采空区遗煤自燃红外非接触探测距离研究

采空区遗煤自燃是造成煤矿井下火灾事故的重要原因,受井下采空区实际情况限制,现有探测手段无法直接获得遗煤蓄热自燃的真实情况。本文利用红外热成像仪的非接触测温特点,通过测温原理分析、实验系统设计和搭建的手段,开展了贴近井下采空区真实环境的FOTRIC348红外热成像仪有效探测距离的测定实验,并进行了井下工程验证。结果表明,区域测温模式、线测温模式和点测温模式中FOTRIC348的有效探测距离分别为8~12 m、10~13 m和9~13 m;井下试验时FOTRIC348的有效探测距离为10~12 m;对上述探测距离取交集,综合判断FOTRIC348红外热成像仪在判断工作面两顺槽采空区遗煤蓄热自燃阶段的有效探测距离为10~12 m。该值的确定可为采空区遗煤自燃防治措施的实施提供针对性的决策依据。

二维小波在多尺度矿区沉陷DEM去噪中的应用

针对矿区沉陷DEM中含有较多误差的问题,为了能更好地研究矿区沉陷规律,本文提出了一种二维小波分析对多尺度矿区沉陷DEM去噪处理的方法。首先阐述了二维小波去噪的基本过程,并对二维小波的各个特性和参数设定进行了分析讨论,将2期点云通过插值方法得到的尺度分别为0.5 m、1 m、5 m和10 m的DEM做减法,生成矿区沉陷DEM,最终选用bior5.5和coif5小波基函数、分解层数为3,对各尺度下的矿区沉陷DEM进行了分析去噪,为证明方法的有效性,通过分析主断面观测线变化趋势和计算误差指标进行去噪效果的验证。结果表明,运用二维小波去噪方法能够削弱矿区沉陷DEM中的噪声误差,使得去噪后的矿区沉陷盆地接近于真实盆地,对于矿区沉陷监测和沉陷规律的研究具有较高的应用价值。

基于时序InSAR技术的上海城区地表沉降监测及风险分析

开展地面沉降研究的目的在于预防、控制并减缓地面沉降的发生和发展。本研究采用pearson相关分析方法对由2种时序InSAR技术处理得到的监测结果进行交叉验证,以保证监测结果的准确性。并结合各种指标和形变监测结果进行地表沉降风险性评估,发现研究区内存在多个不均匀分布的沉降漏斗,且位于较高风险区和高风险区。

基于TM影像的漳河流域土地利用时空演变分析

为获取和进一步探讨漳河流域土地利用时空演变规律,基于1993、2006及2010年3期Landsat TM遥感影像数据和2011年SPOT5高分影像数据,利用Arc GIS空间分析功能与ENVI动态监测功能对流域土地利用时空演变特征进行研究。分析结果显示:1993-2010年,漳河上游区域下垫面土地利用发生了巨大改变;耕地和裸地呈减少趋势,各减少411.23、341.11 km2;林地、城镇与建设用地和水域用地分别增加了656.8、72.01、23.53 km2;耕地与裸地主要转入林地,部分耕地转入城镇与建设用地。

海河流域生态水分利用效率时空变化及其与气候因子的相关性分析

生态水分利用效率(water use efficiency,WUE)是碳-水循环的重要参数之一,明晰其时空演变特征对水资源短缺地区生态系统的健康发展具有重要的意义。海河流域水资源短缺是区域农业发展的重要制约因素,基于遥感、气象数据,利用趋势分析、相关分析等方法分析了海河流域2000—2014年总初级生产力(gross primary productivity,GPP)、蒸散量(evapotranspiration,ET)及WUE的时空分布特征,并识别WUE对降水、气温及干旱的响应。研究结果表明:(1)时间上,GPP和ET的变化趋势不显著,WUE呈现显著的增加趋势,增速为0.0185 gC/kg H_2O a^(-1)(R^2=0.6299,P<0.01);(2)空间上,WUE和GPP均呈现从东南向西北减小的趋势,高值区主要分布在华北平原农业生态区和京津唐城镇与城郊农业生态区。从变化趋势来看,黄土高原农业与草原生态区的GPP和WUE上升趋势最大;(3)植被类型中,农田的WUE值最高,草地的WUE最低,农田、有林草原和草地均呈现显著的增加趋势(P<0.05);(4)影响因素上,降水对WUE的影响最大,WUE由降水、干旱和气温控制的区域分别占整个流域植被面积的44.44%、39.23%和16.01%。

联合注意力机制与多级特征融合的街景全景分割算法研究

全景分割是场景认知领域的新型挑战性任务,针对此任务中的卷积神经网络和下采样的计算范式中,存在建模长距离特征依赖学习效率低和小物体信息丢失的局限性。本文设计了一种联合注意力机制和多级特征融合的街景分割算法。首先,使用压缩和激励网络(Squeeze-and-Excitation Networks,SENet)改进Panpotic-Deep-Lab网络,聚合通道上下文信息,加强网络学习重要特征,抑制无用特征。其次,在解码器阶段引入多尺度特征融合模块弥补部分物体信息。为验证方法的有效性,基于Cityscapes城市景观基准数据集,实验结果显示:本文方法提取的全景分割质量(PQ)为59.5%,分割质量(SQ)为80.5%,识别质量(RQ)为73.4%,平均交并比(mIOU)为78.8%。结果表明,本文模块可以有效提升全景分割精度。

沈北煤田煤中琥珀的植物来源和稳定同位素的古环境意义

琥珀是由古代植物代谢产生的树脂聚合物形成的化石。琥珀中的有机质保存环境稳定、封闭,能很好地记载其形成时期的古植物和古环境等信息。本次研究运用气象色谱质谱联用仪(GC-MS)和元素分析稳定同位素质谱仪(EA-IRMS)等测试方法,研究了沈北煤田煤中琥珀的有机地球化学组成、稳定同位素和化合物单体碳同位素特征。结果表明,琥珀中的饱和烃以二萜化合物为主(占73.45%),芳香烃以松香烷型化合物为主(56.17%);高含量的贝壳杉烷、雪松烷、扁枝烷和松香烷型化合物指示琥珀来源于松柏类植物,且以柏科植物为主。沈北琥珀的δ^(13)C值为-22.8‰~-21.2‰,与同时期其他地区琥珀的δ^(13)C值相似;氢同位素变化范围较小(-297.2‰~-276.0‰),氧同位素值为17.4‰~31.6‰。琥珀的稳定同位素组成(碳、氢和氧)进一步证明琥珀来源于裸子植物。琥珀的δ^(13)C值主要与其形成时的全球气温变化和大气组成有关。沈北琥珀的氢和氧同位素组成主要受植物种类(松柏类)以及植物生长的局部气温和降水条件有关。琥珀稳定碳同位素有望成为研究古气候和古大气组成的良好载体,琥珀的氢和氧同位素可以反映形成时期的古环境条件,但仍需进一步深入研究。

基于多源数据的矿区形变监测研究——以邯郸万年矿为例

煤炭资源是我国的主要能源之一,煤炭开采引起的地表沉陷给生态环境和人们的生产生活带来了巨大影响,开展沉降监测研究迫在眉睫。本研究以万年矿153工作面为例,分别采用无人机和InSAR两种不同的沉降监测方法对工作面进行监测,以实测水准数据为基础,通过对比水准观测站高程值与无人机和InSAR构成的DEM中提取的对应高程值,对两种方式获取的沉陷盆地精度进行验证。结果表明,InSAR和无人机作为新的观测手段,均可应用于矿区形变监测,无人机对大梯度形变监测有利,但整体精度较差;InSAR技术用于矿区边缘小形变监测较好,但矿区形变中心误差严重,基本失相干。因此,联合应用无人机和InSAR技术更有利于矿区开采沉陷的全面监测。

基于P-SA-PSO算法的概率积分法参数反演

针对目前概率积分法参数反演存在的问题,为了更加准确稳定地解算出概率积分法参数,在经典粒子群算法的基础上,引入自适应惯性权重以及模拟退火算法中的Metropolis准则,提出了一种基于P-SA-PSO算法的概率积分模型参数反演方法。论文通过仿真实验,与遗传算法(GA)、经典粒子群算法(PSO)以及加入自适应惯性权重优化的粒子群算法(P-PSO)进行对比分析,结果表明:新算法反演各参数的精确性、稳定性和收敛速度优于其他3种算法。将新算法引入工程实例中,进一步体现了新算法在反演概率积分模型参数上的可行性。

平定窑煤矿新掘巷道与老巷交汇类型及控制技术研究

为解决巷道掘进过程中揭露未知老巷存在的顶板控制难题,以平定窑煤矿为工程背景,总结归纳出新老巷道交汇的8种形式,对比分析了不同交汇形式巷道顶板变形破坏规律,基于数值模拟计算分析,提出了巷道交汇处围岩控制技术。结果表明:交汇区域悬顶面积越大、形状越不规则,顶板塑性区范围越大,顶底板移近量也越大,应力分布越复杂;顶板围岩松动压力值在0.22~0.36MPa之间,其中新老巷道平行交汇时顶板围岩松动压力值最大;提出以锚网索主动控制为主、巷内木垛支护为辅及料石墙隔离老巷废弃空间的巷道控制技术,较好地保障了交汇处巷道的稳定。

航空摄影测量在矿区1:2000地形图测绘中的应用研究

为验证无人机影像应用于矿区地形图测绘的可行性,本文以"冀中能源邯郸矿业集团太行矿业有限公司矿区基础地形图更新"为例实践了一套大比例尺地形图航空摄影测量的方法,并对空三加密及成图精度进行了分析。地形图检查点平面精度均在0.25 m以内,高程精度小于规范中误差的点数为80.1%,满足了矿区生产作业的需求。

基于微震监测和多因素耦合法的冲压危险性研究

针对冲击地压影响因素多样性而难以准确评价的问题,在某一工作面开采前期采用多因素耦合法,对煤岩结构、地质结构、覆岩空间结构运动和预留煤柱等5个影响因素的可能影响范围和程度进行危险性分析;并划分出工作面的危险区域及其程度;最后,在开采过程中采用微震监测的方法分析5个因素所影响的区域,并分别进行验证;结果证明运用微震监测和多因素耦合理论进行分析,可以有效地实现对冲击地压的预测预警。

采场上覆岩层裂隙发育模拟及实证研究

基于深部开采富含水层及老空水下煤层易受水灾影响这一状况,以鸡西新发煤矿采空区积水下29#煤首采工作面地质条件为背景,依据关键层理论、顶板运移规律、采场裂隙发育特性等理论,采用相似材料模拟实验研究了工作面顶板裂隙带发育高度、应力变化分布及规律,通过实验测定的现场取芯岩石的物理参数确定合理相似材料配比,进而构建相似实验模型模拟采场回采,模拟实验结果表明裂隙带高度21.8m,冒落带高度4.5m,老顶最大应力峰值30k Pa,与地面钻孔实测数据做对比分析,钻孔实测裂隙带高度23.1m,冒落带高度4m,实验数据较实测分别相差-1.3m、0.5m,最大差值小于9%,符合误差标准要求,验证了相似模拟研究导水裂隙带的可靠性,揭示了鸡西矿区29#煤导水裂隙带发育情况。

超高水材料充填条带开采地表沉陷规律研究

为了最大限度解放"三下"煤炭资源,同时更好地保护地表建筑物,以邯矿集团陶一煤矿充九采区超高水材料充填条带开采为工程实例,采用FLAC^(3D)数值模拟和现场实测的方法,对超高水材料充填条带开采岩层移动和地表沉陷规律进行研究,分析不同充填条带开采方案地表移动规律,得出最优合理开采方案。结果表明:充填条带开采,地表建筑物均控制在Ⅰ级破坏范围内,地表与基本顶下沉是协调同步的;模拟与实测结果基本吻合,实测地表减沉率达到95%。

俯伪斜放顶煤回采工艺研究

以羊东矿8256综采放顶煤工作面为研究对象,运用模拟实验对大型综采放顶煤液压支架的放煤规律进行研究,从而解决在困难的条件下怎样使用轻型放顶煤回采工艺,以保证矿井安全、稳产、高产,进一步提高矿井的经济效益。

红外热成像仪在判断采空区自燃中的应用效果模拟研究

对井下实测时对煤壁需要进行的扫描次数进行估计,且对热成像结果图像进行分析,并且设置、调整不同参数,得到了红外热成像仪扫描结果会随着煤壁距离、温度环境、湿度、风速等因素的变化发生变化的结论。

子流域划分在时间尺度上对年径流、泥沙及营养物的影响--以漳河上游流域为例

以漳河上游流域为研究对象,采用SWAT模型定量化研究子流域划分方案对模型模拟结果的影响,得到以下结论:子流域划分层次对模拟结果的影响存在上限下限两个阈值25、111,子流域划分数量对年均径流量影响较小,对泥沙和营养物影响较大;在枯水年,平水年和丰水年,模拟结果对子流域划分数量的敏感性不一致,丰水年最敏感,枯水年最不敏感;综合考虑模拟精度和模拟效率,漳河上游流域SWAT模拟的最合理子流域划分水平为79个,CSA值为12 411 hm^2,占整个流域面积的0.7%。以上研究成果,对准确模拟该地区的水沙情况奠定一定基础,可为该地区水资源水环境的进一步研究提供技术支撑。

石灰岩顶板“缓慢下沉”运动形式分析及矿压规律研究

通过分析峰峰集团万年矿13902工作面的顶板岩性,绘制了井下压力表数据折线图。结合工作面现场记录的问题,判断出该工作面的老顶运动形式为"缓慢下沉",并对其运动及矿压规律进行了总结和研究。

大社矿井下开采对水体拦水坝的破坏机理及治理措施

通过分析开采引起的各种移动变形,对水体拦水坝的破坏机理进行了分析,结合各水体拦水坝的结构特点和所承受的开采变形情况,提出了针对性的井上下治理措施。其中,西佛店、大淑村、南旺和香山圆水体需在开采过程中对拦水坝裂缝进行治理;矸石山水体和香山水体需要在开采前对拦水坝进行工程治理,在开采过程中对坝体裂缝进行治理。

太行山东麓煤矿区气溶胶重金属元素污染特征及来源分析

为了探究太行山东麓煤矿区气溶胶中重金属元素的污染特征及来源,于2017年春、夏、秋、冬四季分别在峰峰矿区采集PM_(2.5)和PM_(10)样品,使用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测试样品中的重金属元素,分析讨论PM_(2.5)和PM_(10)中重金属元素的污染特征。结果表明,峰峰矿区春、夏、秋、冬四个季节PM_(2.5)的平均质量浓度分别为84、108、107和174μg/m^3,春、夏、秋季PM_(10)质量浓度分别为204、177和179μg/m^3,均超过我国环境质量二级标准,表明矿区大气污染较为严重;PM_(2.5)/PM_(10)的比值夏秋季明显高于春季,这可能与夏秋季强烈的光化学反应生成大量二次粒子有关;峰峰矿区PM_(2.5)中Zn元素含量最高,Pb次之,其他元素含量由高到低依次为Mn、Cr、Cu、As、Mo、V、Sn、Ni、Cd、Co。PM_(10)中Zn元素含量最高,Mn次之,其他元素含量由高到低依次为Pb、Cr、Cu、V、As、Mo、Ni、Sn、Cd、Co。峰峰矿区PM_(2.5)和PM_(10)中Cd元素的富集系数超过100,严重富集,明显受到人为活动影响;Mo、Pb、Sn、Zn元素富集系数均超过了10,表明Mo、Pb、Sn、Zn等四种元素在峰峰矿区轻微富集,受到人为活动影响;Cu、As、Cr、Ni、V、Mn、Co元素的富集系数小于10,表明Cu、As、Cr、Ni、V、Mn、Co这七种元素主要来自于地壳。