无人机遥感支持下的煤矸石山自燃监测与预警 被引量：10

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作者 肖武 任河 +2 位作者 赵艳玲 王启元 胡振琪 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期412-421,共10页

复垦后煤矸石山的复燃问题是矿区土地复垦与生态环境保护中的巨大挑战。超前和及时的自燃监测和预警对治理至关重要,同时也一直是研究和治理中的难题。研究基于无人机遥感技术,提出了一种在复垦后利用植被紫花苜蓿评估煤矸石山自燃风险... 复垦后煤矸石山的复燃问题是矿区土地复垦与生态环境保护中的巨大挑战。超前和及时的自燃监测和预警对治理至关重要,同时也一直是研究和治理中的难题。研究基于无人机遥感技术,提出了一种在复垦后利用植被紫花苜蓿评估煤矸石山自燃风险的方法,并对该方法在自燃监测和预警中的可行性进行评估。以中国山西省某复垦后自燃煤矸石山为例,利用无人机搭载可见光、热红外相机获取了某复垦后煤矸石山的无人机影像,并基于无人机影像提取的图像特征估算了紫花苜蓿地上生物量、株高和植被水分信息;在此基础上提出了自燃风险评估方法,在已发生自燃的研究区A1开展预警可行性探究;同时,利用上述方法对一未知(潜在)自燃研究区A2的自燃风险进行评估。研究结果表明:(1)无人机是煤矸石山植被监测的有效工具,基于无人机遥感图像特征能够实现紫花苜蓿长势参数的精准估算。基于随机森林的紫花苜蓿生物量和植被水分估算模型在验证集上的决定系数R^(2)分别为0.92和0.78,均方根误差RMSE分别90.58 g/cm^(2)和4.29%;基于作物高度模型的株高预测结果的R2为0.92,RMSE为7.58 cm。(2)3种紫花苜蓿长势参数均表现出了对自燃的解释能力,在空间分布上与25 cm深度土壤温度T_(s,25)均表现出一定的负相关性(R^(2)=-0.43~-0.51),且地上生物量的解释能力最优(R^(2)=-0.51)。(3)基于紫花苜蓿生物量能够在一定程度上掌握地下自燃过程的影响范围、强度和变化方向,从而可能对煤矸石山的潜在自燃风险实现监测和预警。研究旨在为矿区复垦后煤矸石山的复燃防治工作提供新思路和方法支撑。 展开更多

关键词 矿区生态修复 土地复垦 无人机遥感 煤矸石山自燃 紫花苜蓿

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自燃煤矸石山覆盖层空气阻隔性的测试装置及其可靠性 被引量：5

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作者 陈胜华 郭陶明 胡振琪 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2054-2060,共7页

检测覆盖层的空气阻隔性，是自燃煤矸石山治理实践亟待研究和解决的问题，也是自燃煤矸石山覆压效果监测的迫切要求。研究了一种大尺寸土质试样透气性的测试设备，利用正压差法直接测定自燃煤矸石山覆盖层试样的空气阻隔性，并对覆盖层... 检测覆盖层的空气阻隔性，是自燃煤矸石山治理实践亟待研究和解决的问题，也是自燃煤矸石山覆压效果监测的迫切要求。研究了一种大尺寸土质试样透气性的测试设备，利用正压差法直接测定自燃煤矸石山覆盖层试样的空气阻隔性，并对覆盖层阻燃效果进行有效性评价。设备由密闭气腔、压力源、计量元件三大部分组成。密闭气腔直径为120—240mm，由3段腔体依次密封连接而成，上游段为注气腔，下游段为排气腔，中间段为放置有待测土质试样的测试腔；压力源为空气压缩机并串联空气减压阀；计量元件为气压表、流量计或可读气体流量的仪表。对设备性能进行检测，气密性检测表明该设备在压差0．2MPa时，10h之内可以保证密闭，能满足本试验中土质材料覆压阻燃效果的测试要求；对设备进行数据重现性及重复性检测，结果显示偏差系数均小于10％。对一组不同密实度粉煤灰试样的空气渗透性进行了测试，试验结果表明，不同试样的空气渗透速度与试验压差均呈线性比例递增，且线性模型的斜率随试样密实度增加而减小；在压差小于0．05MPa的范围内，根据透过阻隔性较差的粉煤灰的空气渗流速度计算雷诺数，结果均小于1；不同的压实功能作用下，密实度大的试样渗透率较小，空气阻隔性能好，设备检测结果符合客观实际。 展开更多

关键词 自燃煤矸石山 覆盖层 空气阻隔性 测试装置 渗透率 阻燃效果

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自燃煤矸石山爆炸的危害及治理技术 被引量：9

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作者 潘荣锟 余明高 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2007年第5期484-488,共5页

自燃煤矸石山濒发爆炸事故,会造成大量的人员伤亡和经济损失,从而极大地影响煤炭企业的快速发展.结合某矸石山爆炸的实际情况,分析诱发自燃煤矸石山爆炸的主要因素,指出其爆炸所产生高压、高温热浪、粉尘、冲击波等对周围环境的危害,提... 自燃煤矸石山濒发爆炸事故,会造成大量的人员伤亡和经济损失,从而极大地影响煤炭企业的快速发展.结合某矸石山爆炸的实际情况,分析诱发自燃煤矸石山爆炸的主要因素,指出其爆炸所产生高压、高温热浪、粉尘、冲击波等对周围环境的危害,提出自燃煤矸石山爆炸的防治措施,对促使煤炭企业意识到矸石山爆炸的危害并主动预防矸石山爆炸具有重要的现实意义. 展开更多

关键词 煤矸石 自燃煤矸石山 爆炸机理

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自燃煤矸石山隔离层空气阻隔性对时间的响应 被引量：10

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作者 胡振琪 巩玉玲 +2 位作者 吴媛婧 杜玉玺 高杨 《中国矿业》 北大核心 2019年第5期77-81,124,共6页

为了制定合理的自燃煤矸石山覆土碾压方案与绿化时间,防止煤矸石复燃,本文通过室内试验,对土壤试样施加不同压差,探讨自燃煤矸石山隔离层空气阻隔性对时间的响应及隔离层含水率与空气渗流速度、渗透率的相关性。结果表明:随着时间推移,... 为了制定合理的自燃煤矸石山覆土碾压方案与绿化时间,防止煤矸石复燃,本文通过室内试验,对土壤试样施加不同压差,探讨自燃煤矸石山隔离层空气阻隔性对时间的响应及隔离层含水率与空气渗流速度、渗透率的相关性。结果表明:随着时间推移,土壤试样的空气渗流速度与渗透率均呈二次函数式增大,从第6天起空气渗流速度开始超过临界渗流速度,隔离层阻隔性能降低;不同压差下空气渗透率均值从第19天起开始超过临界空气渗透率,隔离层阻隔效果降低;隔离层空气渗流速度与渗透率随含水率变化呈对数函数式变化,均随着含水率的降低而上升。 展开更多

关键词 自燃煤矸石山 隔离层 含水率 空气渗流速度 空气渗透率

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自燃煤矸石山表面温度场红外三维模型构建 被引量：5

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作者 王海娟 胡振琪 +2 位作者 王晓军 陈慧玲 樊杰 《中国煤炭》 北大核心 2015年第8期131-135,共5页

使用红外热像仪探测自燃煤矸石山表面温度时,获取的热红外影像缺乏与之对应的空间信息,难以进一步分析其温度场信息,精确探测着火点,为解决该问题,利用近景摄影测量的方式获得煤矸石山表面的空间信息,将其与煤矸石山表面温度融合得到自... 使用红外热像仪探测自燃煤矸石山表面温度时,获取的热红外影像缺乏与之对应的空间信息,难以进一步分析其温度场信息,精确探测着火点,为解决该问题,利用近景摄影测量的方式获得煤矸石山表面的空间信息,将其与煤矸石山表面温度融合得到自燃煤矸石山的温度场信息,并利用ArcGis软件构建其红外三维模型。通过实验验证了该方法具有可行性,并进行了误差分析。研究结果表明,该方法得到的三维模型点位误差在0.07m范围内,可以满足实际煤矸石山表面着火点探测的需求。 展开更多

关键词 自燃煤矸石山 近景摄影测量 热红外测量 温度场 红外三维模型

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自燃煤矸石山季节水分特征研究 被引量：5

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作者 张成梁 杜永吉 +2 位作者 李美生 王书宏 袁良红 《矿业安全与环保》 北大核心 2008年第5期7-9,共3页

采用DIVINER2000含水量测定仪定位测定了自燃煤矸石山深度为0～100cm的黄土矸石复合层、黄土层和裸露矸石层水分体积含水率的季节变化和垂直变化。根据水分含量变化规律，将自燃煤矸石山的水分季节变化分为4个时段：土壤水分消耗期（3—... 采用DIVINER2000含水量测定仪定位测定了自燃煤矸石山深度为0～100cm的黄土矸石复合层、黄土层和裸露矸石层水分体积含水率的季节变化和垂直变化。根据水分含量变化规律，将自燃煤矸石山的水分季节变化分为4个时段：土壤水分消耗期（3—6月）、土壤水分积累期（7—8月）、土壤水分消退期（9-11月）和土壤水分稳定期（12—2月）。研究结果可为自燃煤矸石山的生态构建提供重要理论依据，为以水分动态平衡为基础的植被恢复和建设提供数据支持。 展开更多

关键词 自燃煤矸石山 DIVINER2000含水量测定仪 土壤水分 季节变化 垂直变化 植被恢复

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不同覆盖方式对自燃煤矸石山坡面土壤水分动态的影响 被引量：3

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作者 宋楠 张成梁 +3 位作者 张洪江 张静雯 耿胜慧 张焜 《湖南农业科学》 2011年第7期59-61,65,共4页

采用TDR便携式土壤水分测定仪对不同覆盖方式的煤矸石样地进行长期监测,研究不同覆盖方式对自燃煤矸石山坡面土壤水分动态的影响。结果表明:在同一时期内,随着矸石覆盖率的增加,煤矸石样地的土壤含水率也随之增加,且矸石与黄土混合覆盖... 采用TDR便携式土壤水分测定仪对不同覆盖方式的煤矸石样地进行长期监测,研究不同覆盖方式对自燃煤矸石山坡面土壤水分动态的影响。结果表明:在同一时期内,随着矸石覆盖率的增加,煤矸石样地的土壤含水率也随之增加,且矸石与黄土混合覆盖的煤矸石样地的土壤水分状况明显好于纯黄土覆盖的煤矸石山。矸石覆盖间隔0.15～0.25 m,覆盖率35%～45%的煤矸石覆盖模式,既能为植物的生长提供充足的水分,又能保证良好的出苗率,植被恢复状况最优。上述研究结果可以为自燃煤矸石山的生态构建提供重要理论依据。 展开更多

关键词 自燃煤矸石山 土壤水分 植被恢复

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自燃煤矸石山的遥感识别——基于Landsat 8热红外波段地表温度反演数据 被引量：10

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作者 李嘉琪 赵艳玲 +1 位作者 任河 肖武 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第3期205-212,共8页

自燃煤矸石山的准确识别和温度影响范围圈定是矿区安全生产、生态修复的关键,煤矸石山自燃过程中表现出的地表温度异常成为其最明显的特征。如何在较大区域尺度快速识别自燃和潜在自燃的煤矸石山,对于自燃煤矸石山治理与防患工作有效开... 自燃煤矸石山的准确识别和温度影响范围圈定是矿区安全生产、生态修复的关键,煤矸石山自燃过程中表现出的地表温度异常成为其最明显的特征。如何在较大区域尺度快速识别自燃和潜在自燃的煤矸石山,对于自燃煤矸石山治理与防患工作有效开展至关重要。以Landsat 8 TIRS为数据源,利用大气校正法反演获取山西省阳泉市2018年冬季和2019年夏季两天的地表温度,同时利用监督分类法获得的高精度土地利用类型图去除了水体、植被和建筑用地。对得到的包含裸地、煤矸石山的地表温度区域使用阈值分析法,获得了2018年冬季地温异常区域温度范围为11.75~22.12℃,2019年夏季地温异常区域温度范围为32.41~43.31℃。利用已知的42座自燃矸石山进行验证,结果表明:2018年冬季和2019年夏季分别能够识别出的自燃煤矸石山有32座和27座,精度达到了76.19%和64.28%。基于上述提取结果对自燃煤矸石山的影响边界和范围进行了划定,结果表明:自燃煤矸石山的高温影响范围超过500 m。研究结果可为矿区自燃煤矸石山识别提供参考。 展开更多

关键词 矿山生态修复 自燃煤矸石山 Landsat 8 地表温度反演 遥感识别 监督分类

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压实强度对煤矸石山覆盖材料空气阻隔性的影响 被引量：2

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作者 陈胜华 郭陶明 +3 位作者 胡振琪 张勇 邢超 高杨 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2013年第11期116-119,共4页

为研究煤矸石山构建覆盖层过程中相关的碾压方法及参数，结合阳泉三矿煤矸石山治理现场条件，以粉土及粉煤灰作为试验材料，通过室内模拟测试土样在不同压实强度作用下的空气阻隔性，分析压实强度对材料阻燃效果的影响及规律，探讨自燃... 为研究煤矸石山构建覆盖层过程中相关的碾压方法及参数，结合阳泉三矿煤矸石山治理现场条件，以粉土及粉煤灰作为试验材料，通过室内模拟测试土样在不同压实强度作用下的空气阻隔性，分析压实强度对材料阻燃效果的影响及规律，探讨自燃煤矸石山综合治理中碾压强度对覆盖层阻隔功能产生的效应，给出最优的碾压强度。结果表明：压实强度影响材料的空气渗透速度，二者之间呈负指数函数关系；随压实强度增加，材料的空气阻隔性逐渐增大，单位体积压实功从50kJ／m3增加到300kJ／m3时，平均渗透率从1．22×10^13m2降到2．17×10-15m2；不同压差下空气渗透速度随单位体积压实功变化的曲线有一个特征点，压差为2～10kPa时，最有效的单位体积压实功在100～150kJ／m3。 展开更多

关键词 自燃煤矸石山 压实强度 空气阻隔性 空气渗透速度

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自燃矸石山植被恢复与生态构建影响因素分析 被引量：5

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作者 张成梁 杜永吉 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2009年第7期120-125,共6页

通过对280自燃煤矸石山的调查研究和试验测试,分析得出影响自燃煤矸石山植被构建的限制因素有14个,包括:干旱、积水、高温、低温和高温同时胁迫、盐害、酸害、压实、养分、水土流失、污染气体、重金属、扬尘、陡坡、地形破碎。其中,干... 通过对280自燃煤矸石山的调查研究和试验测试,分析得出影响自燃煤矸石山植被构建的限制因素有14个,包括:干旱、积水、高温、低温和高温同时胁迫、盐害、酸害、压实、养分、水土流失、污染气体、重金属、扬尘、陡坡、地形破碎。其中,干旱、高温、盐害、酸害、压实、养分缺乏和水土流失是最重要的影响因子;高温是影响植物成活的主要因素;这些因子单一或交互于植物,对植物生存生长产生影响。研究结果对于自燃煤矸石山植被恢复、生态重建和煤矿区生态环境改善具有重要意义。 展开更多

关键词 自燃煤矸石山 植被恢复 生态构建 影响因素

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粉煤灰掺量对土壤混合材料空气阻隔性影响的试验 被引量：5

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作者 陈胜华 胡振琪 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期749-756,共8页

治理自燃煤矸石山需要覆盖大量惰性材料,为节约土源、废物利用和保障环境效益,研究粉煤灰代替部分土壤做自燃煤矸石山覆盖材料的最佳配比。将粉煤灰分别与粉土、粉质黏土按照不同体积比均匀混合,通过室内模拟实验,测定不同配比混合材料... 治理自燃煤矸石山需要覆盖大量惰性材料,为节约土源、废物利用和保障环境效益,研究粉煤灰代替部分土壤做自燃煤矸石山覆盖材料的最佳配比。将粉煤灰分别与粉土、粉质黏土按照不同体积比均匀混合,通过室内模拟实验,测定不同配比混合材料的空气阻隔效果,分析不同粉煤灰掺量对混合材料空气阻隔性的影响规律。结果表明:在粉质黏土、粉土中掺入粉煤灰,混合材料的空气阻隔性随粉煤灰掺量增加而衰减,不同压差下测定其渗透率与粉煤灰掺量呈近似的指数函数关系;粉煤灰含量50%和30%分别是决定粉土、粉质黏土空气阻隔性变化的一个重要特征。建议在粉土中掺入粉煤灰的比例小于50%,在粉质黏土中掺入粉煤灰的比例小于30%。 展开更多

关键词 粉煤灰 混合材料 空气阻隔性 自燃煤矸石山 渗透率

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