检索结果-内蒙古大学图书馆

采矿与安全工程学报 2025年第2期42卷 472-486页

作者：齐消寒刘晓东马恒刘忠桦谢文坤张颖辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105

为研究饱水煤样在受到急速冷热冲击后的三轴力学性质演化及渗流特征,采用非接触式数字图像技术开展不同处理条件下煤样的三轴加载试验。研究结果表明:自然状态下恢复常温的煤样表面变化不大,经过微波处理后,表面变化明显,并出现衍生裂隙... 详细信息

为研究饱水煤样在受到急速冷热冲击后的三轴力学性质演化及渗流特征,采用非接触式数字图像技术开展不同处理条件下煤样的三轴加载试验。研究结果表明:自然状态下恢复常温的煤样表面变化不大,经过微波处理后,表面变化明显,并出现衍生裂隙;随着微波功率的提高,试件的抗压强度和弹性模量降低,泊松比提高,试件横向变形能力增强,普氏系数降低,煤体硬度降低,损伤因子增大,内部损伤增多,其中800 W微波影响程度最大。试件的压密阶段占比减少,弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段延长,其中破坏阶段最为明显,且破坏后的曲线逐渐变得平缓,证明破坏后仍能维持破坏应力,而不是瞬间破碎导致应力断崖式下降,呈现出一种小应力-大形变的状态,相同压力环境下可达到更好的破坏效果。试件受剪切力影响更加明显,应力角点最终趋向于“双扇形”分布,随微波功率增大效果显著,同时试件破坏由内向外扩散,试件破碎状态由大块占据主体逐渐变化为小块、颗粒状及粉末状占比增多。加入微波后,渗透率变化明显,利用200 W微波处理后,相比于自然恢复的煤样,渗透率增幅为52.67%;功率增加到400和600 W后,渗透率增幅为243.81%和394.25%;对于800 W微波,提升幅度最大,渗透率增幅为886.28%,提升近9倍,增透效果最为显著。研究结果可为提高低渗透率煤层的渗透效果提供一种急速冷热冲击的新方法,对提高井下瓦斯抽采效率具有重要意义。

关键词：非接触式数字图像处理液氮处理微波不同功率受载煤体渗透率

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复杂矿井通风网络快速等效简化算法

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煤炭学报 2025年第1期50卷 421-431页

作者：贾进章尚文天刘剑邓立军辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105

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。... 详细信息

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)。

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

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安全与环境学报 2025年第1期25卷 95-107页

作者：贾进章田秀媛辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105

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... 详细信息

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。

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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涉采煤沉陷区风电场地SBAS In SAR监测与沉降风险评价研究

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安全与环境学报 2025年第5期 1732-1742页

作者：董建军郭雅雯张莹辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室

为探明辽宁省南票区某风电项目拟建场地的安全稳定性,采用短基线集合成孔径雷达干涉测量（Small Baseline SubsetInterferometric Synthetic Aperture Radar,SB AS-InSAR）研究南票区2017—2023年的43景Sentinel-1A数据,精细化分析拟建场地4个风机代表点位的时序形变演化规律,并进行安全稳定性监测与风险评价。结果表明,采煤沉陷区风电场地的最大形变值为-63.97 mm,最大时序形变速率为-30.75 mm/a,最大倾斜为0.44 mm/m,最大曲率为0.003 mm/m2,形变速率呈下降状态,各类移动变形在趋势上逼近稳定。结合SBAS-InSAR的监测结果,分析风机点位服役年限内的沉降值,最大预测沉降值为-13.14 mm。根据沉降风险评价分析可知,采煤沉陷区风电场地处于稳定状态,风电场地地基基础处于安全状态,采煤沉陷区沉降对风电机组的影响程度小,综合考虑3种指标,采煤沉陷区风电场地沉降风险等级为低,具有建设风电光伏发电基地的可行性。

关键词：安全工程采煤沉陷区短基线集合成孔径雷达干涉测量时间序列监测沉降风险评价

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液态CO_(2)冻融煤体变形损伤特性研究

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煤炭学报 2025年第2期50卷 1003-1016页

作者：白刚王亚东苏俊周忠杰范超军陈军典辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学矿山热力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 辽宁省物测勘查院有限责任公司辽宁沈阳110031

改善煤层透气性是提高煤层瓦斯高效抽采的常用方法,利用液态CO_(2)为压裂介质冻融煤体是改善煤层透气性的方法之一。液态CO_(2)通过对煤体造成变形损伤改变煤层透气性,深入研究液态CO_(2)冻融煤体变形损伤特性,是揭示液态CO_(2)致裂增... 详细信息

改善煤层透气性是提高煤层瓦斯高效抽采的常用方法,利用液态CO_(2)为压裂介质冻融煤体是改善煤层透气性的方法之一。液态CO_(2)通过对煤体造成变形损伤改变煤层透气性,深入研究液态CO_(2)冻融煤体变形损伤特性,是揭示液态CO_(2)致裂增透煤体强化瓦斯抽采机制的基础。采用物理实验方法,基于自主研发的液态CO_(2)冻融煤体实验系统,开展液态CO_(2)冻融条件下煤体变形损伤特性实验,监测冻融过程中煤样表面温度、应力、应变及罐体压力参数,分析液态CO_(2)冻融对煤体应力、应变的影响规律及罐中CO_(2)相态特征,探究液态CO_(2)冻融过程中热应力、水−冰相变冻胀力及汽化膨胀力对煤体造成的变形损伤贡献程度,揭示液态CO_(2)冻融的三重复合应力对煤体造成变形损伤的机制。研究结果表明:液态CO_(2)冻融煤样体积应变呈现先下降后上升的“U”字型变化趋势,低温冻结阶段煤基质发生收缩变形,融化阶段煤基质收缩变形逐渐恢复,最终形成了不可恢复的变形,总体表现为煤基质收缩变形与应变恢复2个阶段。实验过程中CO_(2)相态呈现气态−液态(气−液共存)−气态的变化趋势,液态CO_(2)冻融过程包括进液、冻结、缓慢卸压及室温融化4个阶段,对应煤样变形特征表现为冻缩变形、冻缩+冻胀+吸附膨胀变形、变形恢复及受热膨胀变形。非密封干燥煤样、密封干燥煤样及非密封饱水煤样的最小应变值绝对值分别为10056.636×10^(−6)、11480.186×10^(−6)、7881.893×10^(−6),残余应变分别为270.191×10^(−6)、154.869×10^(−6)、2033.636×10^(−6),胀缩率分别为2.686%、1.349%、25.801%。液态CO_(2)冻融复合应力作用对煤样造成的总变形损伤量为2033.636×10^(−6),热应力、汽化膨胀力及水−冰相变冻胀力分别造成的变形损伤量为154.869×10^(−6)、115.322×10^(−6)、1763.445×10^(−6),分别占总变形损伤量的7.615%、5.671%与86.714%,水−冰相变冻胀力占据主导地位。随着煤样含水率增加,煤体最小应变值绝对值降低,残余应变增加,水冰相变冻胀力占比增加。研究结果从煤样变形的角度阐明了液态CO_(2)冻融煤体变形损伤机理,丰富了液态CO_(2)致裂增透煤体强化瓦斯抽采技术体系。

关键词：煤层气液态CO_(2)冻融变形损伤 CO_(2)相态转换复合应力

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过碳酸钠脱除煤中硫的反应参数优化及机理研究

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安全与环境学报 2025年第05期 1979-1986页

作者：高飞张子琪贾喆张芸鸣辽宁工程技术大学安全科学与工程学院矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室

为寻找一种适用于煤炭脱硫的高效、环保型氧化剂,研究对过碳酸钠的脱硫效果、最佳反应条件及反应机理进行了探究,并采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱及离子色谱等测试揭示了过碳酸钠脱硫反应的机理。研究结果显示:... 详细信息

为寻找一种适用于煤炭脱硫的高效、环保型氧化剂,研究对过碳酸钠的脱硫效果、最佳反应条件及反应机理进行了探究,并采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱及离子色谱等测试揭示了过碳酸钠脱硫反应的机理。研究结果显示:过碳酸钠可以有效降低煤的全硫质量分数,较相同浓度的过氧化氢其脱硫效果更显著。随着过碳酸钠浓度的增加、反应温度的升高、反应时间的延长,脱硫率均呈先上升后趋于平缓的趋势。当过碳酸钠反应浓度为0.4 mol/L、反应温度为30℃、反应时间为60 min时,脱硫率最高可达22.98%。过碳酸钠不仅能脱除煤中无机硫分,还能使煤中含硫键断裂,从而有效脱除煤中的有机硫。脱硫后煤中硫铁矿的含量有所下降,硫醇、硫醚含量显著减少,(亚)砜含量显著增加,且溶液中检测到了硫酸根离子,表明过碳酸钠能将硫铁矿等无机硫氧化成可溶性硫酸盐硫,将硫醇、硫醚、噻吩等有机硫氧化成(亚)砜、硫酸盐等高价态产物。研究结果为氧化脱硫法的工业应用提供了理论基础。

关键词：环境工程学煤炭脱硫过碳酸钠单因素试验法反应机理

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无烟煤聚集态分子模型的构建与验证

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煤炭转化 2025年第1期48卷 1-11页

作者：李金雨李懿欣纪和王永军张河猛王伟业辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室(辽宁工程技术大学) 辽宁葫芦岛125105

深入探究煤聚集态分子的结构特征对于理解煤的化学性质具有重要意义。以贵州林华煤为研究对象,利用工业分析、元素分析、固体核磁共振碳谱(^(13)C-NMR)分析、傅立叶红外光谱(FTIR)分析和X射线光电子能谱(XPS)分析等方法并结合ChemDraw... 详细信息

深入探究煤聚集态分子的结构特征对于理解煤的化学性质具有重要意义。以贵州林华煤为研究对象,利用工业分析、元素分析、固体核磁共振碳谱(^(13)C-NMR)分析、傅立叶红外光谱(FTIR)分析和X射线光电子能谱(XPS)分析等方法并结合ChemDraw绘图软件得出了煤聚集态分子模型,最终采用实验测试与数值模拟相结合的手段验证了分子结构的合理性。结果表明:该煤样中的碳元素主要以芳香碳为主,芳环桥碳与周碳含量之比为0.33;氧元素主要以醚、酚、羧基、羰基等形式存在,氮元素主要以吡啶和吡咯形式存在,硫元素主要以砜型硫、亚砜和噻吩形式存在。构建了林华煤大分子平面结构模型,其分子式为C_(212)H_(156)O_(9)N_(2)S_(3),其中芳香结构单元包括1个苯环、6个萘环、2个菲环、2个蒽环、1个四元芳香环、1个五元芳香环、1个吡啶、1个吡咯、1个噻吩。利用Material Studio软件对煤大分子结构模型进行分子力学及分子动力学优化,得到林华煤聚集态分子模型,对优化后的模型进行密度校验、孔隙特征校验和甲烷吸附测试,证明了该模型的合理性。

关键词：煤结构聚集态模型分子模拟结构优化动力学模拟

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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

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安全与环境学报 2025年第1期25卷 132-140页

作者：董建军杨明甫冯晓硕姜浩辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105

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... 详细信息

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。

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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利用拉丁超立方与相关性采样的通风系统仿真不确定研究

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安全与环境学报 2025年第3期25卷 1016-1025页

作者：曹鹏刘剑辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105

为降低数字通风系统仿真不确定性给智能通风决策带来的安全隐患,基于巷道风阻系数获取过程中存在的不确定性,同时考虑相同支护巷道间的相关性,提出了一种结合全局模拟的拉丁超立方采样(Latin Hypercube Sampling,LHS)技术和关注局部相... 详细信息

为降低数字通风系统仿真不确定性给智能通风决策带来的安全隐患,基于巷道风阻系数获取过程中存在的不确定性,同时考虑相同支护巷道间的相关性,提出了一种结合全局模拟的拉丁超立方采样(Latin Hypercube Sampling,LHS)技术和关注局部相关性的多维变量精确采样技术的数字通风系统不确定性分析方法。LHS随机模拟生成多维独立标准正态分布初始变量;利用乔莱斯基分解法分解风阻系数间协方差矩阵求得相关性变换矩阵;线性组合初始变量与变换矩阵生成具有相关性的风阻系数随机变量;随机变量作为数字通风系统的输入参数;解算风量和风压,统计仿真结果。结合实际生产矿井通风系统进行分析,结果表明:风阻系数的不确定性对数字通风系统仿真结果有显著影响;当不考虑相关性且风阻系数的变异系数为15%时,仿真风量和风压波动范围分别为0.62~73.88 m^(3)/s和0.06~522.89 Pa,平均波动率分别为83.04%和243.85%;考虑相关性时,风量和风压波动率分别下降了75.58%和84.97%,个别分支风量的波动率减少了95.90%;进风区分支和角联分支仿真风量、回风分支和角联分支仿真风压波动性最大;角联分支风量波动率最大为1115.09%,回风分支风压波动值最大为539.75 Pa。

关键词：安全工程矿井通风系统不确定性分析拉丁超立方采样参数相关性

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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

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安全与环境学报 2025年第4期25卷 1298-1309页

作者：贾进章陈佳琦陈怡诺辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000

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... 详细信息

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。

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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