综放采空区煤自燃阻化泡沫防治技术研究 被引量：7

1

作者 司卫彬 王德明 曹凯 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2015年第10期201-203,共3页

基于综放采空区空间大,自燃危险区域立体分布的特点,在煤自燃机理研究成果的基础上,首次提出了羟基型高效阻化泡沫技术,并从宏观和微观角度分析考察了阻化泡沫的阻化效果及阻化机理。同时,构建了高效阻化泡沫防灭火系统,并在大佛寺煤矿4... 基于综放采空区空间大,自燃危险区域立体分布的特点,在煤自燃机理研究成果的基础上,首次提出了羟基型高效阻化泡沫技术,并从宏观和微观角度分析考察了阻化泡沫的阻化效果及阻化机理。同时,构建了高效阻化泡沫防灭火系统,并在大佛寺煤矿40106综放工作面运用,有效防治了综放采空区遗煤自然发火,解决了综放大空间采空区自燃隐蔽火源的防治难题。 展开更多

关键词 综放采空区 煤自燃 阻化泡沫 防灭火系统

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综放面复杂火区治理及防二次氧化技术应用研究 被引量：4

2

作者 司卫彬 《中国煤炭》 2021年第2期55-58,共4页

为有效治理易燃特厚煤综放面在末采铺网期间煤自燃火灾隐患,以潞新公司5243工作面为工程背景,理论和实践相结合分析了末采铺网期采空区自然发火的诱因,预测采空区3~5 m处为易自燃区域位置,并向预测危险区域施工钻孔,采取了灌注三相泡沫... 为有效治理易燃特厚煤综放面在末采铺网期间煤自燃火灾隐患,以潞新公司5243工作面为工程背景,理论和实践相结合分析了末采铺网期采空区自然发火的诱因,预测采空区3~5 m处为易自燃区域位置,并向预测危险区域施工钻孔,采取了灌注三相泡沫大范围覆盖包裹火区浮煤,注氮惰化、提高采空区压能,减少漏风和灌注液态CO2快速惰化降温的综合防治手段,且制定了火区启封后隔氧、惰化、覆盖降温为一体的防二次氧化措施。通过现场应用,实现封闭火区灾害的有效治理和安全启封,保障了工作面采煤设备及支架的回撤。 展开更多

关键词 综放面 自燃火灾 三相泡沫 注氮惰化 二次氧化

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小煤窑破坏区复采条件下煤自燃防治技术研究 被引量：1

3

作者 司卫彬 《能源技术与管理》 2021年第3期65-67,共3页

为防治小煤窑破坏区在复采期间煤自然发火,对破坏区复采回采过程中煤自燃隐患进行分析,认为破坏区复采存在揭露采空区多、漏风通道复杂、气体浓度高、易发火和火源位置不明等隐患。基于此,提出“全面堵漏、综合治理、控制灾害气体”的思... 为防治小煤窑破坏区在复采期间煤自然发火,对破坏区复采回采过程中煤自燃隐患进行分析,认为破坏区复采存在揭露采空区多、漏风通道复杂、气体浓度高、易发火和火源位置不明等隐患。基于此,提出“全面堵漏、综合治理、控制灾害气体”的思路,运用预防性灌浆、注氮、综合堵漏、注三相阻化泡沫综合防灭火技术,在正常回采和回采特殊时期对本工作面采空区和邻近采空区进行针对性防治,保证了破坏区复采工作面的安全生产。 展开更多

关键词 破坏区复采 漏风复杂 自然发火 综合防灭火

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综放面封闭火区治理及防复燃技术研究

4

作者 司卫彬 张祎 《能源技术与管理》 2017年第2期93-95,共3页

针对5243综放面煤自燃,分析了发火的致灾因素、启封后复燃的影响,应用了以三相阻化泡沫为主的灭火技术,使工作面满足火区启封要求;采用气体组分比率RT定量分析法,判定工作面启封后存在复燃的可能性。在启封后实施了上下端头封堵及架后... 针对5243综放面煤自燃,分析了发火的致灾因素、启封后复燃的影响,应用了以三相阻化泡沫为主的灭火技术,使工作面满足火区启封要求;采用气体组分比率RT定量分析法,判定工作面启封后存在复燃的可能性。在启封后实施了上下端头封堵及架后注胶堵漏风,利用瓦斯抽放钻孔先注三相阻化泡沫覆盖、后抽放相结合的防复燃技术,防止了遗煤复燃与瓦斯超限,确保了工作面的安全回采。 展开更多

关键词 综放面 煤自燃 三相阻化泡沫 防复燃

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急倾斜特厚煤层采空区煤自燃治理关键技术研究 被引量：14

5

作者 曹凯 司卫彬 王德明 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第11期64-67,共4页

针对陈兴远煤矿42-43号急倾斜特厚煤层采空区易发生煤自燃的问题,通过分析岩层移动规律发现,受采动影响形成的顶板侧裂隙漏风与采空区大量遗煤复合作用是影响采空区煤自然发火的主要因素。针对火区地表漏风严重、浮煤区域分布广且呈立... 针对陈兴远煤矿42-43号急倾斜特厚煤层采空区易发生煤自燃的问题,通过分析岩层移动规律发现,受采动影响形成的顶板侧裂隙漏风与采空区大量遗煤复合作用是影响采空区煤自然发火的主要因素。针对火区地表漏风严重、浮煤区域分布广且呈立体分布的特点,提出构建地表回填堵漏风,井下钻套一体化快速灭火钻孔施工、立体式灌注三相阻化泡沫泥浆快速降温防复燃的火区综合治理技术。应用这些技术有效抑制了火区的蔓延,并成功扑灭了该火区。 展开更多

关键词 采空区煤自燃 急倾斜特厚煤层 裂隙漏风 三相阻化泡沫泥浆

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综放采空区遗煤自燃高效阻化泡沫防治技术 被引量：9

6

作者 曹凯 张祎 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第4期67-70,共4页

为解决综放工作面采空区遗煤自燃的问题,在分析煤中活性基团反应过程的基础上,提出了基于羟基型阻化剂的高效阻化泡沫防灭火技术,并对其阻化性能进行了效果考察:阻化剂将煤样交叉点温度延迟了37.6℃;煤中活性基团(甲基、亚甲基)的氧化... 为解决综放工作面采空区遗煤自燃的问题,在分析煤中活性基团反应过程的基础上,提出了基于羟基型阻化剂的高效阻化泡沫防灭火技术,并对其阻化性能进行了效果考察:阻化剂将煤样交叉点温度延迟了37.6℃;煤中活性基团(甲基、亚甲基)的氧化得到遏制。构建了高效阻化泡沫防灭火系统,并在大佛寺煤矿40106综放工作面得到了应用,成功扑灭采空区隐蔽火源,24 h内将CO体积分数控制在24×10-6以下,火区熄灭后没有出现复燃迹象。 展开更多

关键词 煤自燃 羟基型阻化剂 综放工作面采空区 阻化泡沫

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增韧剂改性矿用有机固化泡沫性能的研究 被引量：4

7

作者 张祎 徐超航 王德明 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2015年第1期255-257,共3页

为提高矿用有机固化泡沫的堵漏风效果,添加不同含量的乙二醇增韧剂对有机固化泡沫进行改性试验,测定泡沫的固化时间、发泡倍数、抗压强度、尺寸稳定性、最高反应温度和氧指数性能参数。试验结果表明:随乙二醇添加量的增加,泡沫的固化时... 为提高矿用有机固化泡沫的堵漏风效果,添加不同含量的乙二醇增韧剂对有机固化泡沫进行改性试验,测定泡沫的固化时间、发泡倍数、抗压强度、尺寸稳定性、最高反应温度和氧指数性能参数。试验结果表明:随乙二醇添加量的增加,泡沫的固化时间变长,抗压强度增大,但其最高反应温度、发泡倍数、尺寸稳定性和氧指数下降。当乙二醇的添加量为6%时,有机固化泡沫的综合性能最优。 展开更多

关键词 有机固化泡沫 乙二醇 固化时间 发泡倍数 抗压强度

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杨柳煤矿采空区自然发火危险区域研究 被引量：3

8

作者 马岩 曹凯 《煤炭工程》 北大核心 2015年第9期104-107,共4页

为弄清杨柳煤矿自燃突出煤层10414综采工作面采空区的自然发火规律,利用束管监测技术,采集采空区气体成分,以气体数据中能反映氧化环境和漏风强度的O2浓度及能反映煤自燃氧化进程的CO浓度作为判定指标划分采空区自燃危险区域,通过对气... 为弄清杨柳煤矿自燃突出煤层10414综采工作面采空区的自然发火规律,利用束管监测技术,采集采空区气体成分,以气体数据中能反映氧化环境和漏风强度的O2浓度及能反映煤自燃氧化进程的CO浓度作为判定指标划分采空区自燃危险区域,通过对气体数据的整理分析,并利用Surfer软件绘制采空区O2浓度等值线与CO浓度三维分布的耦合图形,圈定采空区富氧区与高温区的耦合区域,确定了采空区煤自然发火危险区域。 展开更多

关键词 自燃突出煤层 采空区 自然发火 高温区 富氧区 束管监测

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综放回撤面火区治理技术研究 被引量：4

9

作者 曹凯 《煤炭技术》 CAS 2020年第11期109-111,共3页

为有效治理特厚自燃综放回撤面封闭火区和防止启封后遗煤复燃,分析了回撤期间采空区遗煤自燃的诱因。基于此,提出了分阶段的火区综合治理思路,即启封前施工灭火钻孔灌注三相泡沫、采空区多源注氮和定点灌注液态CO2,对高温采空区进行覆... 为有效治理特厚自燃综放回撤面封闭火区和防止启封后遗煤复燃,分析了回撤期间采空区遗煤自燃的诱因。基于此,提出了分阶段的火区综合治理思路,即启封前施工灭火钻孔灌注三相泡沫、采空区多源注氮和定点灌注液态CO2,对高温采空区进行覆盖隔氧、惰化降温的灭火治理;启封后架间施工钻孔压注凝胶堵漏风、采空区筛管注氮惰化,防止浮煤二次氧化。通过现场应用,实现了工作面火区的有效治理和安全启封,并抑制采空区遗煤复燃,保障了工作面的安全回撤。 展开更多

关键词 综放回撤面 封闭火区 三相泡沫 惰化降温 火区治理 堵漏风 防复燃

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硫对长焰煤自燃过程影响的试验研究 被引量：2

10

作者 司卫彬 王德明 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期103-107,共5页

为研究硫对煤自燃过程的影响,以典型义马长焰煤为例,采用氧化动力学方法,测定了不同FeS2含量混合煤的自燃倾向性、煤自燃分段升温产物特性,分析了不同阶段FeS2对煤氧化的作用,并从煤基元反应的角度解释了硫对煤自燃过程升温产物特性的... 为研究硫对煤自燃过程的影响,以典型义马长焰煤为例,采用氧化动力学方法,测定了不同FeS2含量混合煤的自燃倾向性、煤自燃分段升温产物特性,分析了不同阶段FeS2对煤氧化的作用,并从煤基元反应的角度解释了硫对煤自燃过程升温产物特性的影响。研究结果表明:低温阶段,FeS2阻碍煤的氧化,且与添加量呈正相关;加速阶段,促进煤的氧化,且随添加量增加呈先增大后减小的变化趋势,并得出硫对长焰煤自燃倾向性影响的临界值为5%。FeS2混合煤与水和氧气发生的化学放热反应,激发了基元反应,促进CO、CO2、CxHy等原始赋存气体的脱附和活性基团氧化自反应气体的生成,且生成量与速率均大于原煤。 展开更多

关键词 硫 长焰煤 煤氧化动力学 煤自燃 基元反应

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基于AHP的瓦斯与煤自燃复合灾害场作用防治技术优选 被引量：1

11

作者 尚积军 司卫彬 +1 位作者 曹凯 曹黎铭 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2015年第5期158-161,共4页

针对瓦斯与煤自燃灾害呈现复合化的现状,在分析瓦斯与煤自燃复合灾害多场叠加演化机理的基础上,提出了场作用防治技术,并依据层次分析法(AHP)构建了层次分析模型,优选出以三相泡沫、高采出率开采、惰性气体以及瓦斯抽采为主的复合灾害... 针对瓦斯与煤自燃灾害呈现复合化的现状,在分析瓦斯与煤自燃复合灾害多场叠加演化机理的基础上,提出了场作用防治技术,并依据层次分析法(AHP)构建了层次分析模型,优选出以三相泡沫、高采出率开采、惰性气体以及瓦斯抽采为主的复合灾害场作用综合防治技术体系。应用该技术体系,指导了矿井复合灾害的防治,确保了支架后部CO体积分数≤10×10-6,上隅角瓦斯体积分数<0.5%,回风流中瓦斯体积分数<0.2%。 展开更多

关键词 复合灾害 层次分析法 场作用技术 优选

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压注两相泡沫技术在新疆煤田火区高温钻孔降温中的实验研究 被引量：1

12

作者 曹凯 《能源技术与管理》 2020年第3期115-117,共3页

新疆乌尊布拉克火区高温钻孔热量呈立体分布,而传统的注水措施对水的利用率较低,其对钻孔中上部高温降温效果较差。基于此,提出采用加压灌注两相泡沫技术对高温钻孔进行整体灭火降温,发挥两相泡沫的灭火降温优势,实现对高温钻孔高效率... 新疆乌尊布拉克火区高温钻孔热量呈立体分布,而传统的注水措施对水的利用率较低,其对钻孔中上部高温降温效果较差。基于此,提出采用加压灌注两相泡沫技术对高温钻孔进行整体灭火降温,发挥两相泡沫的灭火降温优势,实现对高温钻孔高效率全方位治理。通过在新疆乌尊布拉克火区选取靶区进行现场实验表明:在采用压注两相泡沫技术对高温钻孔进行治理时,降温效率更高,其对水利用率是直接注水方式的3.95倍。 展开更多

关键词 新疆煤田火灾 两相泡沫 高温钻孔 降温效率

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测氡法在柴里煤矿煤自燃区域探测中的应用研究 被引量：1

13

作者 王开胜 曹凯 《能源技术与管理》 2015年第2期71-73,共3页

柴里煤矿第三层煤自然发火情况严重,为掌握自燃区域分布范围及发展程度,从而有针对性地开展防灭火工作,首先分析了该矿历史上各工作面发火情况;而后通过实验研究了第三层煤的氡析出量与温度的对应关系,为测氡法探测该矿火区提供了依据... 柴里煤矿第三层煤自然发火情况严重,为掌握自燃区域分布范围及发展程度,从而有针对性地开展防灭火工作,首先分析了该矿历史上各工作面发火情况;而后通过实验研究了第三层煤的氡析出量与温度的对应关系,为测氡法探测该矿火区提供了依据和支撑;最后采用测氡法对火区范围及燃烧发展程度进行了现场探测,确定了温度异常区,为工作面后续防灭火工作的高效开展提供了重要指导。 展开更多

关键词 煤自燃 测氡法 火源探测 高温区

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煤矸石山高温自燃机理及治理技术研究 被引量：7

14

作者 李常红 司卫彬 《能源技术与管理》 2020年第5期49-51,共3页

为避免煤矸石山自燃区域进一步扩大,以矿井排矸场西区煤矸石高温区治理为切入点,分析了煤矸石山的自燃诱导因素。在现场采取了钻孔探查圈定火区,灌注黄泥浆、三相泡沫消除高温,以及钻孔充填、黄土覆盖隔氧防复燃的灭火工程。实际应用效... 为避免煤矸石山自燃区域进一步扩大,以矿井排矸场西区煤矸石高温区治理为切入点,分析了煤矸石山的自燃诱导因素。在现场采取了钻孔探查圈定火区,灌注黄泥浆、三相泡沫消除高温,以及钻孔充填、黄土覆盖隔氧防复燃的灭火工程。实际应用效果表明,高温区温度有效地控制到自燃临界温度45℃以下并稳定,满足了地表植被覆盖绿化的要求,达到了高温区自燃隐患消除的目的。 展开更多

关键词 煤矸石山 高温自燃 圈火区 黄泥浆 三相泡沫 高温消除

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封闭工作面火区治理技术研究 被引量：2

15

作者 张志英 司卫彬 《能源技术与管理》 2016年第6期125-126,141,共3页

在对W4204封闭工作面自然发火的原因分析和防治难点论证的基础上,设计了防灭火措施巷和钻孔,制定了"消除高温、防复燃"的治理思路,构建了以灌注三相阻化泡沫大范围覆盖包裹浮煤灭火、注液态CO2快速惰化降温为主,并辅以注凝胶... 在对W4204封闭工作面自然发火的原因分析和防治难点论证的基础上,设计了防灭火措施巷和钻孔,制定了"消除高温、防复燃"的治理思路,构建了以灌注三相阻化泡沫大范围覆盖包裹浮煤灭火、注液态CO2快速惰化降温为主,并辅以注凝胶封堵漏风通道的综合火灾治理技术。启封前后各项措施的有效落实,确保了工作面的安全启封和回撤。 展开更多

关键词 封闭工作面 煤自燃 三相阻化泡沫 液态CO2 封堵漏风

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基于Cantilever理论的高应力工作面火区治理研究

16

作者 司卫彬 《煤炭技术》 北大核心 2017年第7期180-182,共3页

针对上覆煤岩体应力分布与火区成因垮落空间特性关联研究的不足,以义马集团耿村煤矿12230高应力工作面为研究背景,基于Cantilever理论,分析了三区应力下的不同碎胀特性,可知低应力区由于受到邻近工作面煤壁上覆岩层悬臂梁结构限制作用,... 针对上覆煤岩体应力分布与火区成因垮落空间特性关联研究的不足,以义马集团耿村煤矿12230高应力工作面为研究背景,基于Cantilever理论,分析了三区应力下的不同碎胀特性,可知低应力区由于受到邻近工作面煤壁上覆岩层悬臂梁结构限制作用,煤体压实程度松散,漏风通道多,供氧充足,是封闭采空区煤自燃的关键区域。 展开更多

关键词 应力分布 全程下套管 三相阻化泡沫

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采空区及上覆岩层空隙率三维分布规律 被引量：49

17

作者 王少锋 王德明 +2 位作者 曹凯 王帅领 皮滋滋 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期833-839,共7页

在构建采场覆岩下沉连续曲面数学模型基础上,理论推导出采空区及上覆岩层三维空隙场分布模型,并通过实际算例验证模型的适用性。研究结果表明:离层带裂隙以"双驼峰"比例耦合形式变化,外围区域呈"凸峰",空隙率大,内... 在构建采场覆岩下沉连续曲面数学模型基础上,理论推导出采空区及上覆岩层三维空隙场分布模型,并通过实际算例验证模型的适用性。研究结果表明:离层带裂隙以"双驼峰"比例耦合形式变化,外围区域呈"凸峰",空隙率大,内部区域呈"凹陷",空隙率小,并且在与工作面平行的截面上存在空隙率竖向变化突变点,随埋深增大截面一侧空隙率升高,另一侧则降低;冒落带空隙率以"铲"状分布,浅部及两巷侧空隙率大,而中部及内部空隙率小。 展开更多

关键词 采空区 覆岩 下沉连续曲面模型 三维空隙场 空隙率

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地质雷达探测技术在浅地表煤田火灾治理中的应用 被引量：7

18

作者 曹凯 《能源技术与管理》 2016年第5期162-164,共3页

安太堡露天矿煤层由于受到小窑盗采,形成大面积采空区,长期的漏风供氧,使得该区域出现煤自然发火现象,造成大面积煤田火灾,使得开采推进无法进行,因此必须对火区进行治理。通过现场试验,确定着火区域与地质构造的关系,得出着火区域分布... 安太堡露天矿煤层由于受到小窑盗采,形成大面积采空区,长期的漏风供氧,使得该区域出现煤自然发火现象,造成大面积煤田火灾,使得开采推进无法进行,因此必须对火区进行治理。通过现场试验,确定着火区域与地质构造的关系,得出着火区域分布在地下松散区域内。利用地质雷达探测技术对煤田火灾区域的煤岩介质电磁响应进行探测,采用滤波-校正(MCFC)技术对雷达数据进行分析处理,准确得出了火区煤岩松散区域范围。通过地质雷达探测技术的应用,确定了火区松散区域范围,使得对火区的治理更有针对性,实现了对火区的快速治理。 展开更多

关键词 煤田火灾 地质雷达 滤波-校正技术 火区松散区域范围

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采煤工作面瓦斯燃烧发火原因分析

19

作者 何飞 王德明 刘建安 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2014年第10期8-11,共4页

为研究祁东煤矿6135工作面瓦斯燃烧发火原因,以指导瓦斯燃烧事故的治理和预防工作,设计实验室自燃基础参数测试和现场的温度、气体监测实验,得到60、61煤层自燃特性和采空区内温度、气体情况。经分析结果表明:聚氨酯自热及高强度抽采漏... 为研究祁东煤矿6135工作面瓦斯燃烧发火原因,以指导瓦斯燃烧事故的治理和预防工作,设计实验室自燃基础参数测试和现场的温度、气体监测实验,得到60、61煤层自燃特性和采空区内温度、气体情况。经分析结果表明:聚氨酯自热及高强度抽采漏风引起60煤体自燃为瓦斯燃烧引火源的可能性较小,6135机巷断层附近保留煤柱氧化自燃为工作面瓦斯燃烧事故的引火源。 展开更多

关键词 瓦斯燃烧 煤自燃 气体流动 防灭火

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采空区煤自燃预测的随机森林方法 被引量：53

20

作者 邓军 雷昌奎 +3 位作者 曹凯 马砺 王彩萍 翟小伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2800-2808,共9页

煤自然发火温度的准确预测是矿井煤自燃防控的关键。为了准确可靠地预测采空区煤自燃温度,在大佛寺煤矿40106综放工作面开展了长期的采空区温度和气体观测实验,提出了一种基于随机森林(RF)方法的采空区煤自燃预测模型,并将预测结果与支... 煤自然发火温度的准确预测是矿井煤自燃防控的关键。为了准确可靠地预测采空区煤自燃温度,在大佛寺煤矿40106综放工作面开展了长期的采空区温度和气体观测实验,提出了一种基于随机森林(RF)方法的采空区煤自燃预测模型,并将预测结果与支持向量机(SVM)和BP神经网络(BPNN)方法对比。采用粒子群优化算法(PSO)对RF和SVM超参数进行优化,建立了参数优化的PSO-RF和PSO-SVM预测模型。结果表明,RF,PSO-RF,SVM和PSO-SVM模型均具有较强的泛化性和鲁棒性; RF在建模过程中拥有宽广的参数适应范围,当树的数量(ntree)超过100后,其训练误差趋于稳定,ntree的改变对预测性能没有实质的影响;虽然PSO算法可以找到RF最优超参数,但默认参数的RF模型就能获得满意的预测性能; SVM预测结果则对超参数十分敏感,PSO优化可以显著提高其预测精度,其预测性能依赖于超参数的最优选择; BPNN模型在训练阶段拥有极佳的预测结果,但易出现"过拟合",导致泛化性弱,测试阶段误差较大。通过在其他矿井煤自燃预测中应用,验证了RF方法的稳定性和普适性,且无需复杂参数设置和优化就能获得良好的预测性能,可进一步应用于其他能源燃料领域。 展开更多

关键词 采空区 煤自燃 随机森林 支持向量机 粒子群优化 温度预测

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