自燃煤矸石山温度场的构建及四维显示

表面温度监测是寻找自燃煤矸石山着火点位置并对其针对性治理的基础。本文创建了红外成像仪结合全站仪对自燃煤矸石山表面温度场外业数据采集方法,使用三角形内插原理对数据处理,完成了温度场的构建并且进行精度验证,证明了此方法可行性。运用Matlab的Griddata函数对温度场数据进行预处理。利用contour函数绘制等温线,分析出煤矸石山表面温度变化走向;利用surf函数将煤矸石山表面温度场四维显示。     

自燃煤矸石山温度场构建及四维显示

表面温度监测是寻找自燃煤矸石山着火点位置并对其针对性治理的基础。本文创建了红外成像仪结合全站仪对自燃煤矸石山表面温度场外业数据采集方法,使用三角形内插原理对数据处理,完成了温度场的构建并且进行精度验证,证明了此方法可行性。运用Matlab的Griddata函数对温度场数据进行预处理。利用contour函数绘制等温线,分析出煤矸石山表面温度变化走向;利用surf函数将煤矸石山表面温度场四维显示。     

探测自燃火源位置的多重方法联用技术

为了探测霍尔辛赫煤矿矸石场自燃火源位置,在分析各种火源探测方法优缺点的基础上,利用红外成像仪对矸石场进行现场勘察,大致确定其温度及气体异常范围。然后利用同位素测氡法、气体探测法与现场精细温度测量等多种方法对矸石场进行实测,结果表明:不同方法检测到的异常区域大致一致,通过对比,说明了各种火源探测方法各有优缺点。通过各种方法对火源的探测,进行对比分析,得出了对霍尔辛赫煤矿矸石场自燃火源位置探测应采用以同位素氡探测法为主,红外热成像法、气体探测法与测温法为辅的多重方法联用技术,并进一步划分了火区范围和面积。     

矿井红外热成像远距离测温误差分析与精确测温方法

为实时监测煤矿井下高温热源,及时发现矿井火灾并报警,分析了矿井红外热成像远距离测温误差,提出了矿井红外热成像远距离精确测温方法,并通过了试验验证。建立了热成像仪接收的单波辐射照度与图像灰度之间的函数关系,得到了热成像仪的辐射测温公式;通过对矿井空气中主要成分的体积分数和红外吸收强度的分析,确立了影响矿井红外热成像远距离测温精度的环境参数,分析了辐射路径中水蒸气、CO₂、SO₂和CH₄吸收、粉尘散射对红外测温精度的影响;结合测量环境条件,对矿井空气透过率进行实时修正,并根据水蒸气、CO₂、SO₂、CH₄的吸收衰减和粉尘的散射衰减,构建了矿井空气总透过率与辐射测温距离的衰减模型;结合热成像仪的辐射测温公式、热成像仪接收的单波辐射照度与图像灰度之间的函数关系和矿井气体和粉尘的衰减模型,提出了红外热成像的远距离精确测温方法,并进行了试验验证。结果表明：提出的精确测温方法测得的物体温度比辐射温度更接近于物体真实温度;目标表面温度变化对测温精度的影响较小,测温路径中的...     

自燃煤矸石山表面温度场红外三维模型构建

使用红外热像仪探测自燃煤矸石山表面温度时,获取的热红外影像缺乏与之对应的空间信息,难以进一步分析其温度场信息,精确探测着火点,为解决该问题,利用近景摄影测量的方式获得煤矸石山表面的空间信息,将其与煤矸石山表面温度融合得到自燃煤矸石山的温度场信息,并利用ArcGis软件构建其红外三维模型。通过实验验证了该方法具有可行性,并进行了误差分析。研究结果表明,该方法得到的三维模型点位误差在0.07m范围内,可以满足实际煤矸石山表面着火点探测的需求。     

西曲煤矿矸石山自燃火区探测及治理技术

针对自燃的矸石山散发出有害气体污染环境,还有可能发生爆炸的问题,对自燃严重的西曲煤矿矸石山进行综合灭火,以达到净化环境、消除危险的目的。采用红外测温、多参数气体检测和钻孔测温相结合的综合探测技术,确定火区分布于矸石山的东侧,面积为650 m2,进而合理布置注浆钻孔,确定注浆参数,选用电厂粉煤灰与新型防灭火材料对火区进行注浆灭火。治理结果表明：矸石山的CO体积分数从840伊10-6降至12伊10-6,H2S体积分数从89伊10-6降至趋近于0,SO2体积分数为0,矸石山表面温度与当地气温相同,内部温度从最高420 益降至80 益以下,达到了《煤矿矸石山灾害防范与治理规范》要求。     

基于无人机热红外遥感的新疆宝安煤矿火区探测

煤火燃烧会释放大量的热,造成地表热异常,无人机热红外遥感技术为精准探测煤火范围提供了一种有效的技术手段。为了实现基于无人机热红外遥感技术的煤田火区精细化监测,使用无人机热红外遥感的方法对新疆宝安煤矿火区进行探测,并根据自适应梯度阈值法和人工阈值法,对两次连续飞行的无人机热红外影像进行温度阈值分割与煤火信息提取,对无人机热红外相机测温精度进行验证,两次无人机影像之间中误差为0.97℃,证明无人机测温精度可靠,技术可行,对煤火范围精准圈定与灭火具有参考价值。     

煤矿矸石山自燃火区判定技术

在结点红外测温基础上应用改进谢别德插值法,并借助计算机软件对矸石山地表温度进行计算分析,得出地表高温区域分布;以煤矸石自燃标志性气体浓度为指标,利用多参数气体检测仪对地表高浓度区域进行判定;最后采用"先疏后密"的方式施工探测钻孔,逐步锁定矸石山内部火区,从而形成一套完善的矸石山自燃火区判定技术并应用于山西盂县玉泉煤矿。     

露天煤垛内部高温非接触式红外测量方法

目前常采用人工手持测温杆逐个煤垛不定点测量的方法进行露天煤垛温度监测,人工测温法存在重复性差、测量位置有限和工作量大等问题。为实现大范围、全天候、多煤垛在线自动测温,提出了一种非接触式煤垛内部温度红外测量的方法和内部温度分层式计算模型,并设计实现了相应的露天煤垛内部高温红外监测系统。该方法将煤垛分为表层与内层两部分,两层的交界定义为边界面,表层受外界环境的影响,内层则不随外界环境变化。先由红外热像仪采集煤垛的表面温度,结合小型气象站采集得到的天候参数,通过温度校正算法去除天候环境对表面温度的影响,获得煤垛表面的真实温度。然后采用表面热平衡方程由校正后的表面真实温度计算得到边界面温度,再由内层温度与距离的指数关系即可计算得到内部温度值。通过现场实验证实,该方法对内热源温度的计算误差约为10.36%,能够满足工程实际要求,能非接触式直接测量露天煤垛内部温度。     

非接触式露天煤垛在线温度监测系统设计

为实现露天煤垛自动温度监测与自燃隐患点的探测,设计一种基于红外成像技术的非接触式露天煤垛在线温度监测系统。介绍了在线温度监测系统的功能模块与硬件设备组成、软件功能以及所采用温度校正算法和内热源计算模型的原理。研究结果表明,该系统可对多个煤垛进行全天候无盲区在线扫描,实现多煤垛在线温度监测;经温度校正,该系统在不同天气下可将煤垛表面温度的平均测温误差由14.33%有效校正为0.92%,显著提高了测温准确度;对内热源温度的平均计算误差为10.36%,满足工程实际需求;可对多个煤垛温度进行综合分析,判断其温度变化趋势与处理优先级。     

矸石山自燃危险性评价及治理技术

为简便快捷地评价矸石山的自燃危险性并实施有效的防治措施,以煤矸石的自燃倾向性、漏风供氧、聚热散热和外界条件为指标建立了矸石山自燃危险性评价指标体系,运用该指标体系对白家庄矿矸石山的自燃危险性进行了评价.结果表明,该矸石山自燃危险性高,为易自燃矸石山,采用红外热成像技术和钻孔测温相结合的方法对矸石山进行了火源探测,进而采取覆盖剥离、注浆灭火和注浆封堵相结合的措施对其进行治理.通过治理,矸石山内部温度从390℃降到80℃以下,达到了相关规范的要求.     

基于温度场迭加法解析煤矸石山内部温度场

为了探测自燃煤矸石山内部温度随时间和深度的变化情况,对煤矸石山的自燃深度和时间进行测算及预警。基于热传导理论模型,采用热源温度场迭加法解析自燃煤矸石山内部温度场。通过野外实际实验模拟,采用温度场模型对实验数据进行解析计算,得出结论：该模型适用于自燃煤矸石山内部温度场的解析计算,且计算简单,误差基本控制在10 ℃范围内,最大误差为20 ℃,模型精度较高,对自燃煤矸石山的火源位置探测及预警具有重要的指导意义。     

基于光纤测温技术的矿井围岩调热圈研究

分布式光纤测温具有测温连续、分布式测量等优点,在巷道围岩钻孔中敷设测温光纤可准确测地量出围岩调热圈温度场,并通过有限差分法进行数值模拟。在龙固矿辅二大巷和三采煤仓通道的联络巷围岩布置3个钻孔来测量围岩温度。测试结果表明,巷道围岩调热圈温度场为相似的同心圆,距离巷道壁面越远则围岩温度越高,相同温差之间的等温线之间距离越大,围岩调热圈半径最大为33 m,测试结果与计算结果基本相符。     

煤矿区复垦土壤传热传质性能实验系统研制及应用

自主设计一套复垦土壤传热传质性能实验系统,对煤矸石充填复垦土壤进行实验,结果表明:底部加热温度50℃,热源对土壤中的温度场、湿度场、CO_2浓度场影响不大,在加热温度为60℃、70℃时,矸石和土壤中的温度场变化明显,距离热源0.2 m处的测点出现湿度峰值,且在与充填物交界处,土壤含水率受底部水分迁移作用影响显著。本系统能够真实模拟重构土壤和填充层内部气、热、水运移规律,可对其影响因素进行系统研究。     

基于有限元法的冻结温度场反演分析及预测

介绍了基于平面有限元模型的冻结温度场数值反演及模拟方法,考虑冻结孔实际偏斜和测温孔实测温度数据,进行冻结温度场反演和预测研究。得到模拟计算结果与冻结工程中测温孔温度实测值有较好的一致性,说明冻结计算温度场分布规律有较高的精度。     

煤矸石人工热储的建造及自燃热能潜力分析

针对山西省阳泉市荫营煤矿矸石山自燃造成的环境污染和能源浪费问题，提出了以煤矸石为原材料建造人工热储并利用内部自燃热能的方案；研究了煤矸石自燃耗氧速率、放热速率和可燃物剩余量的动态变化规律；建立了温度场、渗流场、氧气浓度和可燃物剩余量分布的多物理场数学模型；评价了煤矸石热储的供热潜力。研究结果表明：人工热储内空间分布不均匀的温度场会产生烟囱效应，使渗流速度增大、对流换热增强；高温区的煤矸石氧化反应较快，可燃物剩余量较少和氧气浓度衰减幅度较大。连续取热720 d后，“U”形管进出口温度差超过10℃,出风口流出的空气温度超过55℃;同时可燃物剩余量超过60%的煤矸石体积占比依旧超过94%。研究认为，利用煤矸石建造的人工热储可以长时间提供优质热量。     

煤矿矸石山自燃治理技术研究与实践

为了有效防治煤矿矸石山的自燃,以白芨沟煤矿南四矸石山自燃火区为研究对象,根据矸石山的自燃特点,采用红外成像技术及远程温度监测技术对煤矸石自燃范围和程度进行了探测,根据测定的矸石山深孔及浅孔的温度分布情况,制定并实施了以“黄土覆盖、黄土隔离和灌注泥浆”为主的综合治理技术措施,有效抑制了煤矸石火区的供氧,阻止了火区的进一步发展,并通过降低火区高温直接灭火,且消除了井下影响2521工作面上隅角的CO,有效保证了工作面的安全回采.     

基于系统测温的矸石山自燃状况评估方法

为了解决自燃矸石山治理过程中的测温难点,准确评估其火情状况,与工程实践相结合,建立了一套系统测温方法。系统测温方法按温度级将自燃矸石山划分为4个区:防控区、临界区、蓄热区以及发火区;测温从水平和垂直2个方向逐渐逼近高温区,直至锁定矸石山内部发火区。应用该方法对乌海美方矿1座矸石山进行系统测温,依据测温结果准确判定出防控区、临界区、蓄热区及发火区,其中,发火区及蓄热区作为灭火施工的重点区域,主要位于边坡中上部。研究认为,该方法省时省力地评估了矸石山的自燃状况,测温评估结果直接指导自燃矸石山的灭火施工。     

井塔混凝土基础蓄水养护期温度场数值模拟与测试

煤矿井塔混凝土基础蓄水养护期的温度场变化复杂,采用数值模拟与现场结合的方式可以确定基础的温度分布和关键控制点的温度变化规律。结果表明:数值结果与现场实测温度数据拟合较好,最高温度和温差均在规范控制范围之内,施工中可通过调整蓄水的高度进行混凝土表面温差的控制,防止开裂。数值模拟提供了直观的三维温度场显示和预测,而现场测温较为全面地反映了大气环境温度对混凝土表面温度场的影响,两者的结合能够为科学制订养护措施提供依据。     

无人机热红外遥感煤火探测方法

为了提高矿区煤火识别的精度,利用无人机搭载数码相机和热红外相机分别在白天和夜晚采集RGB图像和热红外图像,基于面向对象的分类方法将矿区彩色正射影像分类并赋予对应类别的发射率值;热红外影像经过辐射定标后镶嵌为正射影像,根据辐射传导方程和Plank反函数反演矿区地表温度,采用移动窗口热异常提取算法识别煤火区。试验表明,实测煤火点与无人机热红外技术探测的煤火区的重叠率为96.72%,说明无人机热红外遥感煤火探测方法的精度可靠,技术可行。