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《中南大学》 2005年
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金属矿山隐患空区声波层析成像识别及其安全控制技术研究

黄仁东  
【摘要】:本文在全面检索、分析和评述国内外金属矿山隐患空区探测及隐患空区环境下工程安全控制研究已有成果和文献资料的基础上,采用理论分析、室内模拟实验和现场应用相结合的方法,系统地研究了金属矿山隐患空区声波层析成像识别及隐患空区环境下工程安全控制的理论与技术,并将研究成果应用于金属矿山隐患空区探测及其安全控制工作之中,取得了较好的效果。 论文首先论证了声波层析成像技术探测金属矿山隐患空区的技术可行性,给出了相应的理论依据。从地下声波波动方程出发,利用慧更斯-非涅耳原理、费马尔原理、克希霍夫绕射积分理论、反射透射原理探讨了声波在矿岩介质中的传播规律;从几何衰减、粘滞性吸收等几个方面研究了声波在矿岩介质中传播的衰减特性,分析并推导了特殊耗损参数——品质因子Q与吸收系数之间的关系。 研究了声波层析成像的技术与方法,提出了联合走时成像、振幅衰减成像的处理思路,并给出了综合层析成像的处理流程。 针对当前声波层析成像探测中信号处理不完善,多波叠加的信噪难以分离,初至时间难以确定的现状,论文提出了基于人工神经网络识别声波探测信号,确定初至时间的新思路,并首次以信号声音识别典型信号确定学习样本,建立了学习样本库;同时开发了一套与之配套的基于Dephi和Power builder开发的既能快速、准确处理数据和图像,又能方便、快捷管理数据的可视化自适应人工神经网络软件。 进行了金属矿山隐患空区声波层析成像探测的模拟实验,研究了空区形态特征、尺寸大小对探测结果的影响规律,获得了探测分辨率与隐患空区特征尺寸大小与波长的比值(D/λ_p)的关系,并分别以空气、乙醇、橡皮泥、甘油为充填介质进行模拟实验研究,获得了隐患空区中充填介质对探测图像的影响规律。 在现场探测试验方面,研究了一套适用于金属矿山隐患空区声波层析成像探测的实施技术和方法,获得了金属矿山隐患空区与层析成像显现特征之间的关系,及其图像识别与处理,平面定位及产状判定的综合技术。 最后论文结合厂坝铅锌矿群采空区环境下残矿的安全、高效回采及铜
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TD85

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 闫长斌;爆破作用下岩体累积损伤效应及其稳定性研究[D];中南大学;2006年
2 刘晓明;金属矿隐患空区三维信息获取及其动力失稳数值分析技术研究[D];中南大学;2010年
3 孙新建;基于Hilbert能量分析的岩体爆破震动损伤研究[D];天津大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 明锋;坝基开挖爆破的岩体损伤试验研究[D];武汉理工大学;2011年
2 冯红刚;隐患空区群下采场结构参数优化研究[D];中南大学;2011年
3 刘焕春;巷道围岩松动圈视频检测技术[D];山东科技大学;2011年
4 刘海鹏;基于探地雷达对金属矿山支护体混凝土的无损检测[D];兰州理工大学;2011年
5 杜相会;矿山采空区稳定性分析及其变形失稳过程可视化仿真研究[D];中南大学;2012年
6 明凯;复杂围岩隧道爆破减震技术的研究[D];武汉科技大学;2012年
7 王瑞雪;武家塔露天煤矿采空区顶板安全厚度研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 田宗勇;地震层析成像在水利水电工程地质勘察中的应用[J];CT理论与应用研究;1997年03期
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9 刘敦文,徐国元,黄仁东;探地雷达技术在古墓完整性探测中的应用[J];地球物理学进展;2002年01期
10 刘喜武,刘洪,李幼铭;高分辨率Radon变换方法及其在地震信号处理中的应用[J];地球物理学进展;2004年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 陈文元;李雪梅;迟晓梅;;小波分析与神经网络在结构多处损伤监测中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年03期
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10 李彪,张子新;京珠高速公路石门坳隧道施工初探[J];地下空间;2001年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 杜宝同;邵朋;;复杂采动影响下巷道围岩变形规律研究[A];2010年安徽省科协年会——煤炭工业可持续发展专题研讨会论文集[C];2010年
3 武银婷;朱光明;刘伊克;常旭;;基于Ganley理论含有衰减特性零偏VSP正演研究及修正[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
4 孙凤余;郑伟;郭新华;;概率积分法在矿山环境地表移动预测评估中的应用[A];河南地球科学通报2008年卷(下册)[C];2008年
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6 卢央泽;李丽君;张明峰;;充填法开采条件下导水裂隙发育规律预测与分析[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
7 谢和平;;采矿工程中的力学问题与分析[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
8 王德刚;胡涛骏;叶银灿;;岩体弹性波测试中不同频率的波速差异研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
9 朱训国;杨庆;栾茂田;;隧道围岩中全长注浆岩石锚杆的应力分布分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
10 孙金山;卢文波;;非轴对称荷载下圆形隧洞围岩弹塑性分析解析解[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 贾瑞生;矿山开采沉陷三维建模与可视化方法研究[D];山东科技大学;2010年
2 母丽华;煤矿安全预警系统的方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王猛;煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征试验研究及其控制技术[D];辽宁工程技术大学;2010年
4 童思友;[D];中国海洋大学;2010年
5 童思友;南黄海地震资料多次波形成机理及压制技术研究[D];中国海洋大学;2010年
6 刘俊峰;海拉尔盆地复杂储层地震识别方法研究[D];中国地质大学(北京);2010年
7 任高峰;露井联合开采作用边坡损害机理及控制研究[D];武汉理工大学;2010年
8 曹令敏;地震层析成像方法的研究及其在金属矿复杂模型模拟中的应用[D];中国地质大学(北京);2011年
9 肖卫国;节理岩体本构模型和其细观力学方法理论研究[D];北京交通大学;2011年
10 巩向博;金属矿地震高精度成像与数据处理方法研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 贾晓亮;基于FLAC~(3D)的断层数值模拟及其应用[D];河南理工大学;2010年
2 苏发强;新义煤矿三软煤层巷道围岩稳定与支护技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 黄春光;大倾角“三软”不稳定厚煤层放顶煤开采矿压规律研究[D];河南理工大学;2010年
4 呼庆华;近井筒开采引起覆岩移动变形破坏规律及其治理技术研究[D];河南理工大学;2010年
5 陈勇;开滦矿区深部开采地表移动规律的研究[D];河南理工大学;2010年
6 史彩霞;开采沉陷动态预计理论及其参数研究[D];河南理工大学;2010年
7 何寿迎;黄岛LPG地下储库稳定性分析及支护设计优化[D];山东科技大学;2010年
8 李静涛;煤矿开采岩层与地表变形数值模拟分析[D];山东科技大学;2010年
9 王睿;井筒受采空区塌落影响的破坏机理及治理研究[D];山东科技大学;2010年
10 李克建;济南燕翅山山体变形机理及治理研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王亚军;李生才;;2008年1—2月国内安全生产事故统计分析[J];安全与环境学报;2008年02期
2 王亚军;李生才;;2008年3—4月国内安全生产事故统计分析[J];安全与环境学报;2008年03期
3 王亚军;李生才;;2008年5—6月国内安全生产事故统计分析[J];安全与环境学报;2008年04期
4 王亚军;李生才;;2008年7—8月国内安全生产事故统计分析[J];安全与环境学报;2008年05期
5 王亚军;李生才;;2008年9—10月国内安全生产事故统计分析[J];安全与环境学报;2008年06期
6 周小平,孙运轮,张永兴,周昌达;大厂铜坑矿细脉带采场围岩稳定性的数值分析[J];地下空间;2000年04期
7 胡运兵;宋劲;徐宏武;;声波透射法在桥桩安全检测中的应用[J];地下空间与工程学报;2005年05期
8 张绍国;王新民;姚建;田冬梅;;采空区稳定性的非线性分析[J];地下空间与工程学报;2005年06期
9 岩小明;李夕兵;李地元;郭雷;;露天开采地下矿室隔离层安全厚度的确定[J];地下空间与工程学报;2006年04期
10 刘阜羊;朱珍德;孙少锐;;块体理论及其在洞室围岩稳定分析中的应用[J];地下空间与工程学报;2006年S2期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 周科平;;地下矿山工程稳定性分类的自适应模拟退火聚类分析模型[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 毛树华;灰关联决策与灰生成算子的理论及方法研究[D];武汉理工大学;2011年
2 胡斌;深切峡谷区大型地下洞室群围岩稳定性的动态数值仿真研究[D];成都理工大学;2002年
3 刘敦文;地下岩体工程灾害隐患雷达探测与控制研究[D];中南大学;2001年
4 陈先国;隧道结构失稳及判据研究[D];西南交通大学;2002年
5 阳生权;爆破地震累积效应理论和应用初步研究[D];中南大学;2002年
6 凌同华;爆破震动效应及其灾害的主动控制[D];中南大学;2004年
7 孔令讲;浅地层探地雷达信号处理算法的研究[D];电子科技大学;2003年
8 方慧;介质不均匀性与探地雷达信号关系研究[D];中国地质大学(北京);2005年
9 郭建军;夏甸金矿矿柱及围岩稳定性分析与应用[D];山东科技大学;2005年
10 左宇军;动静组合加载下的岩石破坏特性研究[D];中南大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈律;岩石爆破损伤范围及评价判据研究[D];长江科学院;2011年
2 赵建忠;虚拟现实技术及其在矿井中的应用[D];太原理工大学;2003年
3 那新;东坪金矿地质灾害防治与采空区处理研究[D];东北大学;2005年
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5 白哲;地质雷达在隧道超前预报中的应用[D];武汉理工大学;2006年
6 王静;朱庄水库重力坝的强度和稳定性分析[D];河北工业大学;2006年
7 关淑萍;基于ANSYS的水闸动力特性及内力分析方法研究[D];河海大学;2006年
8 徐国庆;基于OpenGL放顶煤顶煤运动规律的三维可视化仿真[D];安徽理工大学;2006年
9 王建祥;T形短肢剪力墙静力性能仿真分析及优化[D];新疆农业大学;2006年
10 秦英译;基于数字钻孔摄像的图像分析方法研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 闫长斌;王泉伟;李国权;符新阁;左宇军;;邻近爆破对矩形岩柱稳定性影响的突变理论分析[J];爆炸与冲击;2010年05期
2 吕晓聪;许金余;赵德辉;葛洪海;王泽东;;冲击荷载循环作用下砂岩动态力学性能的围压效应研究[J];工程力学;2011年01期
3 罗理高;;预裂爆破在水库边坡开挖中的应用——以广西平南县东平水库为例[J];技术与市场;2011年07期
4 潘东;;露天矿山中深孔爆破边坡稳定性影响研究[J];山西建筑;2012年20期
5 李娜;周科平;潘东;朱和玲;;中深孔爆破动载荷下块石充填体强度响应研究[J];矿冶工程;2011年04期
6 朱栗宝;罗周全;罗贞焱;黄准生;刘晓明;;采场底部结构斜面角优化研究[J];矿冶工程;2012年01期
7 罗周全;谭浪浪;邓俏;徐海;;采空区失稳模式数值分析及实测验证[J];矿业研究与开发;2012年03期
8 张志呈;黄有望;韦家修;丁银贵;;定向卸压隔振爆破作用下的岩石累积损伤研究[J];煤矿爆破;2011年02期
9 朱兆文;徐敏;黄治成;许杰;;采场轮廓预裂爆破成缝数值模拟及应用[J];矿冶工程;2012年04期
10 王念国;;露天爆破对地下建筑物稳定性的突变分析[J];科技视界;2012年26期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 曹野;宋波;王培福;;爆破效应下基于小波分析的围岩顶板损伤诊断试验研究[A];第2届全国工程安全与防护学术会议论文集(下册)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 戚增坤;突变控制机制及其在船舶非线性横摇运动中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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4 刘晓明;金属矿隐患空区三维信息获取及其动力失稳数值分析技术研究[D];中南大学;2010年
5 黄娟;基于损伤理论的高速铁路隧道结构振动响应分析及疲劳寿命研究[D];中南大学;2010年
6 张国华;基于围岩累积损伤效应的大断面隧道施工参数优化研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
7 金解放;静载荷与循环冲击组合作用下岩石动态力学特性研究[D];中南大学;2012年
8 马长年;金川二矿区下向分层采矿充填体力学行为及其作用的研究[D];中南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 潘东;深孔爆破参数智能优化及爆破效应控制研究[D];中南大学;2010年
2 邓环宇;悬空采场底板结构动力响应特性研究[D];中南大学;2010年
3 刘高;深部大规模爆破振动信号分析与灾害控制研究[D];中南大学;2011年
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6 李魁;爆破作用下再造采矿环境工程振动监测及控制研究[D];中南大学;2011年
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8 彭国诚;Hoek-Brown强度准则中扰动系数研究[D];昆明理工大学;2011年
9 黄志国;深井巷道失稳分析及锚杆支护参数优化[D];中南大学;2010年
10 苏微倩;空气间隔装药预裂爆破技术应用研究[D];武汉理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 郭履灿;郭勤;孟宪森;;实际观测地震面波品质因数Q值空间分布的反演方法[J];CT理论与应用研究;1991年02期
6 周海南;;图像重建的射线交切反投影法[J];CT理论与应用研究;1992年03期
7 吴建平,冯锐;井间电磁波CT中的非块体分段反演算法[J];CT理论与应用研究;1993年03期
8 赵国敏,王亚会,王进,高常波,李冬春,孟琪;工程建设场址地基勘探的一种新方法─—电磁波井间层析成像技术[J];东北地震研究;1995年02期
9 王惠濂;探地雷达目的体物理模拟研究结果[J];地球科学;1993年03期
10 沈博;精密重力测量的应用[J];地球科学;1994年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 邓志雄;饶绮麟;黄业英;;面临新世纪的中国有色矿山[A];第六届全国采矿学术会议论文集[C];1999年
2 毛建华;李庶林;余克圣;黄志雄;;重要建筑物下开采的地表保护与安全监测新技术研究[A];第六届全国采矿学术会议论文集[C];1999年
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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9 李智;电站锅炉燃烧系统优化运行与应用研究[D];东北大学;2005年
10 王承;基于神经网络的模拟电路故障诊断方法研究[D];电子科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨立儒;基于神经网络的电路故障诊断的研究与实现[D];解放军信息工程大学;2010年
2 刘兰兰;基于神经网络和遗传算法的H型钢粗轧工艺参数优化研究[D];山东大学;2011年
3 田鹏明;基于神经网络的振动主动控制研究[D];太原理工大学;2012年
4 姜宇;发动机裂解设备故障诊断技术的研究[D];吉林大学;2012年
5 邢远凯;基于决策树和遗传算法的神经网络研究及应用[D];浙江大学;2010年
6 高宝建;基于神经网络的月降水预报模型在洪泽湖的应用研究[D];南京信息工程大学;2012年
7 陈少华;基于Hopfield神经网络控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
8 来建波;基于神经网络的路段行程时间预测研究[D];云南大学;2011年
9 闫超;基于BP神经网络的煤矿深埋硐室软岩流变参数反演分析[D];安徽理工大学;2011年
10 段成均;时滞神经网络稳定性分析[D];重庆交通大学;2011年
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