基于ARIMA模型的矿井灾害预测方法研究

矿井灾害频发是影响我国煤炭产业发展的重要问题之一,灾前预警技术是目前应对这一问题的主要方法。为进一步提升矿井灾害监测预警能力,提出了基于ARIMA模型的矿井灾害预测方法研究。通过确立灾害风险监测指标构建了安全态势评估指标体系,基于时序预测法建立了灾害预测评估模型,经模型定阶及训练等过程确定最佳ARIMA预测模型参数。通过研究模型残差的正态性分布从而得到预测模型可靠度,将ARIMA(10,0,0)模型与时间序列拟合后进行自相关图和偏自相关图分析,得到了风险灾害未来短期预测结果;提出了“红橙黄蓝绿”5级灾害预警等级和准则,并进行了现场应用试验,结果证明,ARIMA模型对未来值的预测具有较高准确性,系统能及时对灾害进行预测和分级响应,可实现对矿井灾害的风险判别和预测预警。

MOFs负载ACF吸附剂的制备及H_(2)S脱除特性

将活性炭纤维(ACF)负载到金属有机框架材料MOF-199上,在水热条件下制备了MOF-199@ACF吸附剂,利用固定床反应装置评价其脱H_(2)S性能;采用氮气吸/脱附、XRD、EDS、SEM、XPS表征和分析了MOF-199@ACF的物相组成;考察了ACF负载量、吸附温度、相对湿度对MOF-199@ACF脱除H_(2)S性能的影响,探究了MOF-199@ACF在H_(2)S脱除中可能的反应机理。结果表明,与MOF-199相比,ACF负载量(质量分数)为1%的吸附剂MOF-199@1%ACF的H_(2)S出现时间从180 min延后至405 min,穿透硫容从7.2 mg/g提升至14.5 mg/g;ACF负载量为1%不会干扰MOF-199结晶形成的稳定结构,ACF参与配位使MOF-199@1%ACF表面粗糙化,导致更多的吸附位点暴露,增加了比表面积(从MOF-199的1108.6 m^(2)/g增至1978.3 m^(2)/g);MOF-199@1%ACF是以化学吸附的活化吸附为主,升高温度(30~70℃)有利于加快吸附速率;适量水气(相对湿度10%)有助于性能提升(穿透硫容14.8 mg/g)。

基于数据填补的煤自燃温度预测模型

现有煤自燃温度预测模型的建立大多基于较为完整的指标气体样本数据,但指标气体数据受仪器或人为因素影响,往往存在数据缺失现象,导致煤自燃温度预测准确率较低和过拟合等问题。针对上述问题,提出了将K近邻算法(KNN)、随机森林(RF)、决策树(DT)及基于粒子群优化的支持向量回归等填补算法(PSO-SVR)应用于缺失值填补,缺失数据和填补后的数据通过RF、SVR和极限梯度提升树(XGBoost)算法分别进行训练,并通过PSO算法优化参数,构建了基于数据填补的RF、XGBoost和SVR煤自燃温度预测模型。利用煤自然发火实验选取CO,CO_(2),CH4,C_(2)H_(6),O_(2)作为指标气体,并设计整体缺失率为10%,20%,30%和CO,CO_(2)缺失率为40%,50%,60%共6种随机数据缺失,采用平均绝对误差百分比(MAPE)作为填补效果评价指标,采用MAPE、判断系数R^(2)和均方根误差(RMSE)作为模型性能评价指标,对4种填补算法和3种预测模型进行对比。对比分析结果表明:在6种数据缺失情况下,DT填补算法填补效果优于其他3种算法,在CO,CO_(2)存在较多缺失值时,RF算法的填补值与实际值的MAPE偏大;在不调参的情况下,XGBoost模型虽然在训练集效果极好,但极易过拟合,而SVR模型预测效果极差,无法满足预测要求;在6种数据缺失情况下,基于DT填补算法的PSO-SVR、RF与PSO-RF煤自燃温度预测模型的MAPE均在4%左右,基于DT填补算法的RF模型无需优化就能较好地预测出煤自燃温度,具有良好的稳定性。

基于EMD-HHT可定位长输天然气管道第三方破坏事件监测技术

为适应目前管道安全监测需要,满足对扰动信号分类监测的实际需求,提出1种基于希尔伯变换和经验模态分解(EMD-HHT)的信号特征提取技术,利用基于φ-OTDR分布式光纤传感系统采集振动信号,通过EMD+HHT区分算法对管道沿线振动事件进行分解并提取6个典型特征向量,各特征事件数据经过EMD后选取IMF3为最终提取特征向量的原始数据,BP神经元网络可有效识别机械破坏、敲击破坏、车辆经过、人工挖掘、动力干扰5种事件。研究结果表明:在长输管道信号识别中,BP神经网络对5类事件平均识别率高达98.6%,该技术分类识别5类事件扰动信号,能够达到较高准确性,并且误报率平均在1.3%,能较好满足现场安全实时监测需求。研究结果对长输油气管道附近第三方破坏扰动信号分类监测具有一定参考意义。

基于8.309μm QCL的硫化氢/甲烷开路式检测方法研究

H_(2)S,CH_(4)多组分气体浓度测量技术的研究对石油石化行业的安全生产有重要意义。基于中红外TDLAS技术,选用中心波长为8.309μm的量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)为检测光源,搭建30 m长距离的遥测实验系统,使用WMS波长调制法对H2S,CH4气体的吸收谱线进行连续调谐与扫描,并对高频正弦载波进行了最优深化调制,实现了H2S,CH4多组分气体的同时测量。实验将H2S与5%体积分数的高浓度水汽进行混合测量,分析并验证了该波段的水汽吸收难以对测量造成交叉干扰的优良特性,并利用Savitzky-Golay平滑滤波器提高了检测信号的信噪比。通过遥测实验,分析了15 m,30 m不同遥测距离对检测信号的影响,并利用增加积分时间与计算信噪比的方法,得到了128.75×10^(-9)m的遥测最低限。最后,Allan方差的计算结果表明,当积分时间为183 s,142 s时,系统对H2S,CH4气体的最低检测下限分别为0.593×10^(-9)和1.160×10^(-9)。本文的研究结果为中红外波段H2S,CH4多组分气体的高灵敏度、同时测量提供了一种有效途径,为多组分气体的遥测应用提供了参考。

埋地天然气管道泄漏振动信号传播特性研究

埋地天然气管道泄漏引起的气流会推动周边土壤产生振动。通过测量加速度可对振动信号在土壤中的衰减进行测量,从而判断有无泄漏。通过模拟埋地管道气体泄漏,使用加速度传感器测量泄漏孔径2、4、6 mm,泄漏压力1.5、2.5、3.5 MPa工况下的加速度信号,分析了不同泄漏压力条件下的加速度信号在不同土壤介质的传播特性。结合ABAQUS软件对不同土壤介质的加速度衰减规律进行了仿真。研究结果表明,峰值加速度信号在土壤中呈指数衰减特性,试验结果与仿真结果符合较好。研究结果可指导埋地天然气管道泄漏监测传感器的选型敷设和天然气管道的施工,防止事故的发生。

“双一流”建设背景下矿井火灾防治课程线下教学实践探索

围绕当前线下一流课程建设中存在的难题,以具有煤矿安全特色的西安科技大学安全工程专业矿井火灾防治课程为例,分析课程教学面临的主要问题,探讨教学改革的必要性及相关举措成效,提出课程发展新思路。研究实践发现,课程教学应在传统理论内容建设基础上,通过融入思政元素与科研创新训练,把专业知识与科学精神的培养相结合,加强课程内涵建设,培养学生分析和解决矿井火灾问题的能力,以适应“双一流”建设新形势下的人才培养需求,为我国煤炭行业培养“留得住、用得上、干得好”的高层次研究、技术和管理人才。

苹果蠹蛾性信息素的研究和应用进展

苹果蠹蛾Cydia pomonella(L.)是我国重要的检疫害虫,在我国仅分布于新疆和甘肃以西局部地区,但一直保持向我国东部扩张的趋势。在国际上,利用性信息素监测和迷向防治苹果蠹蛾已经成为一种切实可行并广泛应用的害虫管理技术。本文综述了苹果蠹蛾性信息素的成分鉴定、人工合成和应用情况的研究进展,指出了目前存在的问题和应用前景,以期为我国苹果蠹蛾的防控策略的研究和应用提供参考。

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。

现代企业对安全工程人才的需要方向及培养方法探讨

笔者从现代企业对安全工程人才需求原因入手,表明安全工程人才对企业发展的重要性。针对现代企业安全管理人才的现状和特点,从其主要工作内容和性质入手,提出了现代企业安全工程人才所要掌握的5项基本能力,突出了综合素质对安全工程管理工作的重要,强调校企合作对安全工程人才培养的意义,不但为我国高等安全专业人才的培养目标提供了参考方向,同时对现代企业在安全人才选择和实践训练方面具有借鉴价值。

萃取精馏分离甲醇和碳酸二甲酯二元共沸物

在对三塔萃取精馏分析的基础上,提出了以邻二甲苯为萃取剂,两塔分离甲醇和碳酸二甲酯共沸物的萃取精馏新流程.考察了进料配比、回流比等操作参数对萃取精馏性能的影响,并采用共沸和非共沸两种进料方式,考察了三塔体系和两塔体系在操作条件和分离性能上的差异.利用ASPEN软件对两种流程进行了优化分析和模拟放大研究.实验和模拟结果表明:两种分离流程均可实现甲醇与碳酸二甲酯的有效分离.两塔体系省去了一个塔,降低了设备费用,简化了操作,能量的消耗略有增加.考虑到低品位的能量容易取得以及萃取剂可以回收利用等因素,两塔体系具有较高的工业利用价值.

工作面上隅角CO浓度预测模型的研究与应用

为建立工作面上隅角CO气体浓度的定量计算模型,以煤氧化过程中CO气体产生机理为理论依据,分析了开采工作面CO气体来源及影响因素,综合煤自燃的内因和外因条件,以采空区煤自燃"三带"分布参数和煤自燃氧化特征参数为计算依据,建立了工作面上隅角CO气体浓度值的计算模型,并应用该模型对灵武矿区不同回采工艺工作面上隅角CO气体浓度进行了计算,计算参数和实测值相比其相对误差在12%以内。

高瓦斯大倾角综放面采空区自燃火灾治理技术

针对新疆大黄山煤矿综放面开采煤层的特点,分析了该矿高瓦斯大倾角综放面采空区自燃火灾的特点和治理难点,首先采用测氡法火源位精确确定采空区火区源位置,并对其形成原因进行了分析,然后采取加固密闭,减少采空区漏风,以及注胶灌浆直接灭火等综合技术,对采空区火区进行了有效治理,确保了该工作面顺利启封和恢复生产,产生了显著的经济和社会效益。

突出行业特点的安全工程专业教育研究

以我国安全工程专业学科建设过程为背景,分析安全工程专业教育存在的学科建设速度快、涉及知识面广、注重通识性教育等现状,结合我国近两年特大安全事故所表现的行业特点,从解决当前我国生产安全问题、培养高层次安全专业人才、促进安全学科发展3个方面入手,阐明安全工程专业教育中突出行业特点,进一步加强该领域安全工程专业教育建设的重要性,针对突出行业特点的安全工程专业教育模式提出了几点建议,特别强调安全科学与安全技术联系与独立的重要性,学科建设结合每个学校自己的特色方向和以点带面的建设及发展模式。

磁窑堡二矿首采综放面停采撤架期间自燃火灾预防技术与实践

磁窑堡二矿首采综放面停采撤架期间,由于推进速度慢,采空区漏风增加,撤架收尾工作时间长,为煤自燃提供了条件。为防止自燃火灾的发生,制定了系统的防灭火计划,采取了以压注复合胶体和注氮为主的防灭火技术,成功地保障了该工作面收尾工作的完成。

防治采空区深部煤自燃的胶体隔离控制技术

为了降低开采过程中煤自燃带来的次生灾害,针对采空区深部煤自燃的特点,应用危险源隔离控制原理,提出了对采空区深部煤自燃进行胶体隔离的控制技术,主要研究了胶体材料的灭火机理、胶体性能特点以及胶体隔离技术的施工工艺,最后将该技术应用于柴家沟矿ZF42105工作面和孟巴矿1110工作面的火区治理中,结果显示启封后工作面上隅角CO体积分数均低于2.4×10-5,说明胶体隔离技术能够有效降低采空区的漏风量,阻止采空区高温点向工作面方向发展,保证工作面的生产不受采空区深部煤自燃的威胁。

瓦斯矿井工作面火区封闭后爆炸危险性快速预测方法

为了对高瓦斯矿井工作面煤自燃火区封闭后甲烷爆炸危险性进行有效预测,利用质量守恒定律对封闭火区在短时间内甲烷和氧气体积分数的变化规律进行推演,构建封闭火区内甲烷和氧气的积聚模型,分析火区封闭以后采空区内的气体体积分数的变化规律及关键影响因素,基于时间交集理论对火区封闭后甲烷爆炸危险性展开讨论,应用甲烷、氧气积聚模型对某矿火区封闭后的甲烷爆炸性进行估算,得到了甲烷爆炸的可能性及发生时间,及时采取相应的预防措施,成功地避免了火区封闭后甲烷爆炸事故。

柴家沟矿1106联络巷浮煤自燃综合治理技术应用

根据1106联络巷闭内煤自燃火灾的发展特点及矿井地质条件,分析了煤自燃火灾发生的原因,然后针对不同的发火因素确定了治理思路,制定了以降温和堵漏为主的综合治理技术,在实施过程中成功的运用了一次成孔钻进技术、巷道膨胀充填技术及高分子胶体灭火技术,在最短时间内对联络巷道内的火灾进行了彻底的控制,杜绝了火区有害气体向南翼总回风的扩散,保证矿井的安全生产。

古拉本煤田火灾烧变岩固体废料充填新技术研究与应用

煤田火灾烧毁了大量的煤炭资源,不但造成巨大经济损失,同时还造成地面植物枯萎、大气有害气体增加、地表下沉等环境破环现象。针对古拉本矿区煤田火灾产生的烧变岩固体废物利用的新技术进行讨论,介绍了煤田火灾烧变岩的来源及对环境的危害,并结合火区处理过程中的特点和方法,成功地将固体废物烧变岩利用到矿区的充填中,起到治理煤田火灾和充填烧变裂隙作用,具有较大的应用价值。

矿山灾害监测预警与应急处置技术研究与展望

中国工业经过70年的发展,已经形成了完整的工业体系,并成为世界第一制造大国。但从资源型向绿色、安全转型,则成为中国实现健康发展的一个突出问题。长期以来,中国复杂地质条件下的多种灾害事故严重威胁着人民生命安全与企业管理风险。实践表明,灾害监测预警与应急处置技术是民生科技最为关键的领域之一 ,也是国家发展的重大战略需求之一。