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采空区煤自燃高温点识别与探测技术研究与展望

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煤炭学报 2024年第2期49卷 885-901页

作者：邓军王津睿任帅京王彩萍屈高阳马砺西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 陕西省煤火灾害防治重点实验室陕西西安710054

我国因采煤活动造成的采空区总量大、范围广,针对采空区煤自燃高温点的有效识别与探测是煤矿安全生产的重要保障。从采空区煤自燃发生过程、高温点的形成运移特点概述了采空区高温点的生成演化特性,为采空区煤自燃高温点的有效识别与探... 详细信息

我国因采煤活动造成的采空区总量大、范围广,针对采空区煤自燃高温点的有效识别与探测是煤矿安全生产的重要保障。从采空区煤自燃发生过程、高温点的形成运移特点概述了采空区高温点的生成演化特性,为采空区煤自燃高温点的有效识别与探测提供基础理论支撑。围绕地下直探技术、地表及空天探测技术的基本原理、研究进展以及现场实际应用效果,从可靠性、稳定性等方面进行多元比较,剖析现有煤自燃高温点识别探测技术的适用性。针对探测中存在的实际难点,拓展分析了矿井声波温度信息探测、基于量子技术的热源探测、毫米雷达波探测技术等新兴技术的研究现状和应用潜力,进一步推动采空区隐蔽火源精细化探测技术发展创新。通过对现有技术的综合性研判及新兴技术的前瞻性思考,展望了煤自燃隐蔽火源探测技术的未来发展趋势,结合当前物探技术和多元信息融合理论的发展趋势,提出了采空区高温点动态运移智能可视化系统构想,从“空-天-地-孔”的综合化分时分区多维探测模式应用、“特征获取-场景仿真规划-动态决策”逐级时空演化数字孪生模型两方面阐述了矿井开采全生命周期平台建设的现实意义。通过该构想的逐步实施,为实现采空区隐蔽火源的高效识别预测和矿井智能化建设提供新的决策思路。

关键词：识别探测煤自燃高温点采空区数字孪生矿井

基于格拉姆角场的分布式光纤振动信号识别技术

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中国激光 2024年第5期51卷 88-98页

作者：李俊姚瑞煦任美莹张家瑞张訢炜马天西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 陕西省煤火灾害防治重点实验室陕西西安710054

针对天然气管道沿线威胁事件的实时识别问题,笔者提出了一种基于瑞利光时域反射分布式光纤振动监测系统和深度学习网络的方法。首先,利用分布式光纤振动监测系统采集28.9 km长管道沿线6类事件的波形信号,并通过格拉姆角场(GAF)将其转化... 详细信息

针对天然气管道沿线威胁事件的实时识别问题,笔者提出了一种基于瑞利光时域反射分布式光纤振动监测系统和深度学习网络的方法。首先,利用分布式光纤振动监测系统采集28.9 km长管道沿线6类事件的波形信号,并通过格拉姆角场(GAF)将其转化为二维图像信息,然后利用GoogLeNet、VGG、AlexNet三种深度学习网络对图像信息进行分类对比,并分析了不同信噪比条件下GoogLeNet的分类效果。结果表明:GoogLeNet对6类事件的分类准确率最高,优于其他两种网络;当信噪比为8 dB时,GoogLeNet对人工挖掘和机械破坏事件数据进行滤波、GAF等处理之后没有出现误报。本文所提方法适合在实际现场使用,为管道安全监测提供了一种新的技术手段。

关键词：光纤光学管道监测格拉姆角场分布式光纤振动特征识别

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可持续性阻燃材料的研究进展（英文）

中国材料进展 2016年第5期35卷 321-332,344页

作者： T Richard Hull 中央兰开夏大学火灾和灾害科学中心

在过去的40年,难燃的合成聚合物对"无卤阻燃"的要求已经从抑燃变为降低烟和毒性。在未来十年,对具有可持续性的阻燃材料将有一定需求。满足可持续发展的要求是一项复杂的挑战,涉及到全面了解产品的生命周期,尤其要注重原材料的选择和报... 详细信息

在过去的40年,难燃的合成聚合物对"无卤阻燃"的要求已经从抑燃变为降低烟和毒性。在未来十年,对具有可持续性的阻燃材料将有一定需求。满足可持续发展的要求是一项复杂的挑战,涉及到全面了解产品的生命周期,尤其要注重原材料的选择和报废处理。本文将介绍卤系阻燃剂不曾考量到的问题,并对防火材料的可持续发展要求和产品生命周期的关键领域进行讨论,最后,将介绍一些最近的可持续发展防火材料的实例。

关键词：阻燃剂低烟低毒生物基高分子可持续的

岩浆侵入与接触距离对煤低温氧化过程热效应的影响

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煤炭学报 2024年

作者：于志金晋策汤旭张志鹏文虎西安科技大学安全科学与工程学院陕西省煤火灾害防治重点实验室

岩浆侵入煤系地层在我国广泛存在，侵入后煤体结构和组分发生改变，形成高阶变质煤，但其自燃特性尚不明确。探究岩浆侵入作用对煤低温氧化特性的影响，对开采岩浆侵入煤层自燃灾害的防控具有重要意义。以新安煤矿二采区-350工作面为工... 详细信息

岩浆侵入煤系地层在我国广泛存在，侵入后煤体结构和组分发生改变，形成高阶变质煤，但其自燃特性尚不明确。探究岩浆侵入作用对煤低温氧化特性的影响，对开采岩浆侵入煤层自燃灾害的防控具有重要意义。以新安煤矿二采区-350工作面为工程背景，现场采集距侵入体不同距离的煤样，通过测试各煤样的工业成分并分析表面形貌的差异，得出岩浆侵入主要通过接触热演化作用使得原煤变质，表面孔隙和裂隙数量增多，并随着距侵入体距离的增加将变质煤依次划分为强侵蚀煤、弱侵蚀煤和同镜质组高阶煤。基于固定碳、灰分、镜质组反射率以及古地温等指标，采用曲线反推法计算了不同侵入变质煤的分布范围，预测出岩浆侵入影响范围约为侵入体宽度的172.34%～234.68%。采用C80微量热仪对不同变质煤和原煤进行了低温氧化过程热效应的对比研究。结果表明：不同供风量条件下，相比于原煤，强侵蚀煤、弱侵蚀煤和同镜质体高阶煤在低温氧化阶段的初始放热和热平衡温度点分别提前0.2～3.4℃和1.9～18.2℃，总放热量提高1.72%～135.75%，表观活化能降低1.62%～69.02%，越靠近岩浆侵入体的变质煤，氧化放热能力越强，自然发火期越短；在供氧充足条件下，岩浆侵入仅对距侵入体1.01m～2.68 m范围内的强侵蚀煤氧化反应放热能力提升较为显著，其开采量仅约占岩浆侵入影响范围的6.23%～12.15%。因此，在回采进入岩浆侵入区时，应加强对强侵蚀煤自燃的防治，并及时修正该区域煤自燃预报指标的临界值，从而保障煤层安全开采。

关键词：岩浆侵入变质煤放热量活化能煤自燃

基于压力-冲量曲线的水下爆炸压力-时间公式

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爆炸与冲击 2024年第8期44卷 159-166页

作者：徐庆涛马宏昊周章涛杨科沈兆武中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计重点实验室安徽合肥230026 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室安徽合肥230026 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

根据材料受冲击载荷时的压力-冲量函数,推导得到了适用于水下爆炸冲击载荷的压力时程公式。通过水下爆炸实验方法测量不同药量、不同距离的压力时程曲线,使用MATLAB软件对实验数据进行拟合,由此计算冲击波冲量和能量参数,并与通用的Col... 详细信息

根据材料受冲击载荷时的压力-冲量函数,推导得到了适用于水下爆炸冲击载荷的压力时程公式。通过水下爆炸实验方法测量不同药量、不同距离的压力时程曲线,使用MATLAB软件对实验数据进行拟合,由此计算冲击波冲量和能量参数,并与通用的Cole与Орленко理论计算结果进行对比,验证拟合曲线的准确性。相较于Cole和Орленко理论,新方法得到的压力衰减曲线更接近实验值。计算水下爆炸冲击波的比冲量和比冲击波能时,新模型具有较高的计算精度,其中:比冲量与实验值的误差不超过4%,与Орленко理论相比,精度提高了5%~10%;比冲击波能与实验值的误差不超过1%,计算精度与通用理论相当。

关键词：水下爆炸压力衰减比冲量比冲击波能压力-冲量曲线

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基于相关系数法的煤自燃危险性关联分析及预测

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中国安全科学学报 2024年第1期34卷 125-132页

作者：张玉涛郭强张园勃李亚清孙亚利西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 陕西省煤火灾害防治重点实验室陕西西安710054

为缩短煤自燃倾向性的鉴定时间,首先利用工业分析仪及程序升温试验装置,测得各煤样煤质指标值及不同温度下煤自燃指标气体含量,并通过CO体积分数确定各煤样低温氧化临界温度点;然后再通过Arrhenius公式拟合得出温度与耗氧速率间的方程,... 详细信息

为缩短煤自燃倾向性的鉴定时间,首先利用工业分析仪及程序升温试验装置,测得各煤样煤质指标值及不同温度下煤自燃指标气体含量,并通过CO体积分数确定各煤样低温氧化临界温度点;然后再通过Arrhenius公式拟合得出温度与耗氧速率间的方程,并求解出各煤样临界温度前后不同阶段的表观活化能,通过Pearson相关系数法进行煤质指标值与煤样临界温度前后表观活化能之间的关联分析,并计算其相关系数;最后选取相关系数最大的煤质指标值,建立用于计算煤样表观活化能的多元线性回归模型,分析并预测煤自燃危险性。结果表明:煤质指标中不同成分与临界温度前后表观活化能间的相关系数有较大差异,其中挥发分与临界温度前后表观活化能的负相关系数最大,分别为-0.893和-0.977,燃料比与临界温度前后表观活化能的正相关系数最大,分别为0.956和0.968。所建立的多元线性回归模型,其拟合度可达0.9125和0.9330。

关键词：相关系数法煤自燃危险性表观活化能低温氧化指标气体临界温度

土壤湿度-地表气温耦合对长江中下游地区2022年8月复合型热浪事件的影响

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地球物理学报 2024年第5期67卷 1709-1720页

作者：崔彩珍余锦华代刊云星娥南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 国家气象中心北京100081

2022年8月长江中下游地区的复合型热浪给社会经济、人类健康、农业生产和自然环境等方面均造成了严重影响.本文利用国家信息中心提供的1979—2022年6—8月逐日最高、最低气温和欧洲中期天气预报中心再分析数据集的土壤湿度等资料,定义... 详细信息

2022年8月长江中下游地区的复合型热浪给社会经济、人类健康、农业生产和自然环境等方面均造成了严重影响.本文利用国家信息中心提供的1979—2022年6—8月逐日最高、最低气温和欧洲中期天气预报中心再分析数据集的土壤湿度等资料,定义了复合型热浪事件强度指数及其相应的土壤湿度-地表气温耦合指数,采用分段线性拟合等方法,探讨此次复合型热浪特征及土壤湿度-地表气温耦合的影响.结果表明:(1)2022年8月长江中下游地区的复合型热浪事件强度为1979年以来最强,伴随最强的土壤湿度-地表气温耦合.空间分布显示,强的热浪发生在四川东部、重庆西部、湖南等地,这些区域的土壤湿度严重偏干,蒸发受限,获得的净辐射主要用于地表向上的感热通量,使土壤湿度-地表气温出现强的正反馈过程,对热浪的维持起重要作用.(2)复合型热浪中土壤湿度-地表气温耦合影响日间和夜间热浪的物理强迫及过程不同:日间,地表净太阳短波向下辐射增强的强迫作用,促使发生强的土壤湿度-地表气温耦合,引起日间热浪.夜间,白天积累在土壤的热量,通过减小大气热量通量辐散,使夜间地表气温下降减慢,形成夜间热浪,这与以往研究单独夜间热浪的过程不同,后者认为夜间热浪主要与大气柱水汽增加引起的大气逆辐射增强有关.

关键词：复合型热浪事件土壤湿度-地表气温耦合长江中下游地区

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表面横向风流作用下煤体的内部燃烧蔓延规律

工程科学学报 2024年第2期46卷 187-198页

作者：王凯王喆韩涛邓军张嬿妮西安科技大学安全科学与工程学院西安710054 陕西省煤火灾害防治重点实验室西安710054 陕西黄陵二号煤矿有限公司黄陵727300

煤的自燃特性使其在开采、存储和运输过程中存在火灾事故隐患,极大地阻碍了煤炭行业的可持续发展.通过自主搭建的敞车载运煤燃烧蔓延模拟实验装置,分析在表面横向风流作用下的松散煤体内部高温区域演变以及气体蔓延规律.结果表明,表面... 详细信息

煤的自燃特性使其在开采、存储和运输过程中存在火灾事故隐患,极大地阻碍了煤炭行业的可持续发展.通过自主搭建的敞车载运煤燃烧蔓延模拟实验装置,分析在表面横向风流作用下的松散煤体内部高温区域演变以及气体蔓延规律.结果表明,表面横向风流明显加快了本文实验煤样内部高温区域蔓延速度,相比无风状况下,高温蔓延速度加快了0.3倍(风流1 m·s^(-1)时)和0.5倍(风流2 m·s^(-1)时),高温区域峰值温度升高了120±20℃;受表面横向风流影响,燃烧蔓延路径向风流流动方向偏移;在风流0 m·s^(-1)时,燃烧的高温点O2体积分数快速下降阶段所经历的时间随纵深的增加逐渐增大,风流作用会加剧煤氧反应.研究成果可为煤炭在运输与储存过程煤火灾害形成规律研究提供参考借鉴.

关键词：煤自燃表面横向风流温度场气体蔓延敞车载运

土地利用变化背景下浙中地区生态系统碳储量变化模拟与影响因素分析

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环境科学 2024年第10期45卷 5957-5969页

作者：周佳佳刘宇奉莉军文小兰郭浩浙江师范大学地理与环境科学学院金华321004 浙江师范大学卫星遥感与环境灾害研究中心金华321004

浙中地区是浙江省重点生态功能区,是钱塘江河流生态廊道的重要组成部分.开展该地区土地利用变化下生态系统碳储量模拟与影响因素分析,对早日实现“碳达峰”、“碳中和”目标具有重要意义.基于浙中地区1980~2020年5期土地利用数据,耦合Ge... 详细信息

浙中地区是浙江省重点生态功能区,是钱塘江河流生态廊道的重要组成部分.开展该地区土地利用变化下生态系统碳储量模拟与影响因素分析,对早日实现“碳达峰”、“碳中和”目标具有重要意义.基于浙中地区1980~2020年5期土地利用数据,耦合GeoSOS-FLUS模型和InVEST模型开展历史时期和未来2030年浙中地区碳储量时空变化分析,并探究社会经济因子和自然因子对碳储量变化的影响.结果表明:①在1980~2020年间,浙中地区城市建设用地增长了289.91%,耕地和林地成为其主要来源,导致生态系统碳储量降低了588.88×10^(4) t,降幅3%;②浙中地区碳储量高值区集中分布于磐安县、缙云县和武义县等地;③自然发展和生态保护两种不同的情景下,2030年研究区碳储量均有所下降.相较于2020年,自然发展情景下的碳储量减少1.05%,生态保护情景下碳储量下降0.05%;④自然因子对碳储量分布的影响占主导地位,但随时间变化其影响在不断降低,社会经济因子的影响不断上升,同时社会经济因子和自然因子的叠加作用远大于单一因子对碳储量分布的影响.相关结果可为浙中乃至全国其他地区减缓生态系统的碳流失,推动生态系统保护,促进社会可持续发展,早日实现“双碳”目标提供科学参考和借鉴.

关键词：土地利用陆地生态系统碳储量 InVEST模型 GeoSOS-FLUS模型社会经济发展情景