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矿井通风系统可靠性动态评价方法研究

能源与环保 2024年第1期46卷 46-53页

作者：何敏徐明游春林王泽华郝天轩张攀河南能源集团永煤集团股份有限公司新桥煤矿河南永城476600 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000

为对矿井通风系统可靠性进行跟踪动态评价,采用改进的AHP(层次分析法)算法确定主观权重,熵权法确定客观权重,通过Scott-Hinsley算法进行风网解算获取通风系统参数。为解决多次跟踪动态评价时计算量大、所需评价专家数量多的问题,引入二... 详细信息

为对矿井通风系统可靠性进行跟踪动态评价,采用改进的AHP(层次分析法)算法确定主观权重,熵权法确定客观权重,通过Scott-Hinsley算法进行风网解算获取通风系统参数。为解决多次跟踪动态评价时计算量大、所需评价专家数量多的问题,引入二维云模型进行可靠性评价,建立矿井通风系统可靠性动态评价二维云模型,可实现通风系统可靠性的动态跟踪快速评价。应用实例表明,该方法评价结果科学可靠,能反映出通风系统可靠性变化状态;进行多次评价时,评价过程更简洁,能实现快速准确评价,可为矿井通风管理工作提供技术支持。

关键词：二维云模型通风系统可靠性风网解算动态评价

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废弃煤矿瓦斯资源信息管理云平台研发

矿业安全与环保 2022年第1期49卷 77-83,89页

作者：郝天轩赵立桢河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000 煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454000

针对在我国煤炭行业改革的大环境下的废弃矿井瓦斯利用与规划问题,为了能更直观、清晰地查阅管理数量庞大且繁杂的废弃矿井瓦斯赋存资源信息,更智能地对废弃矿井瓦斯资源的可抽性进行评判,建立包含废弃煤矿瓦斯含量、瓦斯资源量等多源... 详细信息

针对在我国煤炭行业改革的大环境下的废弃矿井瓦斯利用与规划问题,为了能更直观、清晰地查阅管理数量庞大且繁杂的废弃矿井瓦斯赋存资源信息,更智能地对废弃矿井瓦斯资源的可抽性进行评判,建立包含废弃煤矿瓦斯含量、瓦斯资源量等多源异构信息的数据仓库,开发了具有快捷编辑、多源查询、动态更新、可视统计、空间分析、图表制作等功能为一体的子系统;并在构建废弃矿井瓦斯(煤层气)抽采可行性评价指标体系及可靠分析模型的基础上,研发了包括评价因子分层次选取、评价方法及模型内嵌设置、分析参数动态调整、评价结果误差对比分析等全过程的废弃煤矿瓦斯可抽性自动评估子系统,并将此云平台应用于河南焦作矿区,可为矿区安全状态快捷评价及可靠分析提供支撑。

关键词：废弃矿井瓦斯抽采资源管理云平台 Web GIS OpenLayers 数据库可抽性评估程序开发

考虑应变速率效应的煤岩能量演化和红外辐射特征分析研究

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岩石力学与工程学报 2022年第6期41卷 1126-1135页

作者：唐一举郝天轩李帆赵立桢刘静河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 河南工业和信息化职业学院资源环境系河南焦作454000 河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000

为了研究煤岩材料破坏的加载速率效应,利用岩石力学加载试验系统及红外辐射监测平台,开展不同等级速率的单轴压缩试验,并从破坏形态、力学性质、能量演化和红外辐射特征等角度进行分析。研究结果表明:随着应变速率增加,试样破坏形态由... 详细信息

为了研究煤岩材料破坏的加载速率效应,利用岩石力学加载试验系统及红外辐射监测平台,开展不同等级速率的单轴压缩试验,并从破坏形态、力学性质、能量演化和红外辐射特征等角度进行分析。研究结果表明:随着应变速率增加,试样破坏形态由中、低速率下的剪切破坏向高应速下的全面剪胀失稳破坏转变;试样应变速率的对数与峰值强度呈正相关,可以采用二项式描述;应变速率与能量演化密切相关,存在塑性向脆性转变的临界速率;高应变速率试样0.75σ_(c)时热像图上出现高温异常突变点,低应变速率试样0.98σ_(c)时才出现高温异常区域;低应变速率试样最高温值出现在应力峰值前几秒,中、高应变速率试样最高温值与应力峰值几乎同时到达,临破裂前出现了“V”型异常转折现象。研究结果可以为岩石动力灾变预警提供参考。

关键词：岩石力学加载速率煤岩能量演化红外辐射

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煤岩裂隙图像识别方法研究

工矿自动化 2023年第10期49卷 68-74页

作者：郝天轩徐新革赵立桢河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000 煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454000

煤岩裂隙与瓦斯运移密切相关,且影响煤岩体稳定性,研究煤岩体中复杂的裂隙系统对于巷道支护和瓦斯抽采有重要意义。目前煤岩裂隙图像识别方法未能综合考虑煤岩图像裂隙数量、位置、形态和类别等特点,难以获取有效信息。以鹤壁煤电股份... 详细信息

煤岩裂隙与瓦斯运移密切相关,且影响煤岩体稳定性,研究煤岩体中复杂的裂隙系统对于巷道支护和瓦斯抽采有重要意义。目前煤岩裂隙图像识别方法未能综合考虑煤岩图像裂隙数量、位置、形态和类别等特点,难以获取有效信息。以鹤壁煤电股份有限公司第八煤矿掘进工作面煤岩图像为研究对象,提出了一种基于U-Net网络对图像中裂隙及类别实现像素级智能识别的方法。采用直方图均衡化、高斯双边滤波和拉普拉斯算子对煤岩图像进行预处理,以提高图像质量,更有效地提取裂隙特征信息。通过观测记录煤岩裂隙特征并分为7类,对筛选出的煤岩裂隙图像进行扩增,采用Labelme软件对图像进行像素级标注,建立煤岩裂隙数据集。采用U-Net网络构建煤岩裂隙识别模型,经调试确定网络批量大小和学习率参数,实验表明当迭代次数达到300以上时,该模型的识别精确率均值为87%,召回率均值为92%,平均交并比大于85%,类别平均像素准确率大于80%。采集井下煤岩采动裂隙和实验室张性外生裂隙对煤岩裂隙识别模型进行验证,结果表明该模型可有效提取目标特征信息并与背景特征信息区分,能够较准确地定位、识别单一裂隙。

关键词：煤岩裂隙识别数字图像处理 U-Net 特征提取图像预处理

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基于AutoCAD的钻孔智能设计系统

中国安全生产科学技术 2023年第4期19卷 71-77页

作者：郝天轩范国阳赵立桢河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000 煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454000

为解决传统钻孔设计过程中存在钻孔设计周期长、设计效率较低、易出现人为失误等问题,采用Python语言对AutoCAD进行二次开发,对钻孔智能设计方法及自动化绘图方法进行研究,以煤层相关参数为输入数据,以钻孔的空间位置参数和钻孔布置图... 详细信息

为解决传统钻孔设计过程中存在钻孔设计周期长、设计效率较低、易出现人为失误等问题,采用Python语言对AutoCAD进行二次开发,对钻孔智能设计方法及自动化绘图方法进行研究,以煤层相关参数为输入数据,以钻孔的空间位置参数和钻孔布置图为输出结果,对钻孔进行智能化设计。研究结果表明:该系统可以显著提高钻孔设计的速度及准确度,系统在鹤煤八矿进行抽采钻孔智能设计的实际应用,验证系统的设计效果;系统可快速并且较准确地进行瓦斯抽采穿层钻孔的智能设计,极大程度减少瓦斯抽采空白带区域的面积,提升煤矿企业瓦斯抽采工程设计效率。

关键词：钻孔设计瓦斯预抽 PyQt5 CAD二次开发穿层钻孔

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瓦斯与应力作用下煤体红外辐射响应研究

岩石力学与工程学报 2023年第3期42卷 594-605页

作者：唐一举郝天轩刘静李帆赵立桢王泽华河南城建学院市政与环境工程学院河南平顶山467036 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000

为探索瓦斯与应力作用下煤体红外辐射响应特征,利用自主研发的含瓦斯煤岩破裂温度变化检测实验系统,以平煤十一矿煤样作为研究对象,分析其在不同瓦斯压力下力学性质和红外辐射特性,并对差分最高辐射温度ΔTMIR、累计差分温度ΣΔTMIR、... 详细信息

为探索瓦斯与应力作用下煤体红外辐射响应特征,利用自主研发的含瓦斯煤岩破裂温度变化检测实验系统,以平煤十一矿煤样作为研究对象,分析其在不同瓦斯压力下力学性质和红外辐射特性,并对差分最高辐射温度ΔTMIR、累计差分温度ΣΔTMIR、热像演化等在不同瓦斯压力下的时变特性进行对比分析。结果表明:随着瓦斯压力的增大,试样破坏形态从单斜面剪切破坏向剪张性失稳破坏转变,破坏发展明显增强;试样的峰值抗压强度、弹性模量随着瓦斯压力的增大而降低,峰值应变表现为先增加后快速降低;不同瓦斯压力下,试样整体上表现出增温趋势,低瓦斯压力(0~0.4 MPa)条件下临破裂前出现升温前兆,而高瓦斯压力(0.6,0.8 MPa)则表现为降温前兆;试样加载过程中出现低温异常条带和高温异常区域,且与宏观裂纹走向及位置一致;并揭示了瓦斯影响下煤岩红外辐射的响应机制:热弹效应、摩擦热效应、瓦斯膨胀吸热效应及吸附瓦斯解吸吸热效应,不同加载阶段热效应的影响程度不同。研究结果解释了煤岩瓦斯动力灾害温度异常变化的原因,明确了不同瓦斯压力下的红外预警前兆特征,可以根据矿井瓦斯压力的大小有针对性进行灾害监测预警。

关键词：岩石力学含瓦斯煤瓦斯压力前兆特征预测预警

潮湿煤体压缩破裂过程中红外辐射演化特征研究

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采矿与安全工程学报 2022年第1期39卷 192-199页

作者：唐一举刘静郝天轩李帆赵立桢唐国喜河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 河南工业和信息化职业学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 河南神火兴隆矿业有限责任公司河南许昌461000

为探寻水分对煤体破裂过程表面温度分布的影响,对不同含水率试样进行加载破裂试验,研究其表面红外辐射温度的演化特征,并以平均红外辐射温度AIRT、温度极差R、分形维数D、红外热像特征进行分析研究。结果表明:干燥、潮湿试样表面平均红... 详细信息

为探寻水分对煤体破裂过程表面温度分布的影响,对不同含水率试样进行加载破裂试验,研究其表面红外辐射温度的演化特征,并以平均红外辐射温度AIRT、温度极差R、分形维数D、红外热像特征进行分析研究。结果表明:干燥、潮湿试样表面平均红外辐射温度总体上均表现为随载荷增加呈下降趋势,但在临近破裂时出现了明显异常:干燥试样表现为升温前兆,潮湿试样为降温前兆;干燥试样温度极差R与载荷的变化呈负相关,表现为随载荷增加呈下降趋势,在变形进入破裂阶段,R曲线出现了局部跳跃突增点,而潮湿试样温度极差R与载荷的变化步调基本一致,具有良好的同步性;随着试样含水率的提高,分形维数N表现为下降趋势,平均红外辐射温度曲线的波动幅度也就越小,水分对煤体的红外辐射变化起到了抑制作用;潮湿试样在加载过程中热像出现了非均匀性变化,上部出现了条带状的辐射强度分异现象,热像特征变化相对平静,而干燥试样加载到破裂的整个过程中,试件中部出现“O”形蓝色高温区域,热像特征变化明显。该研究为预测含孔隙、裂隙煤体特别是含水情况下变形破裂失稳提供了新内容。

关键词：压缩破裂水分红外辐射

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基于主成分分析的煤自燃标志气体优选

煤炭技术 2023年第10期42卷 176-181页

作者：郝天轩张龙龙李帆王泽华河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室河南焦作454003 煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454003

为提高炭窑坪煤矿10~#煤层煤自燃预测预报准确性,避免煤自燃标志气体优选中人为因素带来的偏差,基于主成分分析构建了多指标综合评价的指标权重模型,并借助该指标权重模型对煤升温氧化实验数据进行了定量分析。通过分析得到了煤样缓慢... 详细信息

为提高炭窑坪煤矿10~#煤层煤自燃预测预报准确性,避免煤自燃标志气体优选中人为因素带来的偏差,基于主成分分析构建了多指标综合评价的指标权重模型,并借助该指标权重模型对煤升温氧化实验数据进行了定量分析。通过分析得到了煤样缓慢氧化阶段和加速氧化阶段反映煤自燃进程的各气体指标的权重,对比各气体指标权重的大小,最终优选出C_(2)H_(6),CO和C_(2)H_(2)分别作为该矿10~#煤层煤自然发火初期、自然发火加速氧化阶段和自然发火激烈氧化阶段的标志气体。

关键词：标志气体主成分分析定量分析自然发火

基于MapGuide的矿井瓦斯地质信息管理研究

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煤炭学报 2011年第S1期36卷 99-103页

作者：郝天轩河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000

采用Visual C++2005作为软件开发平台,利用MapGuide二次开发组件,结合瓦斯地质理论、GIS原理与方法、数据库技术和可视化理论等,建立了瓦斯地质信息管理平台,实现了在网络上快速、方便地对各类瓦斯地质信息进行查询、检索、统计等功能,... 详细信息

采用Visual C++2005作为软件开发平台,利用MapGuide二次开发组件,结合瓦斯地质理论、GIS原理与方法、数据库技术和可视化理论等,建立了瓦斯地质信息管理平台,实现了在网络上快速、方便地对各类瓦斯地质信息进行查询、检索、统计等功能,为瓦斯地质信息管理及分析瓦斯地质规律提供了一种快捷、直观的新途径。

关键词： MapGuide 瓦斯地质信息管理