基于數(shù)字圖像處理的含瓦斯煤體細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)研究.pdf

1、礦井瓦斯災(zāi)害與防治是煤礦生產(chǎn)面臨的重大難題。從細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)出發(fā)，研究含瓦斯煤體的細(xì)觀變形及破壞過(guò)程是揭示煤與瓦斯突出機(jī)理，探索相應(yīng)防治措施的新嘗試。本文以含瓦斯煤體作為研究對(duì)象，將數(shù)字圖像處理技術(shù)、細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬作為手段，圍繞瓦斯作用下煤體宏-細(xì)觀損傷的試驗(yàn)設(shè)備研制與試驗(yàn)規(guī)律探究開(kāi)展了各項(xiàng)工作。本文的主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：
　　 首先，基于數(shù)字圖像處理的相關(guān)技術(shù)及方法，針對(duì)煤體低灰度對(duì)比度的特點(diǎn)，提出了煤體細(xì)觀

2、圖像處理步驟及方法：利用MATLAB軟件中圖像處理相關(guān)工具，通過(guò)編程對(duì)煤體圖像處理進(jìn)行了處理，采用圖像增強(qiáng)對(duì)圖像進(jìn)行了預(yù)處理，利用灰度多閾值分割和邊緣檢測(cè)算法對(duì)圖像進(jìn)行分割，然后采用形態(tài)學(xué)處理對(duì)裂紋圖像進(jìn)行了修復(fù)，再對(duì)裂紋特征參數(shù)進(jìn)行提取。
　　 第二，自行研制含瓦斯煤體細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)，該試驗(yàn)系統(tǒng)包括加載系統(tǒng)、充瓦斯系統(tǒng)、細(xì)觀觀測(cè)等系統(tǒng)，能夠進(jìn)行不同受力狀態(tài)、不同瓦斯壓力條件下煤體細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)。同時(shí)，采用動(dòng)態(tài)顯微觀測(cè)手段獲得試

3、樣表面裂紋變化的實(shí)時(shí)圖像。
　　 第三，采用研制的試驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)展了含瓦斯煤體細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)，進(jìn)行了煤體常規(guī)單軸、三軸和含不同壓力瓦斯作用下的三軸細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)，記錄了煤體全應(yīng)力-應(yīng)變過(guò)程并根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)把煤體變形過(guò)程劃分為五個(gè)階段，得到了處于各個(gè)階段煤體損傷圖像。根據(jù)煤體變形破壞圖像，分析得出了煤體破壞形式，以及裂紋參數(shù)變化規(guī)律。
　　 第四，采用巖石斷裂力學(xué)格里菲斯理論和修正的格里菲斯理論對(duì)煤體斷裂破壞進(jìn)行了理論分析，得