Experiment study of optimization on prediction index gases of coal spontaneous combustion

The coal of Anyuan Mine has the characteristic of easy spontaneous combustion. Conventional method is difficult to predict it. Coal samples from this mine were tested in laboratory. The data obtained from laboratory determination were initialized for the value which was defined as "K". The ratio of each index gas and value of "K", and the ratio of combination index gases and value of "K", were analyzed simultaneously. The research results show that for this coal mine, if there is carbon monoxide in the gas sample, the phenomenon of oxidation and temperature rising for coal exists in this mine; if there is C_2H_4 in the gas sample, the temperature of coal perhaps exceeds 130 °C. If the coal temperature is between 35 °C and 130 °C, prediction and forecast for coal spontaneous combustion depend on the value of Φ(CO)/K mainly; if the temperature of coal is between 130 °C and 300 °C, prediction and forecast for coal spontaneous combustion depend on the value of Φ(C_2H_6)/Φ(C_2H_2) and Φ(C_2H_6)/K. The research results provide experimental basis for the prediction of coal spontaneous combustion in Anyuan coal mine, and have better guidance on safe production of this coal mine.

北半球人体不舒适天数归因分析及其未来预估

基于NCEP/NCAR再分析资料及6个CMIP6全球气候模式模拟资料,对1961—2014年北半球湿热指数表征的热不舒适天数与风寒指数表征的冷不舒适天数历史变化进行归因分析,并预估未来(2015—2100年)4种不同情景下不舒适天数的变化趋势。结果表明:历史时期北半球中低(中高)纬度地区热(冷)不舒适天数偏多且不舒适天数显著增加(减少)。其中,高纬度(中纬度)地区能够检测到历史全强迫,人为强迫和温室气体强迫的影响,且温室气体强迫主导了冷(热)不舒适天数变化。低纬度地区,热不舒适天数显著增加可归因于人为温室气体强迫作用,气溶胶强迫能够产生相反的作用降低热不舒适的发生率,冷不舒适天数则受气候系统内部的调控作用。未来热(冷)不舒适天数将持续增加(减少),其中ssp585与ssp370情景下舒适度变化显著,ssp126与ssp245情景下,2080年后北半球人类遭受的冷热不舒适感将维持在稳定的水平。

程序升温条件下煤炭自燃特性

通过程序升温实验研究了煤炭的自燃特性,测定了不同粒度煤样在不同温度下产生CO,CO2等气体的浓度.讨论了指标气体的选择,分析了CO,CO2等气体浓度随温度的变化规律,得到了耗氧速度与煤温及煤体粒度的关系.结果表明,煤体粒度越小,温度越高,则煤氧复合的强度越大.本实验的研究结果对煤矿火灾的防治具有指导作用.

煤炭自燃灾变过程突变特性研究

为深入了解煤自燃机理,实现对煤矿火灾的科学防治,有必要研究煤炭自燃过程及其特性。煤自燃过程中,温度和氧化产物都表现出明显的非线性特征。基于突变理论,结合煤自燃化学反应动力学理论,描述煤自燃的非线性发展过程,并分析氧化气体、温度和煤自燃属性之间的定量关系,从理论上阐释煤自燃升温和降温过程中非对称现象的产生原因。提出用突变温度作为指标评价煤自燃倾向性。分别用程序升温氧化试验和绝热氧化试验,验证煤自燃倾向性评价结果和滞后效应现象。结果表明,理论分析和试验结果具有很好的一致性。

基于标志气体统计学特征的煤自燃预警指标构建

采空区煤自燃是影响矿井安全生产的主要灾害之一,标志气体与煤温是煤自燃预警的关键参数,2者之间的数学模型及其统计学特征是构建煤自燃预警指标体系的基础。通过程序升温控制实验,获得了88组煤样气体体积分数随煤温的变化曲线,选择指数函数、多项式函数和Logistic回归函数对气体体积分数进行拟合,以R^(2),方差SSE和均方差MSE等参数为评价指标,确定了Logistic回归函数为最佳拟合函数;利用Logistic函数拟合标志气体的变化曲线,得到CO与C_(2)H_(4)体积分数的4个参数A_(1),A_(2),p和x_(0),基于统计学特征确定上述4个参数的值并检验其有效性,得到"气体-温度"的本构方程;最后,归纳了不同标志气体的初现温度、拐点温度的统计学特征,构建了基于气体统计学特征的煤自燃预警体系并进行了煤自燃危险阶段划分。结果表明:(1)30~350℃实验温度内,标志气体体积分数变化分为波动段、稳定段和衰减段,气体体积分数与煤温符合Logistic回归模型:CO与C_(2)H_(4)的拟合参数分别为A_(1)(CO)=23,A_(2)(CO)=14990,p(CO)=11,x_(0)(CO)=294;A_(1)(C_(2)H_(4))=0.3,A_(2)(C_(2)H_(4))=27,p(C_(2)H_(4))=17,x_(0)(C_(2)H_(4))=283;(2)CO初现温度、第1拐点温度、C_(2)H_(4)初现温度、第1拐点温度和C_(2)H_(2)初现温度可作为煤自燃预警指标,预警值分别为30,156,120,204和285℃;(3)基于初现温度和拐点温度将煤自燃分为6个危险等级:安全、低风险、一般风险、较大风险、重大风险和特大风险,可根据等级不同采取相应的响应措施。

煤程序降温实验研究

通过对煤样进行程序升温、降温实验,研究煤炭升温后降温过程中气体产生情况及规律,并与升温过程中实验结果进行对比分析,发现降温过程与升温过程中煤自燃特性参数及气体产生情况有相似的地方,但也存在一定差异。CO在升温实验中出现温度和降温实验中消失温度相同,但C2H4与C2H6出现、消失的温度都不同,CO/CO2的比值也有所不同。

中国省际环境与发展关系及水气偏离类型研究

选取2002—2004年截面数据,以人均废水、人均废气、万元产值废水、万元产值废气排放量为指标,分析了中国省级区域环境与发展的关系.统计模型显示,随着人均国内生产总值(GrossDomestic Product,GDP)的增加,人均废气、废水排放量呈直线增长态势,万元产值废水、废气排放量呈指数衰减态势.在此基础上,依据实际统计值与模型估计值的相对偏差,分析了中国各省级区域经济发展偏气性和偏水性特征,并将全国31个省市区划分成3种水气偏离类型,为各省级区域制定大气和水环境政策提供科学依据.

活性炭纤维富集煤低温氧化气体中C_2-C_3烃的可行性

指标气体预报煤炭自燃在煤矿安全生产中得到广泛的应用,但由于煤低温氧化释放的某些烃类指标气体浓度很低,色谱直接进样有时无法测出。用活性炭纤维作为吸附剂富集煤低温氧化放出的C2 C3烃,用气相色谱定量分析了脱附气中的C2 C3烃。为了保证富集的效果和数据的准确性,对吸附剂的吸附破过体积、最佳脱附温度、脱附气进样的线性规律和实验的重复性进行了考察。提出了用校正函数方法校正吸附 脱附过程中的误差。并用所建立的方法测定了煤温从50℃上升到200℃过程中乙烯与乙烷、丙烷与乙烷浓度比值随煤温的变化关系。

环首都圈植被分布与可吸入颗粒物的空间相关性

为了分析空气中可吸入颗粒物含量与植被覆盖间的关系，进而为减轻雾霾污染提供依据和参考，该文立足于环首都地区的环境污染程度，对环首都地区的空气可吸入颗粒物进行了相关的研究和分析，建立以环首都地区100 km为单位的圈层，并对该圈层下植被、土壤、环境、地形等重要因子按照不同矩形格网尺度进行划分，并取格网中心点作为研究点。并以环首都地区2013年的植被分布特点和规律为基础，按照矩形格网法通过地统计学Moran’s I法结合SPSS软件非线性回归分析植被分布与空气中可吸入颗粒物浓度间随距离变化的关系。经过 Moran’s 指数法分析得出环首都地区植被分布与可吸入颗粒物间随着格网尺度的增大而自相关性降低，植被盖度的自相关影响范围是6620～7131 m，可吸入颗粒物自相关影响范围是2998～6864 m。通过SPSS软件的非线性回归分析得出植被分布与可吸入颗粒物间的空间相关性影响距离是41.87 km，标准误差P均在0.001～0.003之间，相关系数R2均在80%以上，非线性回归模型拟合较好，更好的说明了环首都地区植被分布与环境污染间的空间相关关系，为日后对其他地区的植被与环境污染指数的相关性分析的研究提供了理论依据。

基于信息管理系统的煤层自然发火预报技术的研究

在利用矿井自然发火信息管理系统对矿井火灾信息进行基本管理的基础上,通过对煤层不同温度下指标气体生成规律的研究,采用前端编程语言Java连接后台数据库SQL Server的开发方式,建立起煤层自然发火预报系统。

煤炭自燃预测预报技术及其应用

在论述各种煤炭自燃预测预报技术的基础上 ,根据大屯煤矿的实际情况 ,利用三维动态数学模型预测煤炭的自然发火期和高温区域 ,用CO和C2 H4作为煤炭自燃预报的指标气体。

基于SVM SMOTE的电力变压器故障样本均衡化方法

在变压器故障诊断领域,数据集不平衡性带来的极端值、噪声等问题严重影响了分类算法的故障识别能力。为此,提出了一种基于支持向量机(supportvectormachine,SVM)合成少数类过采样(syntheticminority over-samplingtechnique,SMOTE)算法的电力变压器故障样本均衡化方法,并结合机器学习进行故障诊断,以解决不平衡数据集下变压器故障诊断整体精度低的问题。首先,从原理、特点、应用等方面对传统SMOTE算法和SVM SMOTE算法进行了大量研究和分析;然后,以变压器油中溶解气体为样本集,构建了基于故障样本均衡化的变压器故障诊断模型;最后,对所提方法进行了算例仿真。结果显示:相较于传统变压器故障诊断算法,采用SVMSMOTE算法对故障样本进行均衡化后,各评价指标均有大幅提升,其中整体分类准确度αmacro-F1提升了18.9%。研究结果证明所提方法可以有效解决不平衡数据集下变压器故障样本漏判率高的问题,并在其分类上具有更高的精度。

煤炭低温氧化自燃过程指标气体影响因素关联分析

对煤炭自燃指标气体问题展开了进一步的研究.经对比实验,分别找出当实验初始温度、程序升温速率、干空气流量、煤样粒度和煤样量等实验条件发生变化时,对煤自燃程序升温实验中气体产生规律造成的影响.并运用邓氏关联度分析法及斜率关联度分析法对实验数据进行定量分析,从CO的角度分析,初始温度的设定对CO气体产生规律的影响最大;从C2H4的角度分析,程序升温速率对C2H4产生规律的影响最大,煤样质量对其的影响次之.综合考虑,针对低温矿井煤矿的煤自燃程序升温实验,初始温度是影响气体产生规律的关键因素,煤样质量和程序升温速率次之.

煤层自然发火指标性气体及防治措施研究

某矿2#煤层在2013年发生了煤层自燃事故,为了更有针对性地防治本煤层自燃,对该煤层煤样进行了指标性气体及临界值实验研究。得到了该煤层指标气体为CO、C2H4、C3H8、C2H2等,根据此次实验得到的指标性气体变化规律及其之间的比值关系,可以判断该煤层自燃所处的状态和发展趋势。基于这次实验研究表明了在井下发现该煤层指标气体时,则该煤层已具有煤层自然发火潜在危险,可利用灌浆法来防治煤层自然发火。结果表明:在现场发现指标气体时即可判断此时煤所处的氧化阶段,并利用灌浆法来快速有效防止煤层局部自燃,为2#煤层的安全开采提供保障。

基于灰色关联理论的煤自燃氧化预测模型研究

简单描述了灰色关联理论的分析原理和分析步骤,并对指标气体进行定性分析。结合定性分析的结果,计算出煤炭氧化自燃过程中每个反应阶段内指标气体与煤体温度之间相互对应的关联度值。同时把该关联值当做选择煤炭自燃程度预测指标的量化依据,挑选出可靠度最高的预测指标。并对得到的最优指标和温度之间的关系用Origin软件进行多项式和指数函数拟合优化,使用拟合相关性系数最高的指数函数建立了煤自燃氧化早期预测模型。

新月煤矿煤炭自燃中CO与火区温度预估研究

新月煤矿煤炭自燃一直严重地影响着该矿的正常生产,针对这一情况,我们取新月煤矿5#自燃煤层煤进行实验,通过煤的升温氧化试验确定指标气体CO随温度的变化规律,建立预估数学模型,将观测点的CO浓度转化为温度指数,然后利用温度进行煤炭自燃危险性预测,从而在指标气体和温度监测火灾之间提供新的方法。

大气污染物与温室气体减排协同效应评估方法及应用

基于二维四象限图构建了一个量化大气污染控制和温室气体减排协同效应的评估指标,建立了量化评估协同效应方法;针对《大气污染防治行动计划》评估中能源结构调整和产业结构调整措施进行了协同效应量化实施效果评估。结果显示:所有实施的减排污染物的措施均有正的CO_(2)减排协同效应,应该积极鼓励和推荐。实现CO_(2)和SO_(2)减排最大协同效应的措施是减少煤炭消费总量;此外,电力替代煤炭和油品、天然气替代燃煤等也可以实现较大的SO_(2)减排,但其CO_(2)的减排效果相对较小;淘汰小型燃煤锅炉可以实现较高的NO_(2)和CO_(2)减排;淘汰落后产能和化解过剩产能等也有较高的协同效应;SO_(2)和CO_(2)协同效应评估指数最高的是能源消耗下降措施,其次是燃料替代措施;NO_(2)和CO_(2)协同效应评估指数最高的是淘汰燃煤锅炉措施,其次是天然气替代燃煤措施;烟尘和CO_(2)协同效应评估指数最大的是燃煤替代措施,其次是能源消耗下降措施。2013—2017年《大气污染防治行动计划》能源结构调整和产业结构调整部分措施的实施,实现了SO_(2)减排2264.78万t,NO_(2)减排656.1万t,烟尘减排469.18万t,同时实现了CO_(2)减排14.62亿t,具有显著的正向协同效应。

低阶煤自燃指标气体与氧化特征温度实验研究

以4种低阶煤为研究对象,通过程序升温氧化实验和热重分析实验,研究煤升温氧化过程中各指标气体浓度及煤样质-热与温度的关联性。对比同一温度下不同煤样产生指标气体浓度,发现煤变质程度越低,氧化越剧烈,得出以CO为主,H_2、C_2H_4和C_2H_2为辅来进行预测预报的自然指标气体体系;同时确定各煤样特征温度,对煤自燃过程进行阶段划分,提高现有煤层自然发火宏观特性的认识。

北京地区畜禽温室气体排放的时空变化分析

运用IPCC估算农业温室气体排放指南,对1978—2009年期间畜禽存栏统计数据进行分析,研究北京地区畜禽养殖温室气体排放的时空分布。结果表明,北京地区畜禽温室气体排放自20世纪90年代初逐步增长,到2004年达到顶峰,之后有所回落。在3类排放的温室气体中,牲畜肠道发酵产生的甲烷比重最大,年平均排放量为0.4 Tg CO2-eq,排放贡献最大的是牛,占肠道发酵甲烷排放总量的54%;牲畜粪便排放的甲烷平均值为0.2 Tg CO2-eq,牲畜粪便排放的氧化亚氮平均值为0.3 Tg CO2-eq,畜禽粪便管理排放的甲烷和氧化亚氮主要来自猪的排放,其贡献率分别为73%和46%。从1978—2009年北京畜禽温室气体排放CR4指数(产业集中度指数)逐步增高可以看出,北京市畜禽产业集约化水平不断提高,其中顺义、大兴、密云和通州是北京畜禽温室气体排放的主要区域。同时,对历年畜禽温室气体排放进行了线形回归预测,结果显示,北京地区的畜禽温室气体排放仍呈递增走势。结合北京地区畜禽产业温室气体排放的特点与存在问题,笔者认为应尽快提出适合畜牧业可持续发展的温室气体减排策略及减排目标,开展温室气体减排技术研发,从而推进畜禽产业的可持续发展。

潞宁矿区2^#煤层自燃指标气体优选的试验研究

以潞宁矿2#煤层煤样为研究对象,通过程序升温试验,研究不同气体在煤氧化过程中的变化规律,具体分析了CO、C2H4、CO/CO2体积分数随温度变化特性。试验结果表明:潞宁矿区2#煤层煤产生CO的临界温度为30℃,从80℃开始CO体积分数呈持续稳定上升趋势,C2H4出现的温度为160℃左右,CO/CO2体积分数比从80℃时生成速率迅速增加。因监测中难以准确分析气体在采空区的真实体积分数,所以同一组气样体积分数比对于预测煤自燃具有重要意义。因此,潞宁矿区2#煤层检测煤炭自燃的标志气体应以CO为主,CO/CO2为辅。当煤温达30℃时,应加强CO体积分数监测;当CO体积分数达1.8×10-5,CO/CO2体积分数比为1时,应发出煤炭自燃预警并采取有效的防灭火措施。