1 数据的采集76-77
• 5.4.2 波导数据的处理77-80
• 5.5 智能识别系统的识别分析80-88
• 5.5.1 单体锚杆锚固体稳定性的识别80-82
• 5.5.2 巷道顶板锚固体稳定性的识别82-84
• 5.5.3 单体锚杆锚固力的测试84-86
• 5.5.4 顶板锚杆的拉拔实验86-88
• 5.6 本章小结88-90
• 6 结论与展望90-92
• 6.1 主要结论90
• 6.2 论文不足及展望90-92
• 参考文献92-98
• 作者简历98-100
• 学位论文数据集100

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本文编号：331023