摘要：为解决煤岩CT裂隙图像识别中矸石影响以及不同尺度裂隙识别的问题,设计并实现了一种基于深度学习的煤岩裂隙提取网络模型(MCSN),该模型基于U-Net网络,利用其编码器-解码器结构和跳跃连接,可实现从复杂煤岩体中分割出完整的裂隙结构图像。首先,通过煤岩工业CT扫描系统获取煤岩体内部扫描图片后,人工标注出CT图像中的裂隙结构,并利用数据增强扩充标注的原始数据制作出煤岩CT裂隙数据集;然后,将训练好的VGG16模型权重通过迁移学习技术移至U-Net编码器部分,使得整个主干特征提取网络具有更强的裂隙结构特征提取能力;同时采用深度可分离空洞卷积模块(DCAC)和残差模块对U-Net模型中解码器部分进行改进,有效提升了CT图像中裂隙结构的识别能力,展现出了优越的分割精度和鲁棒性。为验证提出的煤岩裂隙提取网络模型的有效性,将MCSN的提取结果与经典的卷积神经网络及阈值分割方法的结果进行了对比,实验对比结果显示,提出的模型在定性分析和定量分析方面优势明显。这种多尺度融合的策略可以有效提取出复杂煤岩体图像中的裂隙,提高了裂隙识别效率和精度。将该模型应用到巷道围岩钻孔裂隙识别中,通过对钻孔成像仪采集到的窥孔视频和平面展开图进行裂隙提取,并结合二者提取结果进行交叉验证,得到了精准的巷道围岩裂隙分布范围,给出了穿层抽采钻孔的注浆封孔范围,提高了煤层瓦斯抽采体积分数。

摘要：探究深井立式空间中不同火源位置对火灾严重程度的影响,构建深井立式空间模型,通过数值模拟法分析火源的热释放速率、火源与墙壁距离对深井立式空间火灾烟气流动、烟气温度和速度的影响。结果表明:在深井立式空间中,火羽流易受到墙壁限制。当火源向单侧墙壁靠近时,火羽流向近壁面倾斜。在同等条件下,火源越靠近单侧墙壁,火源正上方的烟气高度和温度越高,烟气向上流动速度越快。在模拟结果基础上使用公式拟合得到羽流温度与深度、火源距与墙壁距离的关系式。

摘要：目的随着采煤机械化程度的提高和重介质选煤工艺普及,入选浮煤泥中高灰细泥的含量逐渐增加。高灰细泥是影响煤泥水沉降效率的最直接因素,对煤泥水中的高灰细泥进行处理,直接关系着煤炭资源生产和水资源利用。针对河南矿区煤泥水具有高灰细泥的特性,方法通过设计正交试验测试不同种类的絮凝剂和搅拌速度对煤泥水的沉降率的影响及其之间的相互作用的效果,提高煤泥水沉降效率。结果结果表明:六偏磷酸钠与聚丙烯酰胺的分散性能及絮凝性能更优,搅拌速度、六偏磷酸钠用量、聚丙烯酰胺用量对高灰细泥煤泥水沉降率的影响程度依次减小,搅拌速度和聚丙烯酰胺用量之间的相互关系对沉降率影响最为显著;当六偏磷酸钠用量40.08 mg/L、聚丙烯酰胺用量5.75 mg/L、搅拌速度411.12 r/min,沉降率可达95.5%,沉降率提高的原因在于高灰细泥絮凝过程中絮团成球明显,絮凝剂的桥接作用可以使分散颗粒聚团并发展为球形,长条不规则颗粒明显减少,颗粒群粒形的改变有助于煤泥水的沉降,在一定搅拌速度下粒形保持较为规整,可增加沉降概率,使煤泥水得以有效沉降。结论通过改善煤泥水中颗粒的粒度粒形特性,可以有效提高河南矿区高灰细泥煤泥水的沉降效率。研究结果可为处理高灰细泥煤泥水提供理论支持和实践参考。

摘要：为了研究受限空间内二氧化碳-超细水雾对甲烷爆炸的影响,通过自行设计的120 mm×120 mm×840 mm半封闭透明的甲烷爆炸实验台,开展不同气雾比二氧化碳-超细水雾对化学当量比甲烷-空气预混气体的抑爆研究。实验结果表明:二氧化碳和超细水雾结合的抑爆效果要优于单独使用任何一种抑制剂效果之和;CO2体积分数一定的情况下,甲烷-空气-CO2的爆炸压力、压升速率和爆炸火焰的传播速度均随着超细水雾体积量增加而明显减小。当单独加入体积分数为2%CO2和1.4 m L超细水雾时,两种工况下压力峰值下降之和为7.69 k Pa;而在两者共同作用下,9.5%甲烷爆炸超压峰值下降了9.3 k Pa,说明二氧化碳-超细水雾抑制甲烷爆炸时具有协同效应。

摘要：为了研究真空腔体积与真空腔抑制瓦斯爆炸性能的关系,设计了瓦斯爆炸L型试验管道,并制作了能调节真空腔体积的装置:"圆板"。依次进行了真空腔体积由大到小的系列真空腔抑制瓦斯爆炸试验。试验结果表明:1)真空腔的抑爆效果取决于真空腔体积与临界体积的关系,当真空腔体积大于临界体积时,真空腔有很好的抑爆效果;而当真空腔体积小于临界体积时,真空腔非但没有抑爆效果,瓦斯爆炸压力和火焰信号强度反而比没有真空腔时还强;2)对于本试验管道,真空腔的临界体积为0.026 m3,占试验管道总体积的43%。当真空腔体积大于试验管道总体积的43%时,真空腔有抑爆效果,反之,则没有抑爆效果。

摘要：为研究型煤在单轴压缩破裂过程中产生的微震、电磁辐射信号与裂纹演化特征的对应关系,利用自主设计的低噪声静态加载试验系统,对0~0.25、0.25~0.5、0.5~1.0、1~2 mm共4种不同粒度的型煤进行了单轴压缩破坏试验,同步采集了煤样破坏过程中的微震、电磁辐射信号及破坏视频图像,提出了一种煤体裂纹快速提取方法并计算了型煤裂纹面积的变化规律。研究结果表明:型煤在单轴压缩过程中产生的微震、电磁辐射信号及裂纹面积在时域上具有良好的同步性。型煤破坏过程中裂纹面积随时间变化曲线可分为4个阶段。第1阶段为压实阶段,煤样所受应力值较小,其表面的裂纹面积以极为缓慢的速率增加。第2阶段为初始破裂阶段,随着应力的增加和内部弹性势能的积聚,型煤表面裂纹面积的增加速率较压实阶段有明显提高,伴随产生许多细小裂纹。第3阶段为加速破裂阶段,随着应力继续增加以及材料内部积聚弹性能的释放,试样变形过程加速,导致裂纹面积增速进一步增大。第4阶段为卸压阶段,试样的裂纹面积达到最大值,承载能力急剧降低,发生失稳破坏。

摘要：选用天然矿物粉体蒙脱石作为抑爆材料,通过20 L球形爆炸装置和自主设计的5 L管道实验系统,测试了蒙脱石粉体及其浓度对甲烷-空气预混气体的爆炸压力、火焰传播速度等特性参数的影响.结果表明:蒙脱石粉体对甲烷爆炸具有一定的抑制作用,甲烷-空气预混气体的最大爆炸压力和爆炸火焰传播的平均速度随着粉体浓度的增加呈现先降低后上升的趋势.其中,当粉体浓度为0.16 g/L时,爆炸压力下降至最低,比未添加粉体时下降了29.2%;当粉体浓度为0.20 g/L时,火焰传播平均速度最小.此外,结合蒙脱石粉体的元素组成及热解特性分析其瓦斯抑爆机理.

摘要：为研究二氧化碳和氮气对于抑制煤自燃的不同效果,设计了煤自燃程序升温静态试验和动态试验,测试了在不同试验条件下煤的耗氧速度和一氧化碳的产生速度,验证了二氧化碳气体和氮气对煤的氧化反应速度产生不同的影响,得到煤样在分别通入空气、氮气-空气混合气体和二氧化碳-空气混合气体后的表观活化能,分别为38.952 75,40.600 59和46.795 35 k J/mol。可见惰性气体可以增大煤样的表观活化能,但是氮气-空气的混合气体只是略微增大了煤样的表观活化能,而二氧化碳-空气混合气体则显著增大了煤样的表观活化能,说明在通入二氧化碳气体情况下煤样更不易自燃,二氧化碳比氮气具有更好的抑制煤炭自燃的能力。

摘要：为研究煤与硫酸盐热化学还原反应(TSR反应)过程中硫化氢气体的形成机制,采用自主设计的高温高压封闭反应装置,在高温真空条件下用两种不同变质程度的煤,在含水条件下与硫酸镁进行气体生成热模拟实验。使用Agilent7890B气相色谱对热模拟温度(250℃~600℃)8个温阶的气体产物进行取样分析,探究了气体产物的生成规律。结果表明:TSR反应能够促进煤中烃类大分子的裂解,尤其是CH4气体的生成;CO2生成曲线由降到升的过程在一定程度上反映了TSR反应的进程;H2含量呈波动性变化,可能是煤中硫自由基和氢的供给及消耗与硫化氢的成生呈此消彼长关系,是多种反应综合作用的结果;煤中硫含量对TSR反应程度有较大影响;煤加水反应体系中H2S生成量较小,发生了程度较低的TSR反应,硫酸镁的加入使反应体系中H2S生成量增大,硫酸镁促进了TSR反应,加速了烃类大分子分解。

摘要：煤岩破裂伴随氡析出特性变化,通过观测煤、岩破裂过程氡析出规律有利于揭示煤岩动力灾害机理及其前兆特征。论文利用自行设计的受载岩石破裂过程氡析出测量试验系统,研究了煤岩单轴压缩氡析出规律。结果表明,煤岩试样单轴压缩不同加载阶段的氡析出特征具有显著差异。试样加载初期(孔隙/裂隙压密阶段),氡析出较原始状态大幅增加;试样加载中期(弹性变形阶段),氡析出较加载初期明显回落;试样加载后期(塑性变形阶段),氡析出较原始状态进一步增加;试样破裂后,煤样和岩样的氡浓度较原始水平分别增加了约91%和83%。