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“测氡-磁”法探测小窑自然发火技术的应用研究
1
作者 胡相明 洪海博 +4 位作者 董浩 吴佰谦 孙自超 王伟 张茜 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期200-210,共11页
山西小窑煤矿自然发火区域存在火源多且分布范围较广、火源位置隐蔽难以准确探测、漏风通道多、难以防治的实际问题。为了准确探测火源位置及范围,首先,从自然发火区域探测手段的探测机理开展研究,基于测氡法与磁法探测火区基础理论,提... 山西小窑煤矿自然发火区域存在火源多且分布范围较广、火源位置隐蔽难以准确探测、漏风通道多、难以防治的实际问题。为了准确探测火源位置及范围,首先,从自然发火区域探测手段的探测机理开展研究,基于测氡法与磁法探测火区基础理论,提出了地面“测氡-磁”联合技术探测原理对小窑火源的位置与范围进行精确探测;其次,使用FD213α能谱氡测量仪和GSM-19T磁力仪现场采集小窑隐蔽火源数据,采用地面“测氡-磁”联合技术对采集数据处理分析,综合圈定小窑隐蔽火源的位置与范围,并利用井下测温与测气钻孔,结合初步探测结果和井下巷道分布情况,对火源位置进行了核实;最后采用钻孔注浆技术进行火区治理,并采取束管气体监测和复测氡法联合技术对火区治理效果进行检测。试验结果发现:井下测温与测气钻孔结果成功验证“测氡-磁”联合技术圈定的隐蔽火源的位置与范围,本次试验共圈定隐蔽火区面积约213 m^(2);钻孔注浆火区治理工作累积充填材料约1 862 m~3;治理效果检测表明圈定火区内部指标气体CO体积分数降为0,氡浓度趋于正常水平,治理工作取得良好的效果。 展开更多
关键词 小煤窑隐蔽火区 火源测探 磁法与测氡联用法 钻孔注浆技术 束管监测
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小窑隐蔽火源精准探测及帷幕注浆高效治理研究
2
作者 胡相明 吴佰谦 +4 位作者 董浩 张国庆 乔亮 梁强强 陈圣贺 《工矿自动化》 北大核心 2025年第7期44-51,共8页
小窑火源位置隐蔽、难以准确识别,单一的煤自燃隐蔽火源探测方法难以精准判定火源位置,且隐蔽火源无法有效扑灭。针对上述问题,以内蒙古小窑煤矿南采区为工程背景,提出采用自然电位法和测氡法联合探测隐蔽火源:通过自然电位法圈定出自... 小窑火源位置隐蔽、难以准确识别,单一的煤自燃隐蔽火源探测方法难以精准判定火源位置,且隐蔽火源无法有效扑灭。针对上述问题,以内蒙古小窑煤矿南采区为工程背景,提出采用自然电位法和测氡法联合探测隐蔽火源:通过自然电位法圈定出自然电位异常区域,利用测氡法圈定出氡浓度水平高的区域,综合分析2种方法探测结果的空间分布特征,据此判定隐蔽火源的空间位置与分布范围。结合自然电位和氡浓度探测结果,综合解释划定了高温燃烧区域、增温发展区域、强干扰区域及正常区域的范围:自然电位异常区域与氡浓度异常区域的重叠部分为高温燃烧区域;自然电位异常区域的非重叠部分为增温发展区域或强干扰区域;氡浓度异常区域的非重叠部分为强干扰区域或正常区域。针对探测出的火源区域,采用帷幕注浆技术对隐蔽火区进行施工:在火区边界布置帷幕孔,对其注入水泥、水玻璃混合浆形成连续密闭隔离带以阻断漏风;在火区中心钻孔并灌注粉煤灰、泥浆进行灭火。结果表明,注浆治理后采空区温度与CO浓度大幅下降,实现了隐蔽火源的高效治理。 展开更多
关键词 煤自燃 小窑火 火源定位 自然电位法 测氡法 帷幕注浆
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改进YOLOv8n的矿井火灾检测算法
3
作者 苗作华 周浩 +4 位作者 王巧稚 徐厚友 王梦婷 张立 白宇宸 《矿业研究与开发》 北大核心 2025年第5期200-206,共7页
针对传统火灾检测算法效率低且难以应用于资源有限的嵌入式设备等问题,提出一种改进YOLOv8n的火灾检测轻量化算法。首先,为大幅度减少模型参数量,将YOLOv8n模型中的C2f模块改为C2fGhost模块。其次,为防止模型轻量化后重要特征丢失,强化... 针对传统火灾检测算法效率低且难以应用于资源有限的嵌入式设备等问题,提出一种改进YOLOv8n的火灾检测轻量化算法。首先,为大幅度减少模型参数量,将YOLOv8n模型中的C2f模块改为C2fGhost模块。其次,为防止模型轻量化后重要特征丢失,强化特征提取能力并降低图像中无关信息干扰,在YOLOv8n模型的Backbone部分加入EMA注意力机制。最后,为提升模型泛化能力,将YOLOv8n模型中的CIoU损失函数替换为WIoU。试验结果表明,改进后模型的参数量下降30.1%,mAP50-95提升了0.6个百分点,精确率仅下降了0.2个百分点。改进后的模型能够对矿井火灾进行实时高效检测,并且该检测算法对矿井安全管理具有参考价值。 展开更多
关键词 改进YOLOv8n 注意力机制 轻量化 火灾检测 矿山安全
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孙疃矿1/3焦煤低温氧化放热及动力学特征研究
4
作者 秦汝祥 王蓉 +3 位作者 陈国栋 任晓倩 李浩 沈涛 《山西能源学院学报》 2025年第3期17-20,共4页
煤氧化放热积聚是引起煤自燃灾害的直接原因,煤低温氧化放热能力是导致煤自燃的主要因素。为了研究1/3焦煤在低温条件下的氧化放热特征,选取粒度为0.125mm~0.180 mm、0.106mm~0.125 mm和0.074mm~0.106 mm的煤样,通过热重分析和差示扫描... 煤氧化放热积聚是引起煤自燃灾害的直接原因,煤低温氧化放热能力是导致煤自燃的主要因素。为了研究1/3焦煤在低温条件下的氧化放热特征,选取粒度为0.125mm~0.180 mm、0.106mm~0.125 mm和0.074mm~0.106 mm的煤样,通过热重分析和差示扫描量热仪分别在3、5、8℃/min的升温速率下探究煤样在30~200℃温度范围内煤氧反应的热流变化,从而研究不同影响因素下煤低温氧化过程煤氧反应的整体及分段放热特征。研究得出相同粒度的煤样放热量随升温速率的减小而增大,相同升温速率的煤样放热量随粒度的减小而增大。通过对煤样热释放分段特性研究,建立煤氧反应过程吸氧增重阶段氧化动力学方程,并计算不同影响因素下吸氧增重阶段反应活化能,结果表明:煤样粒度越大,煤氧反应所需活化能越大;煤氧反应升温速率越大,所需活化能越大。 展开更多
关键词 煤低温氧化放热 粒度 升温速率 热流变化 放热特征 活化能
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综采面终采撤架期防灭火定量化注胶技术研究
5
作者 谢军 刘润杭 +2 位作者 徐书荣 高永文 王怡 《煤炭工程》 北大核心 2025年第2期112-118,共7页
为降低工作面终采撤架期间的自燃风险,提升防灭火措施中胶体压注过程的可控性,以青龙煤矿21802综采工作面终采期注胶防灭火为工程背景,研发出一种定量精准的自动制胶泵送装置。同时计算并确定了胶体扩散半径、组分配比、压注量等关键注... 为降低工作面终采撤架期间的自燃风险,提升防灭火措施中胶体压注过程的可控性,以青龙煤矿21802综采工作面终采期注胶防灭火为工程背景,研发出一种定量精准的自动制胶泵送装置。同时计算并确定了胶体扩散半径、组分配比、压注量等关键注胶参数,继而以所研发的装置为载体,以推导得出的关键注胶参数为依据,开展了架间定量压注与端头压注相结合的现场防灭火注胶应用试验。研究结果表明:运用所研发的注胶装置并结合关键参数进行注胶,有效降低了工作面进回风隅角及支架后采空区的CO浓度,CO浓度从注胶前最高的14×10^(-6)降至1×10^(-6)以下。与大面积粗放型注胶相比,该方法显著降低了成本,保障了工作面终采撤架期间的安全。 展开更多
关键词 综采工作面 终采撤架期 采空区 防灭火 注胶技术
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长距离灌注液态CO_(2)治理浅埋深老空区高温氧化研究
6
作者 武建国 关联合 +7 位作者 张武军 李春永 郭西凯 王玉怀 张思佳 李景阳 窦静文 高嵩 《华北科技学院学报》 2025年第5期52-59,共8页
为治理浅埋深煤层房柱式老空区火灾隐患,将井下移动式液态CO_(2)压注和长距离液态CO_(2)直注结合起来,实现了远距离液态CO_(2)移动灌注。在向老空区灌注16 t液态CO_(2)后,老空区内O_(2)浓度、CO浓度下降到发生氧化之前的正常浓度、C_(2)... 为治理浅埋深煤层房柱式老空区火灾隐患,将井下移动式液态CO_(2)压注和长距离液态CO_(2)直注结合起来,实现了远距离液态CO_(2)移动灌注。在向老空区灌注16 t液态CO_(2)后,老空区内O_(2)浓度、CO浓度下降到发生氧化之前的正常浓度、C_(2)H_(4)消失,CO_(2)浓度升高而N_(2)浓度降低。灌注过程中老空区内的温度短时间内显著下降,然后温度回升,通过灌注液态CO_(2)老空区煤炭氧化的问题得到了有效治理。 展开更多
关键词 浅埋深 老空区 液态CO_(2) 长距离灌注
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含水率对采空区遗煤二次氧化自燃特性影响的实验研究
7
作者 左秋玲 陈鑫坤 +5 位作者 杨鹏飞 李景山 李敏芮 李亚珂 田一帆 李鸿超 《煤炭科技》 2025年第3期65-69,共5页
老空水导致国内众多矿区采空区遗煤长期受水浸泡,改变了遗煤的自燃规律,研究采空区遗煤因含水率不同而引起的二次氧化自燃特性变化十分必要。考虑到煤的自燃点为80℃,故设定预氧化温度为85℃,对煤样进行预氧化处理,再将煤样处理为含水煤... 老空水导致国内众多矿区采空区遗煤长期受水浸泡,改变了遗煤的自燃规律,研究采空区遗煤因含水率不同而引起的二次氧化自燃特性变化十分必要。考虑到煤的自燃点为80℃,故设定预氧化温度为85℃,对煤样进行预氧化处理,再将煤样处理为含水煤样,设定3种含水率(3%、5%和7%),对含水煤样开展煤自燃实验测试。借助含水率与煤样自燃过程中生成的气体浓度对应规律,说明水分含量与煤氧化自燃过程之间的关系。研究结果表明,含水率超过5%的煤样更容易氧化,从而正向推进煤氧复合反应的进程;在一定的含水率范围内,含水率较高的煤样产生气体的时间更早,且产生气体的速率要更快,即含水率较高的煤样比含水率较低的煤样更容易发生自燃现象。研究成果可为采空区浸水后的遗煤自燃预防与控制提供理论依据。 展开更多
关键词 含水率 二次氧化 自燃特性 采空区 遗煤
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基于机器学习的煤自燃预测研究进展及展望 被引量：1
8
作者 邓军 杨成 +3 位作者 任立峰 李鑫 王彩萍 白祖锦 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期336-360,共25页
煤炭开采正面临着煤自燃灾害的严重威胁,煤自燃预测作为防治煤自燃灾害发生的重要环节之一,可以提前发现潜在的煤自燃风险,从而采取措施以确保煤炭安全开采。机器学习方法,能够很好地分析与处理煤自燃与各项预测指标之间的复杂关系,在... 煤炭开采正面临着煤自燃灾害的严重威胁,煤自燃预测作为防治煤自燃灾害发生的重要环节之一,可以提前发现潜在的煤自燃风险,从而采取措施以确保煤炭安全开采。机器学习方法,能够很好地分析与处理煤自燃与各项预测指标之间的复杂关系,在煤自燃预测方面得到了广泛的研究。因此,对机器学习在煤自燃预测中的研究进行全面的综述,分析其在预测中面临的难点并展望其发展方向。首先,分析机器学习在煤自燃温度、危险性及其他方面预测的主要预测指标,简述了应用于煤自燃预测的特征工程。其次,分析了机器学习在煤自燃预测领域的主要研究进展,包括人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)、支持向量机(Support Vector Machines,SVM)、聚类分析(Cluster Analysis,CA)和集成学习(Ensemble learning,EL)等算法的应用,总结应用于煤自燃预测的优化算法,同时也提出了目前机器学习应用于煤自燃预测存在的问题,例如预测指标选择有待商榷、训练样本较少且无法全面反映现场实际情况等问题。最后,展望了基于机器学习的煤自燃预测的未来发展方向,具体包括:在预测模型所需数据方面,着重于提升样本数量和质量;在煤自燃预测指标选择方面,构建煤自燃预测指标自适应优选模型;在煤自燃预测技术方面,开发煤自燃灾害预测大模型。随着计算性能的提升,有望开发出适用于煤矿所有灾害的大型语言模型,以提高对煤矿灾害事故的防范化解能力。 展开更多
关键词 煤自燃 机器学习 煤自燃预测 特征选择 优化算法
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超声处理辅助粉煤灰浸出钙离子矿化CO_(2)及其产物防灭火特性 被引量：1
9
作者 史全林 秦波涛 孙永江 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1034-1046,共13页
利用粉煤灰浆液矿化捕集CO_(2),并利用矿化浆液防控采空区煤自燃,能够实现减污降碳与灾害治理的双重效果。针对当前粉煤灰矿化CO_(2)过程钙离子浸出速率慢、矿化量小等问题,提出利用超声波加速粉煤灰浸出钙离子、强化粉煤灰矿化CO_(2)... 利用粉煤灰浆液矿化捕集CO_(2),并利用矿化浆液防控采空区煤自燃,能够实现减污降碳与灾害治理的双重效果。针对当前粉煤灰矿化CO_(2)过程钙离子浸出速率慢、矿化量小等问题,提出利用超声波加速粉煤灰浸出钙离子、强化粉煤灰矿化CO_(2)效能的思路,利用离子色谱仪研究低钙粉煤灰和高钙粉煤灰浆液中钙离子的浸出规律,采用低温N2吸附法和SEM-EDS技术分析超声波对粉煤灰颗粒结构的改变作用,借助CO_(2)吸附与矿化反应实验系统测定超声波对粉煤灰矿化CO_(2)的强化效果,探究超声波强化粉煤灰钙离子浸出的原理。试验结果表明:粉煤灰直接浸出Ca^(2+)速率十分缓慢,直至30 d达到浸出平衡;经过超声波强化处理后,30 min时Ca^(2+)浓度即可达到静置状态30 d时的浸出水平,表明超声波显著提高了粉煤灰Ca^(2+)的浸出速率。此外,经过超声波强化处理后,低钙和高钙粉煤灰的比表面积分别增加了23.71%和184.71%,表明超声波的空化效应能够破坏粉煤灰颗粒之间的聚集和粘附,使得颗粒被细化、孔隙结构发育,促进了粉煤灰与水之间的Ca^(2+)浸出等传质过程;矿化试验结果表明:低钙和高钙粉煤灰经超声波处理改性后,与未处理的原始粉煤灰相比矿化量分别增长了410%和22%,达到7.66 g/kg和82.02 g/kg,表明超声波增强了粉煤灰对CO_(2)的矿化效果。在此基础上,利用粉煤灰浆液矿化CO_(2)产物防控采空区煤自燃,与原始粉煤灰处理煤样的放热量相比,矿化产物处理煤样的放热量分别降低3.32%和14.24%,表明矿化产物具有更优异的煤自燃抑制特性。 展开更多
关键词 煤自燃 粉煤灰 矿化 超声波 强化
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矿井外因火灾图像凹陷度识别方法 被引量：1
10
作者 孙继平 李小伟 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期341-355,共15页
图像监测是矿井火灾火焰主要感知方法,但受矿井光源影响。内凹度能减小摄像机的安装位置、拍摄距离和拍摄角度的影响,排除矿井光源干扰,快速识别并排除矩形光源等非弧形类光源正视图及其变形图像;但对于圆形光源和类圆形光源等弧形类干... 图像监测是矿井火灾火焰主要感知方法,但受矿井光源影响。内凹度能减小摄像机的安装位置、拍摄距离和拍摄角度的影响,排除矿井光源干扰,快速识别并排除矩形光源等非弧形类光源正视图及其变形图像;但对于圆形光源和类圆形光源等弧形类干扰光源,计算量较大,识别时间较长。圆形度能够排除圆形光源的干扰,但难以排除非圆形光源的干扰。矩形度能排除矩形光源的干扰,但难以排除非矩形光源的干扰。受摄像机安装位置和拍摄角度等影响,圆形和矩形光源图像会出现变形,无法呈现理想的规则形状。因此,圆形度和矩形度算法难以排除矿井光源的干扰。揭示了火焰图像边界上存在多个凹陷区域,总凹陷区域面积较大;圆形灯、长方形灯和正方形灯等矿井实际光源图像边界上不存在凹陷区域等特点。提出矿井外因火灾图像凹陷度识别方法,计算目标图像边界总凹陷区域面积与其目标图像实际面积的比值(即图像凹陷度),根据火焰图像凹陷度数值较大,而矿井光源图像凹陷度数值较小,区分矿井光源与火焰。研究提出的凹陷度方法不受摄像机安装位置、拍摄距离和拍摄角度、矿井光源形状和大小等影响,适应性强,识别准确率高。凹陷度识别方法计算得到的矿井干扰光源图像与火焰图像凹陷度平均差值绝对值最大,波动较小,区分度最好。内凹度识别方法计算得到的矿井干扰光源图像与火焰图像内凹度平均差值绝对值较大,波动较小,区分度较好。矩形度识别方法计算得到的矿井干扰光源减去火焰图像矩形度平均差值绝对值较小,波动较大,区分度较差。圆形度识别方法计算得到的矿井干扰光源减去火焰图像圆形度平均差值绝对值最小,波动最大,区分度最差。结果表明:凹陷度识别火灾火焰图像准确率为98.2%,召回率为98.4%,准确率和召回率最好;内凹度识别火灾火焰图像准确率为92.8%,召回率为92.4%,准确率和召回率较好;矩形度识别准确率为86.5%,召回率为86.5%,准确率和召回率较差;圆形度识别准确率仅为35.9%,召回率为31.9%,准确率和召回率最差。 展开更多
关键词 矿井火灾 图像凹陷度 图像边界 凹陷区域 火灾监测 图像识别
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基于改进YOLOv4算法的煤矿火灾视频智能识别方法研究 被引量：1
11
作者 王伟峰 李煜 +4 位作者 田丰 张宝宝 何地 李高爽 李卓洋 《中国煤炭》 北大核心 2025年第2期88-95,共8页
随着矿井智能化建设,煤矿火灾风险隐患逐渐增加。针对现有火灾检测算法存在准确率低以及对小火焰识别差的问题,提出一种煤矿火灾视频智能识别方法。该方法以YOLOv4为识别模型,采用群组归一化算法对模型归一化算法进行改进,并利用改进算... 随着矿井智能化建设,煤矿火灾风险隐患逐渐增加。针对现有火灾检测算法存在准确率低以及对小火焰识别差的问题,提出一种煤矿火灾视频智能识别方法。该方法以YOLOv4为识别模型,采用群组归一化算法对模型归一化算法进行改进,并利用改进算法降低模型训练时批量值大小引起的误差;为降低矿井环境对火焰识别造成的火焰边缘信息损失,采用随机池化算法与SPP金字塔算法融合、深度可分离卷积与CSP算法融合,实现对动态演化的火焰进行跨尺度特征提取并融合、避免训练过程中的过拟合现象;为降低光源分布不均对视频火焰识别的影响,在模型中引入动态注意力机制,根据火灾视频识别信息的刺激强弱自动调整感受野大小。将标注后的火灾视频图像数据集输入到F YOLOv4算法模型进行训练及测试。结果表明,改进后的F YOLOv4火灾识别模型的平均检测精度达到97.3%左右,较原始模型提升了7.85%,表明该方法可提高检测速度和精度,可有效提高煤矿火灾识别的准确率。 展开更多
关键词 YOLOv4 CSP改进 SPP改进 群组归一化 动态注意力机制
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基于贝叶斯优化支持向量回归的煤自燃温度预测模型 被引量：1
12
作者 杨海燕 胡新成 +1 位作者 蔡佳文 余照阳 《工矿自动化》 北大核心 2025年第7期36-43,51,共9页
针对传统煤自燃温度预测模型未考虑指标气体与温度数据之间存在多重共线性、模型预测精度不足问题,提出了一种基于贝叶斯优化(BO)算法改进支持向量回归(SVR)超参数(BO-SVR)的煤自燃温度预测模型。利用煤自燃程序升温实验,对生成的指标... 针对传统煤自燃温度预测模型未考虑指标气体与温度数据之间存在多重共线性、模型预测精度不足问题,提出了一种基于贝叶斯优化(BO)算法改进支持向量回归(SVR)超参数(BO-SVR)的煤自燃温度预测模型。利用煤自燃程序升温实验,对生成的指标气体数据进行收集与处理。利用Spearman相关性分析选择与煤温相关性较强的指标气体并分析指标气体生成量间的共线性;对选择的指标气体进行主成分分析,解决多重共线性问题的同时降低维数;采用5折交叉验证方法划分训练集和测试集,通过平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和判定系数(R^(2))指标,对BO-SVR模型的性能与SVR、粒子群优化SVR(PSO-SVR)和遗传算法优化SVR(GA-SVR)模型进行定量评价。结果表明,BO-SVR模型的MAE较其他3种模型分别降低了74.2%,36.7%和10.2%,RMSE分别降低了71.9%,33.3%和11.4%,R^(2)达0.9885,高于其他模型。选取山西煤炭进出口集团河曲旧县露天煤业有限公司的烟煤煤样开展平行试验,BO-SVR模型在新数据集上的MAE为4.9279℃,RMSE为6.4899℃,R^(2)达0.9853,与原数据集预测结果保持高度一致性。表明BO-SVR模型具有较好的泛化性、预测精度和鲁棒性,有助于提高预测煤自燃温度的准确性。 展开更多
关键词 煤自燃 贝叶斯优化 支持向量回归 指标气体 预测模型
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惰气氛围影响煤中活性基团氧化反应的试验和模拟研究
13
作者 高飞 白企慧 +2 位作者 周西华 白刚 张勋 《煤炭学报》 北大核心 2025年第9期4361-4372,共12页
为了研究惰气氛围对煤中活性基团氧化的影响规律及惰化机理,以水峪(SY)烟煤和模型化合物为研究对象,采用程序升温和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)试验与量子化学计算相结合的方法,从试验和模拟2个方面比较惰气对煤中不同活性基团氧化抑制... 为了研究惰气氛围对煤中活性基团氧化的影响规律及惰化机理,以水峪(SY)烟煤和模型化合物为研究对象,采用程序升温和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)试验与量子化学计算相结合的方法,从试验和模拟2个方面比较惰气对煤中不同活性基团氧化抑制效果的差异,并揭示CO_(2)和N_(2)对煤中活性基团与O_(2)反应的惰化机理。结果表明:CO_(2)相比N_(2)能更加有效地惰化煤中活性官能团的氧化反应,减少煤中含氧官能团的生成。温度越高,2种气氛对活性基团氧化反应的惰化效果越趋于一致,2种气氛对含氧官能团氧化过程的惰化效果差异较大,对脂肪烃氧化过程的惰化效果差异较小。CO_(2)和N_(2)均会降低基团中活性H原子的反应活性,改变个别活性基团亲核反应活性位点的位置,并且CO_(2)降低活性H原子反应活性的效果比N_(2)更显著。其中,N_(2)对烷烃与O_(2)发生化学吸附的影响较大,而CO_(2)对含氧官能团与O_(2)发生化学吸附的影响较大。2种气氛无论是抑制还是促进活性基团的氧化反应,CO_(2)与活性基团相互作用后的体系发生氧化反应的可能性相比于N_(2)均更低,放热量均更小。惰气种类对含氧官能团与O_(2)发生化学吸附和氧化反应的影响较为显著,对脂肪烃的影响较小。因此,CO_(2)和N_(2)对煤自燃惰化效果的差异与煤中官能团的种类和温度密切相关,在煤矿井下惰性气体防火技术中,应根据煤中官能团的种类、组成和现场温度综合评定惰气种类。 展开更多
关键词 惰气氛围 煤氧化 活性基团 抑制效果 惰化机理
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矿井外因火灾监测预警与智能防控技术
14
作者 梁运涛 王伟 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第2期1-8,共8页
矿井外因火灾防治存在监测手段单一、预警准确率低、应急辅助决策缺失、无法实现火灾就地处置的难题,智能化水平亟待提高。为探究外因火灾精准预警与智能联动控制一体化解决方案,从信息感知、数据集成、智能预警、辅助决策和联动控制5... 矿井外因火灾防治存在监测手段单一、预警准确率低、应急辅助决策缺失、无法实现火灾就地处置的难题,智能化水平亟待提高。为探究外因火灾精准预警与智能联动控制一体化解决方案,从信息感知、数据集成、智能预警、辅助决策和联动控制5个方面综述了矿井外因火灾监测预警与智能防控研究进展,具体包括:在信息感知方面,采用先进监测手段、开发高精度检测装备和优选外因火灾精准预警指标,实现火灾信息全程动态感知;在数据集成方面,建议统一数据采集、传输、存储和访问接口标准,规范各类数据的接入;在智能预警方面,提出智能预警关键参数识别方法和预警策略;在辅助决策方面,提出包含时空信息处理、时空图谱构建、时空分析与智能决策的一站式解决方案;在联动控制方面,建立包含广播系统、安全逃生系统、通风控制系统和灭火系统的智能联动控制系统。 展开更多
关键词 外因火灾 信息感知 数据集成 智能预警 辅助决策 联动控制
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pH值对高地温环境中煤自燃氧化行为及微观结构的影响
15
作者 潘荣锟 袁纪为 +2 位作者 汪志国 胡代民 晁江坤 《煤矿安全》 北大核心 2025年第10期1-13,共13页
为研究矿井水的pH值对高地温矿井中煤自燃氧化行为及微观结构的影响,采用平顶山矿区的长焰煤,通过低温氧化测试系统和Vertex 70v红外光谱仪,分析低温氧化阶段衍生气体的产气规律和煤样中活性基团的分布特征,并运用采集数据计算氧化特性... 为研究矿井水的pH值对高地温矿井中煤自燃氧化行为及微观结构的影响,采用平顶山矿区的长焰煤,通过低温氧化测试系统和Vertex 70v红外光谱仪,分析低温氧化阶段衍生气体的产气规律和煤样中活性基团的分布特征,并运用采集数据计算氧化特性参数和官能团结构参数,揭示了高温和酸碱度协同作用对煤自燃特性产生影响的微观机制。研究结果表明:地温上升和水溶液酸性增强均能促进煤样氧化性,碱性水溶液浸泡会抑制其氧化性,且抑制的程度随着地温的升高变得越来越深,相同酸碱度水溶液浸泡下,地温升高可加快耗氧速率差异点的出现;煤样受热浸泡后,-CH含量较原煤均有下降,而-CH_(3)和-CH_(2)的含量呈现出了增加的趋势,煤样含氧官能团含量在酸性和碱性溶液中浸泡后分别呈现出上升和下降趋势,其中-OH增幅最为显著;煤样中‘C’值和I值除40℃&pH=8煤样有所下降外,其余均较原煤增长,且‘C’值的增幅随溶液酸性增强而增大,随地温变化不明显,-CH_(2)与-CH_(3)含量的比值与溶液酸性和温度均呈正相关关系。根据实验结果推断,认为芳香环与水在酸性环境下会反应生成羟基,羰基氧化生成羧基,含氧官能团增多,氧化活性增强;而酚羟基与氢氧根在碱性环境下会反应生成水和氧负离子,羧基与氢氧根反应生成羧酸根和水,含氧官能团消耗,氧化活性降低。 展开更多
关键词 煤自燃 PH值 高地温 水浸煤 活性基团 微观机制
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低温氮气对褐煤孔隙结构与氧化特性的影响规律
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作者 解树亮 王刚 +2 位作者 屈庆栋 刘浩 孙路路 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第6期169-180,共12页
【目的】在矿井防灭火工作中,采空区注常温氮气仅能起到惰化作用,而液氮制备工艺复杂、成本高,因此,新疆乌东煤矿采用氮气冷却装置,制备了−40℃、气态的低温氮气注入采空区预防遗煤自燃,但低温氮气对于采空区遗煤的孔隙结构与氧化特性... 【目的】在矿井防灭火工作中,采空区注常温氮气仅能起到惰化作用,而液氮制备工艺复杂、成本高,因此,新疆乌东煤矿采用氮气冷却装置,制备了−40℃、气态的低温氮气注入采空区预防遗煤自燃,但低温氮气对于采空区遗煤的孔隙结构与氧化特性的影响规律尚不清楚,易影响低温氮气停注后采空区遗煤二次氧化的预测预报。【方法】采用3D超景深与激光光谱共聚焦实验、氮气吸附实验和程序升温实验,研究低温氮气处理后煤的表面形貌、孔隙结构和氧化特性参数变化。【结果和结论】经低温氮气处理后,煤样的表面结构被破坏,并随着低温氮气处理时间的增加,网状孔隙结构的发育更为显著;煤样表面出现明显的起伏现象,各点高度算术平均高度由9.5621μm逐渐增加至21.9045μm,增长1.29倍,所有高低起伏之间差值的平均值由81.3210μm增长至193.1465μm,增长1.36倍;低温氮气主要影响了煤样微孔与介孔的分布,尤其是2~4 nm的介孔,随处理时间增长,微孔呈现先增加后减少的趋势,介孔呈现先减少后增多的趋势,总孔容增大了0.0043 cm^(3)/g,其中2~10 nm介孔贡献最大,煤样BET比表面积升高了0.0493 m^(2)/g;在低温氮气处理条件下,煤样氧化过程中CO产生量、放热强度、耗氧速率均显著增加,并随着处理时间增加,增长量增大,CO产生量最高增长了5.02×万μL/L,耗氧速率增加了2.33×10^(−8)mol/(cm^(3)·s),最大放热强度增加了2.25×10^(−2)J/(cm^(3)·s),煤样的氧化反应特征温度降低。研究表明,低温氮气会破坏煤的孔隙结构,增强氧化性能,即使采空区注入−40℃低温氮气时,其惰化和降温的宏观主导作用能有效抑制煤自燃,若停注后氧气恢复,低温氮气的微观副作用导致处理过的煤自燃倾向比处理前更高,加剧二次氧化强度。 展开更多
关键词 煤自燃 低温氮气 表面形貌 孔隙结构 氧化特性
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漏风条件下采空区煤自燃分级预警方法研究及应用 被引量：5
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作者 翟小伟 李心田 +3 位作者 侯钦元 马腾 宋波波 郝乐 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期161-169,共9页
CO是煤自燃预警体系的重要指标气体。为提高漏风条件下利用CO预测采空区煤自燃危险程度的准确性,采用程序升温试验分析煤氧化过程中不同指标气体与煤温的对应关系,通过束管监测与示踪气体漏风测试确定漏风对采空区CO气体的影响,修正不... CO是煤自燃预警体系的重要指标气体。为提高漏风条件下利用CO预测采空区煤自燃危险程度的准确性,采用程序升温试验分析煤氧化过程中不同指标气体与煤温的对应关系,通过束管监测与示踪气体漏风测试确定漏风对采空区CO气体的影响,修正不同氧气体积分数范围内CO体积分数与煤温的函数关系。利用修正函数方程计算煤自燃CO预警阈值,结合不同指标气体预警值,构建漏风条件下采空区煤自燃分级预警体系。研究结果表明:煤氧化过程中CO、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)与Graham系数指标气体突变与煤温存在对应关系,CO、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)出现温度分别为30、120、230℃,Graham系数拐点温度为70、160℃,不同氧气体积分数范围内CO体积分数与煤温均呈指数函数关系。漏风对采空区CO气体影响范围为0~90 m,影响体积分数大小为(3~39)×10^(−6)。漏风条件下采空区埋深0~19 m处氧气体积分数为21%~17%,“CO体积分数−煤温”函数的修正系数为1~3;埋深19~55 m处氧气体积分数为17%~13%,修正系数为4~7;埋深55~90 m处氧气体积分数为13%~9%,修正系数为16~21。基于修正后CO体积分数与温度函数,计算得到煤自燃过程不同氧气体积分数范围内CO预警阈值分别为(50~150)×10^(−6)、(190~330)×10^(−6)及(330~430)×10^(−6)。结合CO、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)与Graham系数指标气体预警值将煤自燃程度划分为“灰、蓝、黄、橙、红”五级预警。研究结果可为相似工作面采空区遗煤自燃预测预报提供参考。 展开更多
关键词 煤自燃 CO 漏风 采空区 分级预警
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煤矿采空区火与瓦斯复合灾害实验系统设计
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作者 宋双林 闫树福 +3 位作者 刘磊 蒋爽 孙勇 詹远 《工矿自动化》 北大核心 2025年第9期106-114,共9页
相似模拟实验可较直观再现采空区火与瓦斯复合灾害的形成与演化过程,但现有实验平台存在相似比例确定缺少理论依据、几何尺寸较小和系统结构简单等问题,难以真实还原井下采空区的复杂环境特征。针对该问题,介绍了采场相似物理模型设计原... 相似模拟实验可较直观再现采空区火与瓦斯复合灾害的形成与演化过程,但现有实验平台存在相似比例确定缺少理论依据、几何尺寸较小和系统结构简单等问题,难以真实还原井下采空区的复杂环境特征。针对该问题,介绍了采场相似物理模型设计原理,基于采空区质量守恒、动量守恒、能量守恒及浓度方程,应用相似性原理,推导并量化了相似实验台各物理参数比例关系。设计了采空区火与瓦斯复合灾害相似实验系统,该系统主要包括采场相似物理模型、煤自燃模拟、可燃气体模拟、气体信息实时采集分析和火与瓦斯复合灾害反演分析等核心单元:采场相似物理模型为系统的基础载体,煤自燃模拟单元模拟煤自燃过程,可燃气体模拟单元构建采空区气体环境,气体信息实时采集分析单元分析物理模型内气体信息变化情况,火与瓦斯复合灾害反演分析单元实现采空区煤自燃-瓦斯积聚-爆炸耦合致灾全过程模拟与反演分析。对比分析结果表明,该系统可在确保几何相似性的前提下,实现实验环境的灵活配置,较现有系统在模拟功能、相似性、参数控制、操作便捷性和实验结果可靠性等方面具有显著优势。 展开更多
关键词 采空区 火与瓦斯复合灾害 相似模拟实验 采场相似物理模型 相似变换 比例关系
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输送带温敏改性方法及火灾早期预警指标气体研究
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作者 陆伟 叶文钢 +3 位作者 李金亮 钱冠雨 张青松 李金虎 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期170-182,共13页
矿用输送带火灾在发生过程中主要产生CO和烟雾等指标气体。然而,以CO作为指标气体易受到干扰,而烟雾产生时表明输送带已经达到较高温度,此时往往容易错失最佳灭火及人员逃生时机。为此,创新性地提出温敏改性输送带的方法:通过在输送带... 矿用输送带火灾在发生过程中主要产生CO和烟雾等指标气体。然而,以CO作为指标气体易受到干扰,而烟雾产生时表明输送带已经达到较高温度,此时往往容易错失最佳灭火及人员逃生时机。为此,创新性地提出温敏改性输送带的方法:通过在输送带覆盖层中添加温敏材料以进行物理改性,再借助程序升温氧化炉、综合热重分析仪、输送带滚筒摩擦试验机等设备对输送带改性前后产生指标气体的初始温度、分解产气速率及体积分数变化进行测试。结果表明:采用温敏材料物理改性的方法对输送带原有的结构强度影响较小,也不会增加火灾发生和蔓延的危险性;改性前,输送带最早产生的指标气体CO的温度为110℃左右,但是其产生体积分数和释放速率较低且易受到矿井内不同来源CO的影响,从而造成误判;而改性后的输送带最早在70~80℃时即可探测到覆盖层内的温敏材料分解产生矿井中不存在的指标气体,与改性前相比,不仅初始指标气体产生的温度提前了30℃左右,而且指标气体释放时速率快、体积分数高,从而更容易被监测。此外,从实际工程应用角度进一步证明了物理改性方法的可行性,证实了温敏材料分解产生的指标气体不受矿井内其他材料氧化所产生气体的干扰,因此保障了输送带火灾早期监测预警的及时性和精准性。 展开更多
关键词 输送带火灾 温敏材料改性 指标气体 精准监测 早期预警
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硬度对采空区遗煤氧化速率的影响
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作者 秦跃平 徐晨昕 +4 位作者 徐懿 王煊 韩雪 陈逸涵 宁晗 《黑龙江科技大学学报》 2025年第1期6-13,共8页
为研究煤层硬度对采空区遗煤的粒度和耗氧速率的影响,通过煤的程序升温氧化实验,拟合了不同粒径下煤样耗氧速率与温度的关系式,得到了指前因子与平均粒径的关系曲线。通过开展坚固性系数测定实验,得到了坚固性系数与冲击后煤样的粒径分... 为研究煤层硬度对采空区遗煤的粒度和耗氧速率的影响,通过煤的程序升温氧化实验,拟合了不同粒径下煤样耗氧速率与温度的关系式,得到了指前因子与平均粒径的关系曲线。通过开展坚固性系数测定实验,得到了坚固性系数与冲击后煤样的粒径分布,分析了煤样坚固性系数与指前因子的关系。结果表明:煤样的指前因子随粒径增大而减小,遗煤粒度不同,其氧化速率也不同;冲击后混合煤样的指前因子与单一粒径煤样中的指前因子的比值随坚固性系数的增大而减小,采空区遗煤自燃的危险性需要考虑其硬度这一关键指标。 展开更多
关键词 煤自燃 升温氧化 硬度 耗氧速率 粒度
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