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煤矿热动力灾害防控研究现状及趋势综述 被引量：2
1
作者 周西华 张潇文 +1 位作者 白刚 黄戈 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期534-544,共11页
为分析煤矿热动力灾害防治理论及技术相关研究现状,提高对煤自燃、瓦斯爆炸及诱发耦合灾害等方面的认识,系统总结了当前煤矿热动力灾害研究的成果,分析研究领域国内外进展及不足。研究结果表明:当前热动力灾害基础理论方面需深入多灾种... 为分析煤矿热动力灾害防治理论及技术相关研究现状,提高对煤自燃、瓦斯爆炸及诱发耦合灾害等方面的认识,系统总结了当前煤矿热动力灾害研究的成果,分析研究领域国内外进展及不足。研究结果表明:当前热动力灾害基础理论方面需深入多灾种耦合复杂致灾机理及影响机制的研究,防治技术方面需着力发展精细化、低碳化、智能化防治技术及装备,管理方面需以科学理论为基础,制定合理可行的监管监察防灾治灾临界指标。研究结论为煤矿热动力灾害防治理论及技术进一步发展提供参考。 展开更多
关键词 热动力灾害 煤自燃 瓦斯爆炸 耦合灾害 智能防控
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内蒙古褐煤大分子结构模型优化与高温燃烧机理的分子动力学模拟研究 被引量：2
2
作者 贾进章 田昊 +3 位作者 贾鹏 赵丹 王东明 宋海龙 《煤炭转化》 北大核心 2025年第2期35-46,共12页
在分子水平上了解褐煤的高温燃烧机理是至关重要的。通过工业分析和元素分析,XPS,^(13)C NMR核磁共振实验和表征数据构建了内蒙古褐煤大分子结构模型并对其进行了结构优化,基于反应力场分子动力学(ReaxFF MD)模拟,利用AMS软件研究了其在... 在分子水平上了解褐煤的高温燃烧机理是至关重要的。通过工业分析和元素分析,XPS,^(13)C NMR核磁共振实验和表征数据构建了内蒙古褐煤大分子结构模型并对其进行了结构优化,基于反应力场分子动力学(ReaxFF MD)模拟,利用AMS软件研究了其在2500 K~4000 K高温下的燃烧行为,重点分析了4000 K高温下的燃烧特性。通过ReaxFF MD的模拟结果得出了褐煤高温燃烧过程中的主要气体和自由基产物的反应占比,确定了褐煤高温燃烧的主要气相产物(CO_(2),CO,H_(2)O,O_(2))和活性物种(·O,·H,·OH,·CHO,·CH_(2)O,·CHO_(2))。通过MS软件的Dmol^(3)模块,重点分析了主要燃烧产物的静电式分布和扩散特性。结果表明:内蒙古褐煤的燃烧过程包括多种复杂的物理化学相互作用;通过静电势分布和扩散特性分析发现,自由基在燃烧链反应中生成和消耗对燃烧过程的维持至关重要(特别是·OH和·H),电势分布显示出明显的高活性特征,扩散特性表现出高扩散性和高迁移性,表明高温环境下的扩散和反应活性对燃烧效率和链反应的延续起到了关键作用,进一步揭示高温可以有效促进自由基的生成和消耗,从而优化燃烧效率并减少污染物的生成。 展开更多
关键词 褐煤燃烧 大分子结构模型 REAXFF MD 模拟 高温燃烧 自由基动力学
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复合阻化剂阻化性能实验研究
3
作者 周西华 王艳美 +3 位作者 王程 白刚 戴凤威 李世琳 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第1期72-78,共7页
为研究复合阻化剂阻化性能,基于煤自燃热失重过程中的特征温度和吸放热量以及官能团变化规律开展热重和傅里叶红外光谱相关实验,选用神东补连塔矿22406工作面的煤样作为研究对象,研究在不同剂量下复合阻化剂对煤自燃过程中的TG、DTG、DS... 为研究复合阻化剂阻化性能,基于煤自燃热失重过程中的特征温度和吸放热量以及官能团变化规律开展热重和傅里叶红外光谱相关实验,选用神东补连塔矿22406工作面的煤样作为研究对象,研究在不同剂量下复合阻化剂对煤自燃过程中的TG、DTG、DSC以及官能团含量等变化特征。加入不同剂量的复合阻化剂分析煤自燃氧化过程中微观结构以及宏观放热特性。研究结果表明:复合阻化剂通过抑制煤低温氧化过程中关键活性基团的相对含量,延缓煤炭低温氧化进程,当含有0.1 mL KH560的复合阻化剂添加量为14 mL时,阻化效果最明显,其对2种活性基团的抑制程度为:含氧官能团(85.2%)>脂肪烃(84.8%)。在快速放热阶段,由于阻燃分子占据煤分子中的吸附位点,煤对复合阻化剂分子的吸附能力较大,对煤氧复合反应进程起到抑制作用,从而降低了放热效应;同时含量为14 mL(含0.1 mL KH560)阻化剂显著影响煤氧复合进程活化能的大小,放热量由3309 mW/mg降为2889 mW/mg,吸热量由21 mW/mg升为163 mW/mg。研究结果可为防治煤自燃致灾事故的理论研究提供参考。 展开更多
关键词 煤自燃 纳米氢氧化镁 阻化性能 傅里叶红外 热重
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京西地质构造对矿井动力灾害的影响 被引量：7
4
作者 兰天伟 张宏伟 +1 位作者 韩军 宋卫华 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期17-19,43,共4页
研究京西(燕山西段及北京西山地区)区域地质构造及其演化对煤层的赋存控制作用,对揭示京西煤矿矿井动力灾害发生的动力学背景具有重要意义。从京西煤田内矿井动力灾害发生的区域构造背景入手,结合构造应力场分布特征,利用地质动力区划... 研究京西(燕山西段及北京西山地区)区域地质构造及其演化对煤层的赋存控制作用,对揭示京西煤矿矿井动力灾害发生的动力学背景具有重要意义。从京西煤田内矿井动力灾害发生的区域构造背景入手,结合构造应力场分布特征,利用地质动力区划构造凹地反差强度评价方法,对具备发生动力灾害条件的矿井给出量化评价指标。通过分析确定,京西煤田开采矿井具备发生矿井动力灾害的动力环境,这对指导矿井安全开采具有现实意义。 展开更多
关键词 地质构造 燕山构造运动 矿井动力灾害 地质动力区划 构造凹地
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基于核磁共振技术不同煤样吸附CH4实验研究 被引量：3
5
作者 韩光 李东芳 +2 位作者 常利强 周西华 白刚 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期143-148,共6页
为研究CH4在高、中、低阶3种煤样(无烟煤、焦煤、长焰煤)中的吸附特性及分布规律,采用低场核磁共振技术在不同吸附时间、不同压力条件下分别进行不同煤样的吸附甲烷实验。从微观上分析时间效应、变质效应、压力效应对煤吸附CH4的影响规... 为研究CH4在高、中、低阶3种煤样(无烟煤、焦煤、长焰煤)中的吸附特性及分布规律,采用低场核磁共振技术在不同吸附时间、不同压力条件下分别进行不同煤样的吸附甲烷实验。从微观上分析时间效应、变质效应、压力效应对煤吸附CH4的影响规律及甲烷在煤上各个孔径阶段分布变化。结果表明:随着吸附时间的增大,3种煤样的吸附态T2谱振幅积分均增加,大小依次为无烟煤>焦煤>长焰煤,吸附速率呈先快后慢的趋势,而游离态的T2谱振幅积分和区间范围逐步减少;随着注气压力的增加,3种煤样的吸附态和游离态的T2谱振幅积分和区间范围逐渐增大,吸附态T2谱积分曲线符合等温吸附方程,游离态T2谱积分曲线与压力呈正相关;吸附态甲烷主要集中在微小孔中,游离态甲烷主要集中在大孔和裂隙中。 展开更多
关键词 核磁共振T2谱 吸附态甲烷 游离态甲烷 孔径分布 不同煤样
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煤层注热CO_(2)驱替CH_(4)特性实验研究 被引量：5
6
作者 姜延航 周露函 +3 位作者 白刚 周西华 刘天祥 马英杰 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期70-77,共8页
为研究注CO_(2)增产煤层气过程中注气温度对煤层渗透特性变化的影响,利用自主研发的CO_(2)置换驱替CH_(4)实验系统,在注气温度为40,50,60℃条件下进行CO_(2)置换驱替CH_(4)实验,定量分析置换驱替过程中出口气体流量、孔隙压力以及煤层... 为研究注CO_(2)增产煤层气过程中注气温度对煤层渗透特性变化的影响,利用自主研发的CO_(2)置换驱替CH_(4)实验系统,在注气温度为40,50,60℃条件下进行CO_(2)置换驱替CH_(4)实验,定量分析置换驱替过程中出口气体流量、孔隙压力以及煤层渗透率等变化规律。研究结果表明:在实验测试的40~60℃范围内,提高CO_(2)注入温度有助于产出更多的CH_(4)及封存CO_(2),CO_(2)注入温度越高,出口混合气体流量和CH_(4)气体流量越大,呈现出先升高后降低并趋于稳定的变化趋势,实验结束时置换体积比分别为2.704,2.741和2.595,注气温度为60℃时驱替效果较好,每产出单位体积的CH_(4)注入的CO_(2)量最少;煤层孔隙压力随注气时间呈现先逐渐上升后趋于平稳的变化趋势,逐渐趋近注气压力0.8 MPa;注CO_(2)置换驱替CH_(4)及提高CO_(2)注入温度会降低煤层的渗透性,注气温度恒定时,渗透率随注气时间增加呈现先逐渐降低后趋于平稳的变化规律,注气温度由40℃升至60℃时,渗透率从0.0171×10^(-15)m^(2)下降至0.0098×10^(-15)m^(2),降低幅度为34.50%~42.69%。 展开更多
关键词 置换驱替CH_(4) 温度 置换体积比 孔隙压力 渗透率
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复杂矿井通风网络快速等效简化算法 被引量：1
7
作者 贾进章 尚文天 +1 位作者 刘剑 邓立军 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期421-431,共11页
矿井通风网络等效简化技术是分析通风网络的有效工具。然而,随着矿井通风网络中分支数量的增加,通风网络的复杂性也在不断增加,传统的等效简化算法难以保持精度和计算速度。针对这些问题,提出一种复杂矿井通风网络的快速等效简化算法。... 矿井通风网络等效简化技术是分析通风网络的有效工具。然而,随着矿井通风网络中分支数量的增加,通风网络的复杂性也在不断增加,传统的等效简化算法难以保持精度和计算速度。针对这些问题,提出一种复杂矿井通风网络的快速等效简化算法。该算法通过图论中的强连通块算法快速检测网络中的单向回路,并通过改进等效简化子网的判定公式,避免了对单向回路的错误等效简化;通过节点的出入度规律与分支的流出流入节点提出了局部串并联子网等效简化策略,从而实现对网络中不包含角联结构的串联和并联等效子网的快速等效简化;基于等效子网节点对出入分支的风量平衡规律,提出对网络中需进行深度搜索的节点对集合的优化策略,通过减少不必要的节点对深度搜索,来提高简化过程的精度和效率。首先通过具有100个分支与71个节点构成的矿井通风网络展示了所提算法的具体简化过程,验证了其有效性。然后通过对10个真实矿井通风网络的实证测试表明,所提的2种优化策略都提升了传统算法的性能,对于100~1001条分支的实际矿井通风网络,与传统算法相比,所提算法在增加等效简化完全性的同时,将以秒为单位的网络等效简化时间数量级自(10,10^(3))降低至(10^(-2),1)。 展开更多
关键词 矿井通风网络 等效简化 时间复杂度 单向回路 局部串并联子网 节点出入分支风量
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瓦斯爆炸抑制研究进展及发展趋势 被引量：3
8
作者 贾进章 田秀媛 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第1期95-107,共13页
为有效控制和减小瓦斯爆炸事故造成的破坏性影响,不断完善抑爆理论体系,对瓦斯爆炸特性、抑爆材料和抑爆机理等方面的研究现状进行了综述和探讨。在瓦斯爆炸特性研究方面,主要总结了初始条件(瓦斯体积分数、煤尘的参与、点火源位置及点... 为有效控制和减小瓦斯爆炸事故造成的破坏性影响,不断完善抑爆理论体系,对瓦斯爆炸特性、抑爆材料和抑爆机理等方面的研究现状进行了综述和探讨。在瓦斯爆炸特性研究方面,主要总结了初始条件(瓦斯体积分数、煤尘的参与、点火源位置及点火能、试验管道类型及属性、其他可燃气体组分及含量)对爆炸特性的影响。从惰性气体、细水雾、粉体、多孔介质、卤化烃和协同抑爆六个方面总结了瓦斯抑爆材料和抑爆机理的研究进展。分析发现,抑爆机理主要包括物理惰化、蒸发吸热、抑爆剂分解吸热、吸附自由基、消耗自由基、协同作用等。提出了当前抑爆材料的局限性并给出了改进建议,将光学诊断技术、分子动力学、化学动力学和流体动力学的研究手段结合是揭示抑爆机理的发展趋势,抑制多元混合气体爆炸的研究及揭示抑制多元混合气体爆炸机理的研究有待深入,贴合实际矿井管路结构的试验研究设备对工程应用更具指导性。 展开更多
关键词 安全工程 瓦斯爆炸 抑爆机理 抑爆材料 抑爆设备
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惰气氛围影响煤中活性基团氧化反应的试验和模拟研究
9
作者 高飞 白企慧 +2 位作者 周西华 白刚 张勋 《煤炭学报》 北大核心 2025年第9期4361-4372,共12页
为了研究惰气氛围对煤中活性基团氧化的影响规律及惰化机理,以水峪(SY)烟煤和模型化合物为研究对象,采用程序升温和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)试验与量子化学计算相结合的方法,从试验和模拟2个方面比较惰气对煤中不同活性基团氧化抑制... 为了研究惰气氛围对煤中活性基团氧化的影响规律及惰化机理,以水峪(SY)烟煤和模型化合物为研究对象,采用程序升温和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)试验与量子化学计算相结合的方法,从试验和模拟2个方面比较惰气对煤中不同活性基团氧化抑制效果的差异,并揭示CO_(2)和N_(2)对煤中活性基团与O_(2)反应的惰化机理。结果表明:CO_(2)相比N_(2)能更加有效地惰化煤中活性官能团的氧化反应,减少煤中含氧官能团的生成。温度越高,2种气氛对活性基团氧化反应的惰化效果越趋于一致,2种气氛对含氧官能团氧化过程的惰化效果差异较大,对脂肪烃氧化过程的惰化效果差异较小。CO_(2)和N_(2)均会降低基团中活性H原子的反应活性,改变个别活性基团亲核反应活性位点的位置,并且CO_(2)降低活性H原子反应活性的效果比N_(2)更显著。其中,N_(2)对烷烃与O_(2)发生化学吸附的影响较大,而CO_(2)对含氧官能团与O_(2)发生化学吸附的影响较大。2种气氛无论是抑制还是促进活性基团的氧化反应,CO_(2)与活性基团相互作用后的体系发生氧化反应的可能性相比于N_(2)均更低,放热量均更小。惰气种类对含氧官能团与O_(2)发生化学吸附和氧化反应的影响较为显著,对脂肪烃的影响较小。因此,CO_(2)和N_(2)对煤自燃惰化效果的差异与煤中官能团的种类和温度密切相关,在煤矿井下惰性气体防火技术中,应根据煤中官能团的种类、组成和现场温度综合评定惰气种类。 展开更多
关键词 惰气氛围 煤氧化 活性基团 抑制效果 惰化机理
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CO_(2)抑制煤氧反应关键基团变化规律及相关性研究
10
作者 周西华 李世琳 +2 位作者 白刚 曹宇 王艳美 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第9期351-361,共11页
为研究加入CO_(2)后对煤与氧气反应的影响,通过分析煤中活性基团的相对含量变化规律,得出受CO_(2)条件影响最大的活性基团。以张家峁矿煤样为研究对象,试验采用CO_(2)气氛,选择温度为100~200℃的煤样进行傅里叶变换红外试验,探究不同体... 为研究加入CO_(2)后对煤与氧气反应的影响,通过分析煤中活性基团的相对含量变化规律,得出受CO_(2)条件影响最大的活性基团。以张家峁矿煤样为研究对象,试验采用CO_(2)气氛,选择温度为100~200℃的煤样进行傅里叶变换红外试验,探究不同体积分数CO_(2)气氛下各种活性基团相对含量的变化规律。基于灰色关联性分析CO_(2)与活性基团间的相关性,研究因CO_(2)体积分数升高影响的关键官能团类型。结果表明:在加入CO_(2)的影响下,各官能团的红外谱图相较空气条件下结果峰面积呈现不同的变化特点,其中随温度的升高,羟基体现为减少趋势,其中以羟基自缔合氢键及羟基-π氢键为代表的分子内氢键减少较为明显;脂肪烃中甲基、亚甲基的伸缩振动先微量增加后减少,变角振动则体现为持续减少趋势;含氧官能团中羰基、醚键和羧酸均体现为增加趋势;芳香烃中主要体现在3取代、5取代增加较为明显,芳香环中C=C伸缩振动随温度呈现减少趋势;针对活性基团相对含量变化分析得出各活性基团相对含量变化虽有所差异,但是在不同CO_(2)体积分数的试验条件下各活性基团变化趋势基本一致。说明通入不同体积分数CO_(2)并未改变煤中官能团的反应历程,由关联性分析结果得出加入CO_(2)对煤氧反应官能团影响顺序为:含氧官能团>羟基>脂肪烃>芳香烃。 展开更多
关键词 煤自燃 CO_(2)防灭火 活性基团 相关性 灰色关联分析法
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CO 2封存过程煤分子结构演化规律的光谱研究
11
作者 高飞 林菀 +4 位作者 贾喆 白企慧 刘婧 王一凡 李伟英 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第6期1791-1800,共10页
为研究CO_(2)封存于不可开采煤层后对煤的孔隙结构和分子结构造成的影响,采用低温液氮吸附、低温CO_(2)吸附、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)实验,探究了煤吸附不同压力CO_(2)后的孔隙结构、表面官能团、微晶... 为研究CO_(2)封存于不可开采煤层后对煤的孔隙结构和分子结构造成的影响,采用低温液氮吸附、低温CO_(2)吸附、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)实验,探究了煤吸附不同压力CO_(2)后的孔隙结构、表面官能团、微晶结构及大分子结构的演变规律。结果表明:煤吸附CO_(2)后微孔的累积比表面积与累积孔体积呈减小趋势,介孔、大孔的累积比表面积与累积孔体积呈增大趋势,微孔的平均孔径整体增大,孔隙结构中微孔向介孔和大孔的方向转变。同时煤芳香烃总体含量减少,芳香层间距d 00_(2)增加,微晶堆积高度L_(c)、晶体堆叠平均层数n、芳香度f_(a)减小,含氧官能团与羟基含量升高,—CH_(2)—含量减小,—CH_(3)含量小幅度升高,CH_(3)/CH_(2)值升高,说明煤吸附CO_(2)后大芳香结构向小芳香结构发展,芳环上的支链逐渐变短且增多,芳香微晶结构被破坏,芳香层堆积的更加松散,导致晶体化程度减小。随着煤吸附CO_(2)压力的升高,D峰和G峰的峰位差d(G-D)减小,强度比I_(D)/I_(G)、D峰半峰宽(FWHM-D)、G峰半峰宽(FWHM-G)与W_(D)/W_(G)值增加,代表缺陷结构的峰面积比A_(S)/A_(total)、A_(S)/A_(D)、A_(D)/A_(G)、A_((GR+VL+VR))/A_(D)值也均增大,这说明煤吸附不同压力的CO_(2)后,煤中大分子结构发生胀裂,石墨结构占比减少且杂质结构占比增加,煤结构整体上朝无序化增强的方向发展。研究结果可为CO_(2)地质封存技术提供理论支撑。 展开更多
关键词 碳封存 孔隙结构 大分子结构 傅里叶红外光谱 X射线衍射 拉曼光谱
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矿尘抑制剂抗风性能评价指标及应用
12
作者 韩方伟 许满萍 +4 位作者 李伟 朱霖玲 马亮 王佳 范思萌 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第2期285-291,共7页
为准确有效评估矿尘抑制剂的抗风性能,采用单位质量抑尘剂平均风损率、平均抑尘率及临界有效质量3个评价参数,通过控制风速、吹蚀时间、吹蚀角度以及抑尘剂喷洒质量开展煤样风蚀模拟实验。结果表明:随着风速的增加,纯水和抑尘剂的单位... 为准确有效评估矿尘抑制剂的抗风性能,采用单位质量抑尘剂平均风损率、平均抑尘率及临界有效质量3个评价参数,通过控制风速、吹蚀时间、吹蚀角度以及抑尘剂喷洒质量开展煤样风蚀模拟实验。结果表明:随着风速的增加,纯水和抑尘剂的单位质量抑尘剂平均风损率呈上升趋势,单位质量抑尘剂平均抑尘率呈明显下降趋势;随吹蚀时间延长,纯水和单位质量抑尘剂平均风损率呈上升趋势,单位质量抑尘剂平均抑尘率呈缓慢下降趋势;随着吹蚀角度的增加,单位质量抑尘剂平均风损率呈先下降后上升的趋势,在60°时达到最低,单位质量抑尘剂平均抑尘率先上升后下降;当抑尘剂喷洒质量达到临界有效质量时,抑尘效果最佳。 展开更多
关键词 抑尘剂 抗风性能 平均风损率 平均抑尘率 临界有效质量
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基于吸引-排斥算法的精准分风方案决策
13
作者 倪景峰 陈敦炜 刘玉娇 《工矿自动化》 北大核心 2025年第4期28-35,43,共9页
为解决井下生产作业过程中由于矿井通风设施和风网结构变化导致的通风系统分支风量波动,进而引发的用风地点风量不足问题,提出了一种基于吸引-排斥算法(AROA)的精准分风方法。以通风机功耗最小化为优化目标,工作面与备用面的需风量为约... 为解决井下生产作业过程中由于矿井通风设施和风网结构变化导致的通风系统分支风量波动,进而引发的用风地点风量不足问题,提出了一种基于吸引-排斥算法(AROA)的精准分风方法。以通风机功耗最小化为优化目标,工作面与备用面的需风量为约束条件,建立矿井通风系统数学模型。采用AROA,通过精准调控通风机及井下既有通风设施,迭代生成优化解。优化过程中,融合改进布朗运动、三角函数变换、随机解选择机制与记忆型局部搜索算子,对候选解实施动态筛选与精准调优,最终实现通风运行成本最优的精准分风方案。性能测试结果表明:与遗传算法(GA)、模拟退火-改进粒子群算法(SA-IPSO)和单调盆地跳跃算法(MBH)相比,AROA在综合寻优性能方面优势显著;在求解Ackley函数时,其获取最优解与平均最优解所经历的迭代次数均少于GA,SA-IPSO和MBH。实例分析结果表明:采用基于AROA的精准分风算法所确定的精准分风方案后,风窗面积调节量达50.4%;左翼通风机功率从131.72 kW降至97.95 kW,降幅达25.6%;右翼通风机功率从188.22 kW降至146.62 kW,降幅达22.1%;总节能率达23.56%。某煤矿实际应用结果表明:采用基于AROA的精准分风算法所确定的精准分风方案后,通风机风量降低了11.2%,通风机风压下降了10.1%,功率降低了20.7%。 展开更多
关键词 矿井通风 精准分风 吸引-排斥算法 分窗面积 通风机风压 通风机分量
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不同变质程度煤微晶结构演化特征及无机矿物组分研究
14
作者 贾进章 邢迎欢 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第11期3294-3300,共7页
为了研究不同变质程度煤的微晶结构演化特征及无机矿物成分的相对含量,通过X射线衍射(XRD)实验对四种不同变质程度的煤进行表征,并进行了相分析和微晶结构参数计算。基于前人成果,研究了全煤级煤的微晶结构参数演化规律,并探讨了煤微晶... 为了研究不同变质程度煤的微晶结构演化特征及无机矿物成分的相对含量,通过X射线衍射(XRD)实验对四种不同变质程度的煤进行表征,并进行了相分析和微晶结构参数计算。基于前人成果,研究了全煤级煤的微晶结构参数演化规律,并探讨了煤微晶结构的演化机制。研究表明:煤微晶结构参数随镜质组反射率呈非线性阶跃变化,煤的基本结构单元由“涡层状”逐渐转变为平直的石墨化结构,这种结构转变经历了从渐变到突变的转化。R_(o,max)在0%~0.6%,煤的微晶结构参数几乎不变,煤阶演化相对缓慢。R_(o,max)在0.6%~1.3%,进入快速演化阶段,脂肪族、含氧官能团迅速脱落,形成大量活性位点,芳构化几率增加。R_(o,max)在1.3%~2.4%,煤的延展度和堆垛高度的发育滞后于面网间距。反射率在2.4%~3.3%,纵向发育和生长基本停止,煤中类石墨微晶由“高瘦”变为“扁平”。R_(o,max)为3.3%~4.6%,含杂原子且缺陷的不规则芳香层片发生解构与重排。R_(o,max)大于4.6%时,芳香层片紊乱与缺陷大幅消除,大尺寸且高平整度片层平行堆叠,煤基本结构单元呈无序芳香碳与有序石墨微晶共存状态。 展开更多
关键词 X射线衍射 煤阶演化 微晶结构 无机矿物 演化机理
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长短期记忆网络在隧道火灾实时致灾态势预测中应用研究
15
作者 贾进章 陈佳琦 陈怡诺 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第4期1298-1309,共12页
针对隧道火灾过程中高温烟气对人员避灾的威胁,为实现隧道火灾有效控制,及时提供隧道火灾实时救援决策,提出了一种试验测量和人工智能相结合的方法,基于温度传感器和长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络对烟气温度进行实时预... 针对隧道火灾过程中高温烟气对人员避灾的威胁,为实现隧道火灾有效控制,及时提供隧道火灾实时救援决策,提出了一种试验测量和人工智能相结合的方法,基于温度传感器和长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络对烟气温度进行实时预测。首先,通过1∶20小面积火灾试验收集不同工况下的温度数据,然后,采用LSTM模型从试验火灾数据库中学习、训练,并进行不同火源类型测试,发现该算法模型可以很好地预测隧道内温度分布。对模型的预测能力进行测试,测试结果表明,预测结果精度高,相对误差在±10%内。与反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)模型进行比较,测试误差均值降低3.85百分点,对比效果明显,满足隧道火灾实时态势检测需要,为隧道火灾事故的应急救援建立了较为新颖的智能预测方法。 展开更多
关键词 安全工程 隧道火灾 长短期记忆网络 烟气温度 实时预测
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组合抑爆对管网内甲烷爆炸试验研究及抑爆机理分析
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作者 贾进章 张先如 吴汶芮 《振动与冲击》 北大核心 2025年第10期19-29,共11页
在矿井作业以及天然气运输作业中,甲烷爆炸后产生的冲击波与火焰波所带来的危害较大,为减少爆炸对生命安全和财产安全的损害,该研究在自行搭建的管网系统中利用多孔泡沫铁镍可填充性,将多孔泡沫铁镍与粉体进行组合,通过管网内抑爆试验... 在矿井作业以及天然气运输作业中,甲烷爆炸后产生的冲击波与火焰波所带来的危害较大,为减少爆炸对生命安全和财产安全的损害,该研究在自行搭建的管网系统中利用多孔泡沫铁镍可填充性,将多孔泡沫铁镍与粉体进行组合,通过管网内抑爆试验研究得到多孔泡沫铁镍与粉体最佳组合,利用粉体热解特性与Materials Studio软件分析磷酸二氢铵(NH4H2PO4)微观抑制甲烷爆炸机理。试验结果表明:30ppi孔径的多孔泡沫铁镍与70 g NH_(4)H_(2)PO_(4)粉体可以有效地抑制管网内甲烷爆炸,最大可使管网内甲烷爆炸压力峰值降幅达82.5%;使得各支路火焰传播速度分别降至10.01 m/s、10.99 m/s、11.78 m/s、9.78 m/s;可使各支路温度峰值分别降至359 K、341 K、324 K、337 K。多孔泡沫铁镍与NH4H2PO4抑制甲烷爆炸的机理主要物理抑制体现在两者吸热反应中,化学抑制体现在铵根离子受热发生分解,并释放出大量活性基团捕获甲烷爆炸中的关键自由基,降低甲烷爆炸过程所需的自由基浓度。 展开更多
关键词 管网系统 甲烷爆炸 抑爆机理 组合抑爆
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阴⁃非离子复合溶液对烟煤润湿性影响及微观机理研究
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作者 荆德吉 鲍春花 +3 位作者 葛少成 孟祥曦 杨殿才 刘晓南 《煤炭转化》 北大核心 2025年第5期61-69,共9页
为了探讨阴-非离子复合溶液对烟煤的润湿性影响和微观机理,选择阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和非离子表面活性剂椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(CDEA)为研究对象,通过润湿实验对单一表面活性剂和复合表面活性剂溶液的润湿性进行研究... 为了探讨阴-非离子复合溶液对烟煤的润湿性影响和微观机理,选择阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和非离子表面活性剂椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(CDEA)为研究对象,通过润湿实验对单一表面活性剂和复合表面活性剂溶液的润湿性进行研究;利用分子动力学计算水/煤、水/表面活性剂/煤体系的相互作用,并对模拟结果展开相对浓度分布、均方位移和相互作用能分析。结果表明:溶液表面张力及其在煤上的润湿角随溶液质量分数增大而减小,两种单一表面活性剂均在质量分数为0.05%后趋于稳定,0.05%质量分数下SDBS-CDEA复配溶液的表面张力及润湿角均低于单一表面活性剂;相较于单一表面活性剂体系,SDBS-CDEA体系中水分子相对浓度分布起点最靠前,水与煤的相对浓度分布曲线重叠面积最大,表面活性剂在煤表面的相对浓度最高,且此体系下水分子扩散系数降低了27.87%,体系中水与煤的相互作用能也最大,为-406.273 kJ/mol,有效地解决了烟煤亲水性差、润湿困难的问题。研究结果可为抑尘剂的选择和研发提供理论参考。 展开更多
关键词 分子动力学 烟煤 阴-非离子复合溶液 润湿性 表面活性剂
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石灰石矿区潜在滑移区早期识别与形变特征分析 被引量：2
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作者 董建军 杨明甫 +1 位作者 冯晓硕 姜浩 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第1期132-140,共9页
为实现矿区安全稳定运营,采用合成孔径雷达干涉测量技术获取矿区地表形变信息,利用热点分析法识别潜在滑移区,通过特征点形变时间序列分析边坡形变状态,根据滑坡体积-几何参数幂律关系判别潜在滑移区规模等级。结果表明:矿区大部分位置... 为实现矿区安全稳定运营,采用合成孔径雷达干涉测量技术获取矿区地表形变信息,利用热点分析法识别潜在滑移区,通过特征点形变时间序列分析边坡形变状态,根据滑坡体积-几何参数幂律关系判别潜在滑移区规模等级。结果表明:矿区大部分位置形变速率接近于0,结合热点分析法最终识别出3处潜在滑移区;P_(3)、P_(4)最大时序形变分别为-17.6 mm、-84.9 mm,表明2号潜在滑移区发生不均匀形变;降雨对2号潜在滑移区边坡有一定抬升作用,对排土场边坡形变产生短期加速作用,各潜在滑移区及排土场边坡长期形变均未表现出明显加速趋势;1、2、3号潜在滑移区规模级别分别为巨型、大型、大型,3号潜在滑移区及排土场边坡下方存在居住区、拉林铁路及雅鲁藏布江,应加强该区域的监测与防护措施。 展开更多
关键词 安全工程 潜在滑移 热点分析 早期识别 形变特征
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复配表面活性剂润湿烟煤的协同作用研究 被引量：1
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作者 雷淼 荆德吉 +3 位作者 佟林全 樊晶光 贾鑫 刘建华 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第3期159-168,共10页
为解决煤矿粉尘污染治理中传统的喷雾技术治理效果不太理想、喷雾降尘性能较低的问题,选取十二烷基硫酸钠(SDS)、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(CDEA)和椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)3种表面活性剂,首先通过接触角试验宏观分析表面活性剂的润湿... 为解决煤矿粉尘污染治理中传统的喷雾技术治理效果不太理想、喷雾降尘性能较低的问题,选取十二烷基硫酸钠(SDS)、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(CDEA)和椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)3种表面活性剂,首先通过接触角试验宏观分析表面活性剂的润湿性,再结合分子动力学模拟以及量子化学分析,从微观角度研究单一/复配后表面活性剂对烟煤的影响作用机制。结果表明:单一表面活性剂中SDS接触角最小,分子轨道能量差最大,更易与水分子形成较高强度的氢键;复配表面活性剂均表现出优于单一表面活性剂的烟煤润湿性,非离子与阴离子或两性离子活性剂复配时接触角更小,接触角降低速率也远大于单溶液,协同增效作用更突出;CDEA+CAB-35(4∶2)体系中水与表面活性剂形成更多较高强度的氢键,活性剂分子相互牵引形成紧密的吸附层,吸引水分子浸润煤尘表面,煤尘润湿性能力最佳。 展开更多
关键词 表面活性剂 润湿 烟煤 协同作用 分子动力学
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基于LDA的均直巷道断面突扩风速分布规律实验研究 被引量：23
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作者 刘剑 宋莹 +3 位作者 李雪冰 白崇国 邓立军 吴刚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期892-898,共7页
风速分布是计算井下巷道瓦斯、火灾气体、粉尘运移规律,温度、湿度分布,传热传质过程的基础,对风速传感器布置及测风仪表研制具有重要意义。针对传统的接触式瞬时速度测量方法的局限性,采用非接触式激光多普勒测速仪（LDA）对均直巷道... 风速分布是计算井下巷道瓦斯、火灾气体、粉尘运移规律,温度、湿度分布,传热传质过程的基础,对风速传感器布置及测风仪表研制具有重要意义。针对传统的接触式瞬时速度测量方法的局限性,采用非接触式激光多普勒测速仪（LDA）对均直巷道的稳定流动及断面突扩后风流状态进行实验测试。在平均风速为4 m/s左右的条件下,得出即使是均直巷道的稳定流动,其瞬时风速的大小及方向也呈现极度的湍流脉动性,平均脉动幅度可达平均风速值的33%左右,测点风速大小及风向均服从正态高斯分布;在突扩区域有大涡存在,漩涡区风流方向极不规则,各向均有分布,其风速平均绝对值在0.1-0.2 m/s波动,表明井下工程测风可有条件地忽略湍流大涡区域。受突扩影响均直巷道断面风速分布呈近似均等的动态的波浪线分布而非拟抛物线型,壁面光滑的实验巷道边界层厚度在5 mm左右,风速以跃迁方式＂突变＂达到均值。实验表明,传统的测风原理及方法仅能满足一般的工程需要,但是不能满足以湍流为特征的巷道瓦斯、火灾气体、粉尘运移规律,温度、湿度分布,传热传质等过程的计算要求。 展开更多
关键词 LDA 巷道断面 突扩 风速分布 湍流 脉动
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