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颗粒煤的破碎比功及其在压缩破碎过程中的能量转移特征研究
1
作者 袁亮 涂庆毅 +2 位作者 赵祖恒 薛生 黄嘉盛 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第5期785-796,共12页
破碎比功是表征突出过程中煤体破碎能量需求的重要参数。为了研究颗粒煤在压缩试验条件下的能量转移特征和破碎比功,以5个典型矿区的煤样为研究对象,开展单颗粒煤压缩试验及PFC2D颗粒流模拟,探究破碎过程中的能量分布和耗散、裂纹扩展... 破碎比功是表征突出过程中煤体破碎能量需求的重要参数。为了研究颗粒煤在压缩试验条件下的能量转移特征和破碎比功,以5个典型矿区的煤样为研究对象,开展单颗粒煤压缩试验及PFC2D颗粒流模拟,探究破碎过程中的能量分布和耗散、裂纹扩展倾角分布及破碎比功与坚固性系数之间的关系。结果表明:颗粒煤的破碎比功与坚固性系数存在一定的线性关系;颗粒煤的破碎比功随粒径的增加而减小。相同加载阶段,微观裂纹数随着颗粒煤粒径的增加而减少,粒径为5和7 mm的颗粒煤在能量大于1.58×10^(-6)和1.37×10^(-6)J时会产生微观裂纹。颗粒破碎过程中裂纹倾角的分布集中在75°~115°。破坏阶段,颗粒煤宏观裂纹倾角随颗粒直径的增大而减小。研究成果为利用煤的破碎比功预测煤与瓦斯突出危险性提供理论和试验数据支撑。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 破碎比功 颗粒煤 坚固性系数 PFC2D数值模拟
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基于氟碳表面活性剂增效的复合抑尘剂润湿抑尘特性研究
2
作者 郑春山 李灿灿 +3 位作者 江丙友 薛生 王小涵 钱苏倩 《煤矿安全》 北大核心 2025年第2期47-57,共11页
氟碳表面活性剂能够改变煤体结构和提高润湿特性,在煤尘防治方面具有重要作用。研发了基于氟碳表面活性剂(FS-31)增效的复合抑尘剂,分析了其表面张力和煤体接触角特征;基于红外光谱(FTIR)测试和Peakfit分峰拟合,定量研究了煤体疏水性和... 氟碳表面活性剂能够改变煤体结构和提高润湿特性,在煤尘防治方面具有重要作用。研发了基于氟碳表面活性剂(FS-31)增效的复合抑尘剂,分析了其表面张力和煤体接触角特征;基于红外光谱(FTIR)测试和Peakfit分峰拟合,定量研究了煤体疏水性和亲水性官能团变化;结合马尔文粒径实验和扫描电镜测试,分析了煤体颗粒团聚行为及特征粒径变化;结果表明:二元表面活性剂复配溶液的表面张力在30 mN/m左右,部分溶液的煤粉完全沉降时间最长可达12 h;氟碳表面活性剂增效作用下,煤体接触角变小,润湿性能变好,质量分数为0.1%的FS-31溶液和质量分数为0.05%的烷基糖苷(APG)、槐糖脂组合溶液的表面张力低至18.04 mN/m,且煤粉沉降时间最低降至74 s;氟碳表面活性剂的加入使得亲水官能团增加,质量分数为0.3%的脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)、APG和质量分数为0.1%的FS-31溶液处理煤样的亲水官能团比MES和APG二元复配溶液处理煤样和原煤的分别增加2.69%、1.37%,在同等破碎作用下产生的大煤体颗粒较多,特征粒径更大,呼吸性粉尘占比最大降低53.74%。 展开更多
关键词 复合抑尘剂 煤尘润湿 氟碳表面活性剂 粉尘防控 特征粒径 煤体结构
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基于低浓度瓦斯直流氧化系统主管瓦斯浓度自适应预测
3
作者 杨俊辉 苗常盛 +3 位作者 张继达 郑晓亮 薛生 程王峰 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第24期10182-10192,共11页
针对低浓度瓦斯直流(direct current, DC)氧化系统主管瓦斯浓度预测实时性有限,以及在甲烷浓度等传感器下的适应性不足等问题,提出了低浓度瓦斯直流氧化系统主管瓦斯浓度自适应预测方法。首先基于灰色关联度分析(grey relational analys... 针对低浓度瓦斯直流(direct current, DC)氧化系统主管瓦斯浓度预测实时性有限,以及在甲烷浓度等传感器下的适应性不足等问题,提出了低浓度瓦斯直流氧化系统主管瓦斯浓度自适应预测方法。首先基于灰色关联度分析(grey relational analysis, GRA)选择与主管瓦斯浓度相关性高的特征指标建立规范化数据集,以增强模型的适应性;其次构建主管瓦斯浓度预测模型对主管瓦斯浓度进行预测;进一步对模型的适应性和预测实时性从均方误差和样本运行时间进行对比分析;最后将模型集成于基于人工智能与软件界面开发的直流氧化系统主管瓦斯浓度预测平台。实验结果表明:主管瓦斯浓度预测模型的均方误差为0.061 1,运行时间为4 023 s,对主管瓦斯浓度的预测效果优于(long short-term memory, LSTM)等模型,在直流氧化系统主管瓦斯预测平台的预测效果接近监测值,为系统安全运行提供技术保障。 展开更多
关键词 低浓度瓦斯 直流(DC)氧化系统 主管瓦斯浓度预测模型 实时性 适应性 预测平台
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具有恐惧效应的密度依赖型捕食-食饵模型的共存解 被引量：1
4
作者 薛圣 李善兵 《东北师大学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期7-15,共9页
研究了一类具有恐惧效应的密度依赖型捕食-食饵模型的共存解.利用线性化算子的谱理论,得到了平凡解和半平凡解的渐近稳定性;利用不动点指数理论,建立了共存解存在的充分条件.研究结果表明,恐惧效应和密度依赖都会对两物种共存产生明显... 研究了一类具有恐惧效应的密度依赖型捕食-食饵模型的共存解.利用线性化算子的谱理论,得到了平凡解和半平凡解的渐近稳定性;利用不动点指数理论,建立了共存解存在的充分条件.研究结果表明,恐惧效应和密度依赖都会对两物种共存产生明显的影响. 展开更多
关键词 捕食-食饵模型 恐惧效应 密度依赖 稳定性 共存解
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煤矿低浓度瓦斯爆炸/燃烧特性数值模拟研究
5
作者 郑晓亮 廖冉 +2 位作者 薛生 岳爽 程王峰 《广东化工》 2025年第6期4-7,共4页
为研究低浓度瓦斯直接燃烧特性,提供直燃设备优化调控理论支撑,利用封闭的0维模型和柱塞流反应器进行数值模拟,采用实际燃烧数据进行验证。分别研究了引燃温度、当量比、进气流速对低浓度瓦斯爆炸燃烧温度、压力、点火延迟、稳定燃烧边... 为研究低浓度瓦斯直接燃烧特性,提供直燃设备优化调控理论支撑,利用封闭的0维模型和柱塞流反应器进行数值模拟,采用实际燃烧数据进行验证。分别研究了引燃温度、当量比、进气流速对低浓度瓦斯爆炸燃烧温度、压力、点火延迟、稳定燃烧边界以及燃烧室轴向温度分布的影响。结果表明:引燃温度越大爆炸温度越大,压力越小,点火延迟时间越短;燃烧室内的温度越高,可燃的当量比范围与进气流速范围越广,进气流速与初始温度对燃烧室内的轴向温度分布有较大影响,其变化趋势与对点火延迟时间的影响趋势一致,有利于着火延迟距离调控。 展开更多
关键词 低浓度瓦斯 点火延迟时间 稳定燃烧边界 温度分布 燃烧
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芽孢杆菌激发作用下的烟煤生物甲烷生成潜力
6
作者 郑春山 赵呈才 +5 位作者 柳炳俊 薛生 杨洋 周天尧 张迅 王俊煜 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3293-3306,共14页
在煤层中添加营养物质(有机氮源为主)通常能够激发原有微生物产甲烷潜力,然而向4种不同挥发分的烟煤(PS(潘集三矿) 37.50%;ZJ(张集矿) 33.02%;QN(祁南矿) 25.19%;ZZ(朱庄矿) 14.01%)中添加营养物质未见明显甲烷生成,故在第30天向所有样... 在煤层中添加营养物质(有机氮源为主)通常能够激发原有微生物产甲烷潜力,然而向4种不同挥发分的烟煤(PS(潘集三矿) 37.50%;ZJ(张集矿) 33.02%;QN(祁南矿) 25.19%;ZZ(朱庄矿) 14.01%)中添加营养物质未见明显甲烷生成,故在第30天向所有样本中各添加1 mL产气荚膜梭菌和枯草芽孢杆菌,分析了各烟煤产甲烷潜力变化规律,探究了产甲烷过程中古菌、细菌等微生物组成结构演变过程,并通过非靶向代谢组学分析,揭示了芽孢杆菌菌群作用下煤中含碳化合物降解的显著性差异代谢物变化规律。结果表明,芽孢杆菌激发作用下甲烷产量显著增加,在第54天甲烷产量峰值为PS(145.222μmol/g)、ZJ(127.556μmol/g)、QN(116.314μmol/g)、ZZ(84.105μmol/g)。自T1至T2时期(T1为仅添加营养物质培养30 d,T2为添加降解菌后培养30 d),各培养组古菌Shannon多样性指数显著减小,产甲烷菌属Methanosarcina(39.74%~87.48%)、Methanoculleus(0.84%~18.72%)和Methanomassiliicoccus(2.44%~12.49%)成为古菌优势菌种,含量占比大幅增加。而细菌的Shannon多样性指数显著增加(PS:由(4.17±0.19)到(7.35±0.11);ZJ:由(4.72±0.17)到(7.35±0.07);QN:由(4.48±0.21)到(6.29±0.10);ZZ:由(5.58±0.07)到(6.57±0.07))。基于KEGG代谢通路及非靶向代谢组学分析,4组样本中产甲烷代谢功能基因相对丰度大幅度增加(PS:由8.79%到35.61%;ZJ:由5.56%到31.67%;QN:由7.54%到31.35%;ZZ:由8.45%到27.23%),其中氢营养型(E23.1.101、E1.2.7.12)与甲胺营养型(E2.1.1.248)相对丰度较高。差异代谢物主要包括苯环、杂环和脂肪族3类化合物,功能菌的添加加速了这3类化合物的降解,为产甲烷古菌类群提供可利用底物,强化了微生物对烟煤的产气能力。 展开更多
关键词 降解功能菌 产甲烷代谢 代谢通路 非靶向代谢组 产甲烷潜力
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真三轴四氢呋喃水力压注煤体孔隙多重分形特征
7
作者 薛生 韩飞林 +2 位作者 郑春山 刘帅丽 柳炳俊 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3252-3264,共13页
煤层气抽采效率与孔隙结构多重分形特征密切相关,理清化学溶剂水力压注作用下煤体孔隙结构的变化机制对煤储层溶剂改造具有理论意义。采用真三轴水力压注与渗流测试实验平台,开展了四氢呋喃溶液(THF)和清水压注煤体试验,基于低温液氮吸... 煤层气抽采效率与孔隙结构多重分形特征密切相关,理清化学溶剂水力压注作用下煤体孔隙结构的变化机制对煤储层溶剂改造具有理论意义。采用真三轴水力压注与渗流测试实验平台,开展了四氢呋喃溶液(THF)和清水压注煤体试验,基于低温液氮吸附和压汞测试结果,结合Barrett-Joyner-Halenda模型、Washburn方程和多重分形理论,研究了水力压注后煤体孔隙结构的非均质性变化规律和多重分形特征,并探讨了煤体孔隙多重分形参数变化的影响因素。结果表明:与3个原煤样相比,清水压注后煤体总孔容增加分别为9.98%、11.92%、99.63%,而THF压注后的总孔容增加分别为37.37%、27.49%、108.35%,归因于THF压注具有致裂煤体和溶解孔隙有机小分子化合物的协同作用,能够进一步提高孔容增大量。原煤与压注后煤样孔隙结构的广义分形维数谱和多重分形奇异谱符合多重分形理论规律,其孔隙结构均具有多重分形特征。相较于原煤,清水和THF压注后煤体孔隙数量均增加,奇异谱宽度Δα普遍增大(增大范围在0.034 7~0.350 5),孔隙结构非均质性增强。THF压注后煤体微小孔的非均质性普遍高于清水压注煤体,但中大孔的非均质性略低于清水压注煤体。煤体孔容、比表面积与奇异谱宽度、低概率参数(D_(–10)-D_(0))之间均呈正相关。研究结果为认识THF水力压注条件下煤储层孔隙结构非均质性和局部尺度属性变化规律提供理论基础,有助于揭示低渗储层孔渗特性改造机制。 展开更多
关键词 水力压注 非均质性 孔隙结构 多重分形 四氢呋喃
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多手段表征生物降解煤基质分子结构变化特征及机制
8
作者 周天尧 柳炳俊 +3 位作者 薛生 蒋祥卿 张迅 孙锐 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期394-406,共13页
微生物降解是改善低渗煤体的渗透性,提高瓦斯抽采效率的有效方法之一,理清微生物降解作用下煤中分子结构的变化机制对煤储层改造具有理论意义。为了探求煤生物降解过程中分子结构的变化过程,在实验室条件下开展微生物厌氧降解3种不同变... 微生物降解是改善低渗煤体的渗透性,提高瓦斯抽采效率的有效方法之一,理清微生物降解作用下煤中分子结构的变化机制对煤储层改造具有理论意义。为了探求煤生物降解过程中分子结构的变化过程,在实验室条件下开展微生物厌氧降解3种不同变质程度煤(烟煤、无烟煤、焦煤)生烃模拟实验,使用工业/元素分析、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD),液质联用技术(LC-MS)与16S rRNA高通量测序多重实验对微生物降解前后的煤表面官能团、晶体结构和代谢产物进行表征,并探讨微生物降解作用下3种不同变质程度煤的分子结构变化特征及机制。结果表明,煤的生物降解是一个去除煤中氢、氧、氮、硫元素,并导致碳元素含量相对富集的过程(C元素增加1.28%~4.04%)。生物降解破坏了煤的醚键(C—O—C)和羰基(C=O)结构,使煤的脂肪族侧链断裂和表面官能团脱落。这种降解行为使培养液中出现了有机杂环化合物、有机氧化合物、有机酸及其衍生物、苯类、脂质和类脂分子类的代谢产物。此外,生物降解打破了煤中芳香层间弱连接桥键,导致了稠环芳烃结构的裂解和脂肪族侧链的增加,煤样的芳香性略微提高。这些结果表明,生物降解促使煤的芳香度、成熟度提高,改变煤芳香环的缩合程度,这与煤的泥炭化过程类似。微生物降解不同变质程度煤的降解机制差异性问题值得进一步深入研究。 展开更多
关键词 微生物降解 煤结构分析 煤层气生物工程 化学结构 煤化程度
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高流态浆体材料封孔性能及工程应用研究
9
作者 郝元伟 薛生 +5 位作者 郭鑫 孙奥宇 涂庆毅 鲁义 李贺 宋译 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第5期1020-1028,共9页
针对现有封孔材料存在价格高、固化收缩开裂、抗压强度不足等问题,研发高性能封孔材料对瓦斯抽采钻孔进行封孔,延长瓦斯抽采钻孔寿命。采用超声波检测法和低场核磁共振技术表征高流态浆体材料和普通矿用封孔材料的孔隙结构,从孔隙率、... 针对现有封孔材料存在价格高、固化收缩开裂、抗压强度不足等问题,研发高性能封孔材料对瓦斯抽采钻孔进行封孔,延长瓦斯抽采钻孔寿命。采用超声波检测法和低场核磁共振技术表征高流态浆体材料和普通矿用封孔材料的孔隙结构,从孔隙率、超声波衰减系数等方面探讨高流态浆体材料的作用机制,最后现场验证浆体材料性能。结果表明,经过高流态浆体材料注浆处理后,煤体的原生裂隙和孔隙变小,有效封堵煤体中的裂隙,使得煤体的结构更加稳定,减少了漏风通道;在保持矿方原工艺不变情况下,相较于普通水泥材料,使用高流态浆料封堵瓦斯抽采钻孔后,瓦斯浓度提高50%以上,抽采效率明显提高。 展开更多
关键词 浆体材料 核磁共振 高流态 孔隙结构 瓦斯抽采
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粒径对颗粒煤破碎特性的影响研究
10
作者 赵祖恒 涂庆毅 +2 位作者 薛生 石高峰 武靖 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第4期22-29,共8页
为了研究颗粒煤的破碎特性,以不同初始粒径的4个矿区煤样为研究对象开展落锤实验,探究初始粒径的变化对颗粒煤破碎后的粒径分布、新增表面积和破碎比功等参数的影响。结果表明,颗粒煤破碎后的折算直径随着初始粒径的增大而增大,其中红... 为了研究颗粒煤的破碎特性,以不同初始粒径的4个矿区煤样为研究对象开展落锤实验,探究初始粒径的变化对颗粒煤破碎后的粒径分布、新增表面积和破碎比功等参数的影响。结果表明,颗粒煤破碎后的折算直径随着初始粒径的增大而增大,其中红柳林煤矿粒径为8~<10 mm颗粒煤和赵固煤矿粒径为2~<4 mm颗粒煤折算直径分别为0.0150、0.0062 mm。颗粒破损率随着初始粒径的增大而减小,破碎后粒径小于0.075 mm的煤粉的体积分数分布服从Gauss分布规律。颗粒煤破碎后新增表面积随着初始粒径的增大而减小,其中粒径为2~<4 mm的赵固煤矿颗粒煤和粒径为8~<10 mm的鱼卡一矿颗粒煤破碎后的新增表面积分别为154261.30、73048.17 mm^(2)。破碎比功随着粒径的增大而增大,其中粒径为2~<4 mm的赵固煤矿颗粒煤和粒径为8~<10 mm的鱼卡一矿颗粒煤的破碎比功分别为280.04、591.39 J/m^(2)。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 颗粒煤 粒径 能量需求 破碎特性
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经腹膜外机器人辅助腹腔镜前列腺癌根治术在高危前列腺癌中的临床应用
11
作者 杨帅 关翰 +4 位作者 陈志军 薛胜 刘贝贝 王成勇 伍宏亮 《蚌埠医科大学学报》 2025年第5期581-584,共4页
目的:探讨经腹膜外路径机器人辅助腹腔镜前列腺癌根治术治疗高危前列腺癌的临床价值。方法:选取高危前列腺癌病人60例,均行经腹膜外前列腺癌根治术。观察组30例采用机器人辅助腹腔镜技术,对照组30例采用常规腹腔镜技术,比较2组病人相关... 目的:探讨经腹膜外路径机器人辅助腹腔镜前列腺癌根治术治疗高危前列腺癌的临床价值。方法:选取高危前列腺癌病人60例,均行经腹膜外前列腺癌根治术。观察组30例采用机器人辅助腹腔镜技术,对照组30例采用常规腹腔镜技术,比较2组病人相关手术指标和术后并发症发生情况。结果:观察组手术时间、术中出血量、肠道功能恢复时间、术后引流时间均少于对照组(P<0.05~P<0.01);2组直肠损伤、切缘阳性、漏尿发生情况差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:经腹膜外机器人辅助腹腔镜前列腺癌根治术治疗高危前列腺癌具有安全、精细、创伤小、恢复快的特点,值得临床推广应用。 展开更多
关键词 前列腺肿瘤 机器人辅助手术 腹腔镜 前列腺癌根治术
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改良前入路保留Retzius间隙的机器人辅助腹腔镜根治性前列腺切除术疗效评价
12
作者 关翰 闻志远 +4 位作者 孙文衍 王成勇 薛胜 杨帅 陈志军 《蚌埠医科大学学报》 2025年第8期1070-1074,共5页
目的:对机器人辅助腹腔镜根治性前列腺切除术中的前入路保留部分Retzius间隙技术进行疗效评估。方法:回顾性分析41例前列腺癌病人临床资料。根据术式分为改良前入路保留Retzius间隙的机器人辅助腹腔镜根治性前列腺切除术(MARS-RARP)组(2... 目的:对机器人辅助腹腔镜根治性前列腺切除术中的前入路保留部分Retzius间隙技术进行疗效评估。方法:回顾性分析41例前列腺癌病人临床资料。根据术式分为改良前入路保留Retzius间隙的机器人辅助腹腔镜根治性前列腺切除术(MARS-RARP)组(20例)和机器人辅助腹腔镜根治性前列腺切除术(RARP)组(21例)。MARS-RARP组手术改进包括:保留双侧盆筋膜,不离断耻骨前列腺韧带,不缝扎背深静脉复合体,不打开膀胱腹膜反折及脐正中、内韧带。对2组病人的围手术期资料和术后随访资料进行对比分析。结果:41例手术均顺利完成,无中转为开放手术及改变术式的情况。MARS-RARP组和RARP组手术时间以及术中出血量差异均无统计学意义(P>0.05);MARS-RARP组术后并发症发生率低于RARP组(P<0.05),MARS-RARP组术后尿控恢复时间短于RARP组,MARS-RARP组病人1个月和2个月勃起功能恢复率均高于RARP组(P<0.05),3个月的恢复率与RARP组差异无统计学意义(P>0.05)。2组病人术后均未发现切缘阳性,随访3个月,病人的前列腺特异性抗原均<0.2 ng/mL。结论:MARS-RARP安全有效,可通过保留尿道周围解剖结构,保留完整的膀胱腹膜反折、脐正中韧带和脐旁韧带及恢复腹膜完整性,促进早期尿控及勃起功能恢复,预防手术相关的肠梗阻和腹股沟疝的发生。 展开更多
关键词 前列腺肿瘤 机器人辅助腹腔镜 根治性前列腺切除术 保留Retzius间隙
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煤层气直接催化氧化制甲醇研究进展 被引量：3
13
作者 袁亮 安胜欣 +2 位作者 薛生 张通 赵帅博 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期125-142,共18页
煤层气是煤炭生成过程伴生、共生气体,其主要成分为甲烷。甲醇是一种重要的基础化工原料和能源物质,具有绿色清洁燃烧特性和卓越运输优势。将煤矿瓦斯转化为易于储运的液态工业原料甲醇是其综合利用的一个发展方向。以甲烷为模型气体,... 煤层气是煤炭生成过程伴生、共生气体,其主要成分为甲烷。甲醇是一种重要的基础化工原料和能源物质,具有绿色清洁燃烧特性和卓越运输优势。将煤矿瓦斯转化为易于储运的液态工业原料甲醇是其综合利用的一个发展方向。以甲烷为模型气体,总结了甲烷直接催化氧化制备甲醇的各种技术方法及其研究进展,并对今后的研究方向做了展望。 展开更多
关键词 煤层气 甲烷 直接氧化 甲醇 催化剂
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淮南矿区煤层顶板分段压裂水平井抽采技术及效果研究 被引量：10
14
作者 陈本良 袁亮 +5 位作者 薛生 降文萍 杨科 周韬 李丹丹 吴静 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期155-163,共9页
淮南矿区为典型高瓦斯矿区,煤层碎软、渗透率低、瓦斯含量偏高、抽采难度大,为探讨地面煤层气顶板分段压裂水平井在矿区的技术可行性与瓦斯治理效果,在分析矿区主要煤层13-1煤储层特征基础上,采用应力解除法进行了煤层三向地应力测试,... 淮南矿区为典型高瓦斯矿区,煤层碎软、渗透率低、瓦斯含量偏高、抽采难度大,为探讨地面煤层气顶板分段压裂水平井在矿区的技术可行性与瓦斯治理效果,在分析矿区主要煤层13-1煤储层特征基础上,采用应力解除法进行了煤层三向地应力测试,结果显示三向应力场类型主要为σ_(h,max)>σ_(v)>σ_(h,min),具有实施顶板分段压裂水平井技术的充分条件;利用MFrac Suite软件分别模拟了水平段距离煤层1、3、5 m时的压裂缝参数,压裂缝半长最大107.33 m、最小89.47 m,具有理想的压裂效果,说明顶板分段压裂水平井在淮南矿区具有比较好的地质适应性与可行性。以潘一煤矿13-1煤层“L”型顶板分段压裂水平井CBM01井为研究对象,采用井下钻孔检测与数值模拟等手段综合分析了瓦斯治理效果,结果显示CBM01井抽采415 d即显著降低了煤层瓦斯压力与瓦斯含量,距离水平井50、65 m处瓦斯压力由6.4 MPa分别降至2.6、2.7 MPa,降低幅度均超过55%,水平段两侧各15~20 m范围内瓦斯含量由13.5 m^(3)/t降至最大9.11 m^(3)/t、最小6.92 m^(3)/t,平均7.92 m^(3)/t,约10 m范围均降至8 m^(3)/t以下。最后,采用数值模拟方法预测了CBM01井抽采10 a的产气效果及瓦斯治理效果,气井抽采10 a累计产气约272.08×10^(4)m^(3),水平段倾向单侧约150 m范围内气含量均降至8 m^(3)/t以下、压力均降至3 MPa以下。综合研究结果表明,煤层顶板分段压裂水平井技术在淮南矿区瓦斯治理方面均具有较大的优势和应用效果。 展开更多
关键词 淮南矿区 分段压裂 水平井 抽采效果 瓦斯治理 检测钻孔
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基于机器学习的煤与瓦斯突出预测研究进展及展望 被引量：22
15
作者 薛生 郑晓亮 +2 位作者 袁亮 来文豪 张玉婷 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期664-694,共31页
我国煤矿安全生产形势不断好转,但煤与瓦斯突出事故仍时有发生。煤与瓦斯突出预测不仅能指导防突措施科学的运用、减少防突措施工程量,在一定程度上也可以确保煤矿工人的作业安全。机器学习(Machine Learning, ML)是一门涉及概率论、统... 我国煤矿安全生产形势不断好转,但煤与瓦斯突出事故仍时有发生。煤与瓦斯突出预测不仅能指导防突措施科学的运用、减少防突措施工程量,在一定程度上也可以确保煤矿工人的作业安全。机器学习(Machine Learning, ML)是一门涉及概率论、统计学和计算机学等领域的交叉学科,可以挖掘突出事故和指标间的非线性关系。将机器学习用于煤与瓦斯突出预测,已得到相对广泛的关注,并随着人工智能和计算机技术的快速进步,其在突出预测领域将发挥更大作用。因此,对机器学习在煤与瓦斯突出预测中的研究进行了全面的综述,分析其在突出预测中面临的难点并展望其发展方向。首先,简述煤与瓦斯突出假说、发生机理与预测指标选择的研究现状;介绍机器学习在煤与瓦斯突出预测领域的主要研究进展,包括支持向量机(Support Vector Machines,SVM)、人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)、极限学习机(Extreme Learning Machines,ELM)和集成学习(Ensemble Learning, EL)等算法的应用,以及特征选择和缺失数据填补在数据处理等方面的创新,同时也指出了目前基于机器学习的突出预测研究面临的挑战及存在的问题,例如事故与非事故样本的不平衡、数据的指标缺失和机器学习中的小样本等;最后,展望了基于机器学习的煤与瓦斯突出预测的未来发展方向,包括改进算法性能、优化特征工程和增加样本量等。随着计算机性能的提升,有望开发出更为复杂、精准的模型,以提高对突出事故的准确预测能力。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 机器学习 突出预测 特征选择
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烧结过程智能控制及烧结矿冶金性能预测研究现状 被引量：8
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作者 丁成义 常仁德 +3 位作者 郭胜兰 薛生 龙红明 余正伟 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期42-56,共15页
随着人工智能、物联网等技术的发展,利用大数据、自动化控制等手段来实现烧结过程智能控制及性能预测已经成为智慧炼铁的发展趋势。旨在综述烧结过程智能控制和性能预测研究现状,包括智能点火、料层状态监控、终点控制以及烧结矿性能检... 随着人工智能、物联网等技术的发展,利用大数据、自动化控制等手段来实现烧结过程智能控制及性能预测已经成为智慧炼铁的发展趋势。旨在综述烧结过程智能控制和性能预测研究现状,包括智能点火、料层状态监控、终点控制以及烧结矿性能检测,并通过生产成本、质量、效率、控制和预测的准确率等多角度综合分析不同技术的优缺点。在智能点火方面,详细分析点火工艺关键参数控制的重要性,指出机理分析法、数据驱动、PIDNN控制算法和修正的EID技术等在智能点火方面的应用现状。在料层状态监控方面,从料层温度和漏风监测2个方面展开叙述,在料层温度控制方面,重点分析温度模拟系统、Matcom、VC++以及多线程技术应用的准确率,同时介绍氧气平衡分析法、流体力学、红外热成像技术对烧结机漏风监测的影响。终点控制层面,系统讨论了灰色理论、反向传播神经网络、AdaBoost. RS算法、减法聚类和粒子群优化方法等技术特点和优化建议。烧结矿性能检测领域,涵盖了烧结矿成分在线检测和烧结矿性能预测与控制研究,通过PGNAA、LIBS以及基于DNN和LSTM的在线监测等技术智能分析烧结矿成分,同时介绍机器学习算法和神经网络等技术在烧结矿性能预测与控制方面的应用现状。综合介绍了烧结过程在信息化、智能化以及双碳背景下的发展情况及应用效果,通过系统分析烧结过程控制发展现状及特点,对未来烧结工艺在新形势下的发展脉络进行预测总结,为钢铁企业在烧结智能化研究领域提供理论和应用依据。 展开更多
关键词 烧结 智能控制 智能点火 终点控制 料层监控 算法
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多工况输气管道泄漏声波信号自适应去噪 被引量：7
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作者 薛生 谢晓贤 +1 位作者 郑晓亮 王强 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期227-239,共13页
为实现极低信噪比下管道泄漏声波信号去噪,基于多通道信号的相关性,提出使用相关系数矩阵筛选变分模态分解所得模态分量。针对不同工况的泄漏信号,提出不依赖真值的去噪质量评价指标,将其作为多目标灰狼优化算法目标函数,基于Pareto前... 为实现极低信噪比下管道泄漏声波信号去噪,基于多通道信号的相关性,提出使用相关系数矩阵筛选变分模态分解所得模态分量。针对不同工况的泄漏信号,提出不依赖真值的去噪质量评价指标,将其作为多目标灰狼优化算法目标函数,基于Pareto前沿获取变分模态分解的最佳模态数K和惩罚因子η,实现多工况自适应去噪。搭建了输气管道泄漏多工况实验平台,在不同工况、不同输入信号信噪比(-8~4 dB)下验证所提方法的去噪效果。结果表明,该方法能有效抑制噪声,-8 dB时去噪信号信噪比提升2.84 dB以上。对比基于单目标优化的去噪方法,-8 dB下新方法的信噪比和相关系数分别提高了3.65 dB和31.26%。 展开更多
关键词 管道泄漏 自适应去噪 相关系数矩阵 多目标灰狼优化 PARETO
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铁矿粉烧结原料智能制备研究进展 被引量：3
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作者 丁成义 常仁德 +3 位作者 薛生 江枫 龙红明 余正伟 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期46-57,共12页
随着智能冶金技术的不断发展,利用人工智能、物联网等技术来实现原料智能化制备已经成为冶金行业的重要趋势。通过原料智能化制备可以实现烧结过程配料、制粒以及布料等方面的精确控制和优化,进而提高烧结矿产量和质量,同时减少生产成... 随着智能冶金技术的不断发展,利用人工智能、物联网等技术来实现原料智能化制备已经成为冶金行业的重要趋势。通过原料智能化制备可以实现烧结过程配料、制粒以及布料等方面的精确控制和优化,进而提高烧结矿产量和质量,同时减少生产成本和环境污染。介绍了铁矿粉烧结工艺中原料智能制备技术的应用现状和发展趋势,并通过铁矿粉烧结中的生产效率、成本、能源消耗以及烧结矿产质量指标等多方面综合分析智能制备技术的优缺点。智能配料部分系统介绍了烧结配料发展过程和智能配料模型及其算法,指出了物联网和人工智能等技术的促进作用。智能制粒部分详细介绍了混合料配水控制模型的发展阶段和研究进展,并重点分析了基于3层BP神经网络和Litster优化模型的智能制粒技术研究现状,尤其是结合数据清洗和预处理、引入正则化和dropout技术以及采用批量训练和并行计算等方法来实现智能制粒预测。智能布料部分讨论了利用多种技术来实现厚料层和料层偏析优化控制,以达到高效、高产烧结的目的,同时指出三元尺寸图、磁偏析以及EDEM软件仿真模拟等技术存在的问题,并给出相应的技术优化建议。系统总结了烧结原料制备过程中的配料、制粒和布料工序智能化现状和未来发展趋势,为烧结工艺低碳化、绿色化发展助力。 展开更多
关键词 算法 原料 配料 布料 制粒效果
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低渗煤中氮气与二氧化碳气体吸附的表征模型 被引量：2
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作者 杨靖浩 刘会虎 +3 位作者 张琨 刘峻麟 薛生 徐宏杰 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第3期980-985,共6页
地质领域常以等温吸附试验为研究方法,探究煤中气体之间的吸附行为。以刘庄矿13煤为研究对象,开展了N_(2)、CO_(2)气体吸附实验,在综合分析拟合回归系数平方R^(2)、模型计算值与实验值的残差平方和v与相对误差s的基础上,选出低渗煤中气... 地质领域常以等温吸附试验为研究方法,探究煤中气体之间的吸附行为。以刘庄矿13煤为研究对象,开展了N_(2)、CO_(2)气体吸附实验,在综合分析拟合回归系数平方R^(2)、模型计算值与实验值的残差平方和v与相对误差s的基础上,选出低渗煤中气体吸附的最佳吸附模型。结果表明:对于低渗煤中N_(2)吸附的模型拟合精度由高到低为:优化L模型>优化D-A模型>优化D-R模型>D-A模型>L模型>D-R模型>F模型;对于低渗煤中CO_(2)吸附的模型拟合精度由高到低为:优化L模型>优化D-A模型=优化D-R模型>D-A模型>L模型>D-R模型>F模型。实验结果可作为低渗煤层中气体吸附及CO_(2)封存提供地质依据。 展开更多
关键词 低渗煤 吸附模型 氮气 二氧化碳 刘庄矿区
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不同剪切端面和围压下损伤煤体孔渗特性实验研究 被引量：1
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作者 郑春山 董洋洋 +2 位作者 薛生 江丙友 赵洋 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第3期1-8,共8页
煤体损伤是影响渗透率变化和瓦斯流动的重要因素;采用多剪切端面损伤渗流测试系统和核磁共振仪,分析了不同剪切端面和围压下损伤煤体孔渗特性变化规律。结果表明:损伤煤体内中大孔增多,吸附空间向渗流空间转化,孔隙间连通性变好;50%剪... 煤体损伤是影响渗透率变化和瓦斯流动的重要因素;采用多剪切端面损伤渗流测试系统和核磁共振仪,分析了不同剪切端面和围压下损伤煤体孔渗特性变化规律。结果表明:损伤煤体内中大孔增多,吸附空间向渗流空间转化,孔隙间连通性变好;50%剪切端面情况下,渗流空间(驰豫时间T_(2)>10 ms)平均面积百分比由9.89%增大为14.94%;剪切应力作用下,煤体轴向变形量不断增大,50%剪切端面比30%剪切端面导致的轴向变形量大,而围压值越大,轴向变形量越小;随着剪切应力的增大,煤体渗透率先降低后缓慢增加,当应力达到煤体强度阈值时,损伤煤体渗透率以指数形式增大,50%剪切端面对应的渗透率值普遍比30%剪切端面的大,前者是后者的7倍左右。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 损伤煤体渗透率 多剪切端面 孔渗特性 围压 瓦斯流动
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