不同甲烷气氛下煤自燃指标气体及活化能研究

针对不同氧浓度下煤自燃特性的研究大多只考虑不同氧氮比气氛,而对不同甲烷气氛下煤低温氧化规律研究较少的问题,利用程序升温氧化和热重分析实验,对不同甲烷气氛下煤自燃指标气体和活化能进行了研究。结果表明:随着CH_4体积分数的增大,产生CO和CO_2的初始温度显著升高;在煤氧化初始阶段,不同CH_4气氛下CO和CO_2生成量均随着温度的升高而缓慢增加;在煤加速氧化阶段,CO和CO_2生成量随温度的升高呈指数函数形式增加,且CH_4体积分数越低(O_2体积分数越高),CO和CO_2生成量越大,表明温度越高,CH_4对煤氧化的抑制作用越明显;随着CH_4体积分数的增大,煤低温氧化活化能增大、指前因子降低,说明CH_4体积分数的增大对于煤自燃具有较好的抑制作用。     

同安煤矿4101综放工作面煤氧化自燃的标志性气体研究

煤自然火灾严重威胁着煤炭工业的安全。为了遏制该类火灾的发生,煤自然火灾指标气体的预测预报功能越来越受到人们的重视。本文通过煤氧化反应生产气体的红外光谱实验,分析了同安煤矿4101综放面煤样在升温氧化过程中,在不同温度下煤氧化自燃产生气体的红外光谱图谱,确定了此煤样在氧化自燃过程中在不同温度下出现的标志性气体。建立了标志性气体的预报模型,研究分析了煤样氧化自燃生产的CO、CH_4和C_2H_4气体的浓度与温度的关系。结果表明,4101综放工作面实验煤样氧化自燃生成的气体产物有H_2O、CO_2、CO、CH_4和C_2H_4等5种,CH_4、CO和C_2H_43种气体的浓度随温度的升高有着不同的变化规律。对矿井自燃火灾的预测预报具有重要的指导意义。     

8.8m超大采高工作面煤自燃防治经验探讨

超大采高工作面煤自燃监测数据包括气体浓度、温度等,研究方法包括实验、数值模拟、现场观测等。现有研究大多未考虑各指标之间的关系,研究手段及数据分析方法单一。针对该问题,以上湾煤矿采高为8.8m的12401工作面为例,通过煤自燃实验、现场"三带"实测及数值模拟相结合的方式,分析煤自燃火灾过程中气体浓度与温度之间的关联关系,总结采空区内因火灾发火规律和特征。建立地面钻孔注氮模型,反演了采取注氮措施前后O_2浓度场、CO浓度场、温度场和"三带"分布变化规律;针对高温异常区域,根据数值模拟结果选取注氮位置,采用地面与井下一起注氮的方式降低火灾危险性。研究结果表明:CO可作为预测煤自燃的指标气体,CO_2和CH_4不能作为指标气体,C_2H_6,C_2H_4,C_2H_2,H_2可作为辅助指标气体;采取注氮措施后,氧化升温带的宽度大大减小,CO体积分数明显降低,最高点温度迅速下降,惰化效果显著;高温异常区域CO体积分数及温度有逐渐下降的趋势,验证了注氮位置的合理性和注氮措施的有效性。     

预测煤自燃的复合气体指标优选实验研究

通过煤程序升温氧化实验对比分析了不同干空气流量、氧气浓度下复合气体指标的变化规律,实验结果表明:在不能确定干空气流量的情况下,应选取φ(O_2)/(φ(CO)+φ(CO_2))作为预测煤自燃的气体指标;煤温在100℃以下时,φ(O_2)/(φ(CO)+φ(CO_2))可作为预测煤自燃的气体指标;煤温超过100℃时,φ(C_2H_4)/φ(CH4)和φ(CO)/φ(CO_2)可作为预测煤自燃的气体指标;煤温超过160℃且氧气体积分数为5%左右时,φ(C_2H_4)/φ(CO)也可作为预测煤自燃的气体指标。     

采空区内煤自燃气体特征及产生规律分析

针对目前对在模拟逐渐升温的采空区环境条件下不同变质程度煤自燃现象的研究较少的问题,以采集的4种变质程度的焦瘦煤、气肥煤、无烟煤、肥焦煤为例,利用煤自燃模拟系统进行了煤自燃实验,研究在采空区环境条件下煤的燃烧特征及自燃气体的产生规律。实验结果表明,焦瘦煤、气肥煤、无烟煤、肥焦煤自燃时,温度会呈现"S"型上升趋势,前期温度先缓慢积累,而后开始快速升温,最后在300℃时趋于平衡,而后缓慢上升;不同煤样在自燃过程中均会产生碳氢化合物和碳氧化合物等挥发性气体,且生成速率受温度影响,并出现极大值和极小值2个拐点;无烟煤温度上升曲线近似于直线,气体曲线随温度波动不明显;气肥煤和肥焦煤自燃时会产生大量CO和CH4,气肥煤产生CO的速率最快,CO最大体积分数可达8%,肥焦煤产生CH4的速率最快,CH4最大体积分数可达14%,焦瘦煤和无烟煤产生的CO和CO2的体积分数分别在2%和4%左右。     

高温热源表面点燃甲烷和煤尘实验研究

煤矿采空区煤自燃高温区域可能导致甲烷/煤尘爆炸,有必要开展煤自燃诱发瓦斯/煤尘爆炸的研究。目前基于电火花诱发方式对瓦斯/煤尘爆炸特性的研究不能充分反映采空区内煤自燃诱发瓦斯/煤尘爆炸的特性,针对该问题,利用自主研制的40L气体爆炸设备研究在高温热源表面点火方式下甲烷/煤尘爆炸特性。结果表明:(1)通过高温热源表面点火方式得到的甲烷/煤尘爆炸过程与甲烷/空气爆炸过程一致,均可分为3个阶段。(2)甲烷/煤尘的3个爆炸参数(爆炸压力、压力上升速率和爆炸温度)随甲烷浓度的变化规律一致,即先随着甲烷浓度的增加而升高,达到峰值后随甲烷浓度的增加而降低;当甲烷浓度小于转折浓度时,甲烷/煤尘的3个爆炸参数分别大于甲烷/空气相对应的爆炸参数;当甲烷浓度大于转折浓度时,甲烷/煤尘的3个爆炸参数分别小于甲烷/空气相对应的爆炸参数;由于煤尘的加入,甲烷/空气的3个爆炸参数的转折体积分数由11.5%分别降至9.5%,10.5%和9.5%,峰值分别增加了0.8%,6.9%和0.8%,且规律性下降。(3)由于点火方式不同,爆炸温度的变化规律不同:电火花引爆甲烷/煤尘后爆炸温度在下降阶段(Ⅲ阶段)再次出现升高的现象;高温热源表面引爆甲烷/煤尘后爆炸温度变化规律与未加入煤尘时保持一致。(4)对煤尘点燃温度预测函数进行了修正,修正后的拟合优度提高了20.05%;结合实验数据得到了煤尘在高温热源表面点火方式下的点燃温度预测函数。     

近距离煤层复合采空区煤自燃综合防治技术

我国近距离煤层赋存比重大,开采时多个采空区易连通形成复合采空区。复合采空区面积大、漏风区域多、遗煤分布范围广,煤自燃灾害极为严重。针对某矿复合采空区煤自燃迅速发展、CO和C_2H_4大量涌出的异常情况,综合分析了复合采空区漏风源、漏风汇、地质构造、回采期间丢煤情况及煤自燃气体涌出特征等因素,确定了复合采空区煤自燃高温隐患的分布范围及发展状态,制定了隐患应急控制与隐患高效治理的"两步走"综合治理方案,采取均压与喷浆结合减少漏风、注氮惰化采空区等措施达到隐患应急控制的效果,在此基础上,划分出治理煤自燃隐患的有效措施区域,采用复合泥浆封堵、液态CO_2冷却降温、三相泡沫覆盖隔氧技术实现隐患高效治理目标,构建了"堵漏控风-惰化降温-覆盖隔氧"三位一体的复合采空区煤自燃综合防治技术体系。应用上述技术后,复合采空区内C_2H_4体积分数由72.1×10~(-6)降低至0,CO体积分数由3 912.6×10~(-6)下降至20×10~(-6)以下并保持稳定,有效消除了该矿复合采空区煤自燃高温隐患,保障了邻近工作面的安全高效开采。     

基于随机森林算法的煤自燃温度预测模型研究

针对传统煤自燃温度预测模型预测精度较差、基于支持向量机(SVM)的预测模型对参数的选取要求较高和基于神经网络的预测模型测试时易出现过拟合的问题,提出了一种基于随机森林算法的煤自燃温度预测模型。利用煤自燃程序升温实验选取O_2浓度、CO浓度、C_2H_4浓度、CO/ΔO_2比值、C_2H_4/C_2H_6比值作为煤自燃预警指标数据,并对指标数据进行处理,将数据分为学习集和测试集;对学习集抽样形成决策树并按决策树最优特征分裂形成随机森林;采用均方误差值和判定系数(R~2)优化随机森林算法的参数,进而构建随机森林模型;将测试集数据输入已训练好的随机森林模型,得到煤自燃温度预测结果。模型对比结果表明:与基于粒子群优化反向传播(PSO-BP)神经网络算法和基于SVM算法的煤自燃温度预测模型相比,随机森林测试阶段的R~2为0.869 7,PSO-BP测试阶段的R~2为0.783 6,SVM测试阶段的R~2为0.835 0,说明基于随机森林算法的煤自燃温度预测模型能够较为准确地对煤自燃温度进行预测,具有较强的鲁棒性和普适性,解决了基于PSO-BP神经网络算法的煤自燃温度预测模型和基于SVM算法的煤自燃温度预测模型容易出现过拟合的问题。     

褐煤煤尘爆炸固态残留物粒度变化及气态残留物可燃性分析

煤尘爆炸固态、气态残留物是分析起爆地点、传播路径的物证及部署救援工作的依据。采用20L球形爆炸系统对不同浓度、不同粒径的褐煤煤尘进行爆炸实验,分析了褐煤煤尘爆炸固态残留物的粒度变化和气态残留物的可燃性。结果表明:褐煤煤尘爆炸固态残留物的粒度范围较原始褐煤煤尘有所扩大;煤尘浓度一定时,随着煤尘粒径减小,褐煤煤尘爆炸固态残留物的D_(10)变化率趋于负向增大,D_(50)变化率在10%～20%范围内波动,D_(90)变化率趋于正向增大;煤尘粒径一定时,随着煤尘浓度增大,褐煤煤尘爆炸固态残留物的D_(10)先减小后增大,而D_(50)和D_(90)不断增大;褐煤煤尘爆炸气态残留物中主要含有O_2,CO,H_2,CO_2,CH_4,C_2H_6,C_2H_4,C_2H_2,C_3H_6;随着煤尘粒径减小或浓度增大,气态残留物中O_2和CO_2含量不断减小,CO,H_2及CH_4等烃类气体含量不断增大;煤尘粒径一定时,100～200g/m~3浓度范围内的褐煤煤尘爆炸气态残留物的可燃性指数小于1,表明气态残留物不可燃,300～600g/m~3浓度范围内的褐煤煤尘爆炸气态残留物的可燃性指数大于1,表明气态残留物可燃;煤尘浓度一定时,180～250μm粒径范围内的褐煤煤尘爆炸气态残留物的可燃性指数小于1,表明气态残留物不可燃,38～180μm粒径范围内的褐煤煤尘爆炸气态残留物的可燃性指数大于1,表明气态残留物可燃;气态残留物中H_2和CO含量是影响褐煤煤尘爆炸气态残留物是否可燃的关键因素,且H_2的影响程度最大,CO次之。     

低位巷瓦斯抽采条件下采空区遗煤自燃规律研究

煤层顶板布置低位巷抽采瓦斯是解决工作面上隅角瓦斯超限问题的重要技术措施,但低位巷大流量混合抽采造成采空区漏风严重,增加遗煤自燃风险。目前针对低位巷布置与抽采流量协同影响采空区遗煤自燃方面的研究较少。针对贾家沟煤矿10106工作面布置低位巷抽采采空区瓦斯的实际情况,采用COMSOL软件建立了非均质采空区三维流-固-热多场耦合数值模型,通过数值模拟分析了低位巷抽采瓦斯诱导采空区遗煤自燃规律,结果表明：低位巷瓦斯抽采能够降低工作面上隅角瓦斯浓度;瓦斯抽采流量与自燃氧化带最大宽度、采空区最高温度呈正比,抽采流量增加,则自燃氧化带最大宽度和采空区最高温度增加,但过高的抽采压力导致上隅角附近空气“回流”至采空区,增加采空区遗煤自燃风险;当低位巷瓦斯抽采流量一定时,内错距越小,则采空区自燃氧化带最大宽度和最高温度越大。结合数值模拟结果与工程实践,确定贾家沟煤矿低位巷内错距为15 m,瓦斯抽采流量为45 m3/min,此时上隅角瓦斯体积分数为0.875%,采空区自燃氧化带最大宽度为59.14 m,有效解决了上隅角瓦斯浓度超限问题,且未显著增大采空区遗煤自燃危险区域。     

Hibernate技术在基于GIS数据库中的应用研究

空间信息的存储和处理问题是地理信息系统(GIS)的核心问题.对空间数据和属性数据的统一存储管理已成为必然趋势.本文通过对GIS中海量数据的存储方式进行研究,指出对象-关系型的数据库存储方式是空间数据库的发展方向.在此基础上讨论了Hibernate技术与GIS数据库的结合,使用Hibernate技术将关系数据库中空间数据和属性数据进行封装,屏蔽了数据库底层操作,使得程序员可以用面向对象的思想随意操纵数据库,在利用了关系数据库的快速检索、查询能力的同时也增强了数据的一致性和可移植性.     

自卫干扰对无人机敏感性的影响研究

研究了单架无人机在突防地空导弹系统的过程中,自卫干扰对无人机敏感性的影响,分析了自卫干扰在敏感性各个环节的作用,仿真分析了平均干扰功率对无人机最小暴露半径、被探测到的概率、脱靶距离及被击中概率的影响。仿真结果表明,使用自卫干扰技术能有效地降低无人机的敏感性,从而提高其作战生存力。研究结果可为无人机敏感性评估、生存力增强措施的研究及雷达探测系统的效能评估提供一定的依据。     

基于LabVIEW的钢杆裂纹定量检测的研究

介绍基于LabVIEW的钢材表面裂纹定量检测原理，设计了基于LabVIEW的钢杆裂纹定量检测系统，并对钢杆表面横向裂纹缺陷进行模拟实验，初步建立数学模型，通过评判Vpp得到反映裂纹状况的定量检测结果，从而验证了该方法的可行性和有效性，并得出相关的结论。     

防雨帽对探空仪湿度测量影响的CFD研究

采用流体动力学方法研究了GL-5000P探空仪湿度传感器的防雨帽对湿度测量的影响.运用Pro/E对湿度测量系统结构进行建模,使用前处理软件ICEM对其进行网格划分,导入Fluent软件进行稳态和瞬态计算分析.模拟结果表明:GL-5000P防雨帽很好地防止了高空云雨滴对湿度传感器的影响,其兼具一定的防太阳辐射功能,但高空25 km以上防辐射能力减弱,甚至起相反作用;防雨帽厚度对太阳辐射误差影响较小,而其反射率影响则较显著;瞬态分析揭示了传感器表面的湿度场分布产生了时间滞后,且时间滞后常数随海拔高度的升高而增加,到27 km达到0.42 s.该研究为湿度垂直廓线的时间滞后修正提供了理论依据.     

基于平衡树的应用层多播树构建算法

应用层多播协议通过生成树向其组成员发送数据包,一个节点失效则会引起生成树的分裂,并导致下游成员节点无法接收数据包,这正体现了应用层多播系统的脆弱性。为提高应用层多播的健壮性,提出一种基于K叉平衡树结构的应用层多播树构建的改进方案。     

基于OPNET的背景流量对FTP业务影响的研究

主要考察背景流量对FTP业务传输质量的影响。首先简要介绍了OPNET仿真软件,然后对某公司的广域网网络进行仿真,建立两个场景,分别不设背景流量和加载背景流量,最终得出背景流量对FTP业务传输的影响曲线。结论为：背景流量可令链路平均利用率、链路平均吞吐量提高,但是当仿真达到稳定状态之后,随着链路负载的增大会导致FTP下载平均响应时间增加。     

支持向量机在显微图像分类中的应用研究

根据微生物显微图像中微生物形态各异、目标重叠、灰度接近等特性,提出了一种新的显微图像分类识别方法。该方法利用变差函数对微生物显微图像纹理信息进行特征提取,根据支持向量机模式识别原理建立分类识别模型。将该方法应用于两类微生物分类,并与基于神经网络方法的分类结果进行对比分析,结果表明,该方法具有较高的分类精度。     

基于ARM的鱼雷控制平台研制

针对鱼雷控制变量多、算法复杂、同步要求严格、计算量大和通讯任务重等问题,以ARM处理器为主控芯片,通过理论分析和实验验证完成了基于嵌入式框架的控制平台设计,通过自顶向下的设计方法,确定了整体设计方案,实现了外部接口,并完成了各个子模块设计,最终完成了基于中断方式的硬件设计及软件设计。经系统联调,结果表明,鱼雷具有精度高,稳定性好等优点,完全满足系统设计的要求。     

因特网中QoS实现算法研究

实现端到端的全网QoS解决方案,必须考虑因特网QoS业务保证的问题.通过分析现有QoS技术的主要难点,研究实现QoS在节点控制和网络控制中的关键技术,对现有的各种QoS路由算法进行分析和比较,最后指出实现QoS保证中的不足,探讨下一步QoS急需解决的问题.     

锁紧装置对导弹出筒振动影响研究

研究导弹垂直发射装置中导向轨对导弹出筒时状态影响问题,并对导向轨进行改进设计。为了能够准确有效地获得导向轨作用力对导弹出筒状态影响规律,将接触碰撞模型引入导向轨和导弹接触区域间隙中,采用拉格朗日运动学方程,建立导弹的垂直发射动力学模型,计算导弹发射过程中振动特性曲线;通过分析发现,导弹发射筒与导向轨边界约束作用是影响导弹出筒口振动的重要因素。为了降低出筒时的振动,提高导弹出筒平稳性,增加锁紧装置设计。通过对比有无锁紧装置系统响应,表明锁紧装置对吸收导弹发射时冲击振动,减小导弹发射振动幅值有积极作用,为提高导弹出筒时的平稳性提供了科学依据。