基于數(shù)字圖像處理的含瓦斯煤體細觀力學試驗研究.pdf

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

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，通過編程對煤體圖像處理進行了處理，采用圖像增強對圖像進行了預處理，利用灰度多閾值分割和邊緣檢測算法對圖像進行分割，然后采用形態(tài)學處理對裂紋圖像進行了修復，再對裂紋特征參數(shù)進行提取。
　　 第二，自行研制含瓦斯煤體細觀力學試驗系統(tǒng)，該試驗系統(tǒng)包括加載系統(tǒng)、充瓦斯系統(tǒng)、細觀觀測等系統(tǒng)，能夠進行不同受力狀態(tài)、不同瓦斯壓力條件下煤體細觀力學試驗。同時，采用動態(tài)顯微觀測手段獲得試

3、樣表面裂紋變化的實時圖像。
　　 第三，采用研制的試驗系統(tǒng)開展了含瓦斯煤體細觀力學試驗，進行了煤體常規(guī)單軸、三軸和含不同壓力瓦斯作用下的三軸細觀力學試驗，記錄了煤體全應力-應變過程并根據(jù)應力-應變曲線把煤體變形過程劃分為五個階段，得到了處于各個階段煤體損傷圖像。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，采用巖石斷裂力學格里菲斯理論和修正的格里菲斯理論對煤體斷裂破壞進行了理論分析，得