基于响应曲面法的有效抽采半径多因素交互影响机制研究*

为探究钻孔有效抽采半径的关键影响因素及各因素间交互作用,构建应力应变-瓦斯吸附解吸耦合渗透率变化模型,采用COMSOL软件进行数值模拟,分析单一因素变化对钻孔有效抽采半径的影响,并通过Design-Expert软件设计响应曲面试验,分析多因素交互作用对钻孔有效抽采半径变化的影响机制,获得有效抽采半径对多因素交互影响的响应曲面模型。研究结果表明:不同因素对钻孔有效抽采半径影响的显著性顺序为:煤层初始渗透率、原始瓦斯压力、抽采时间,煤层初始渗透率和抽采时间与有效抽采半径呈正相关关系,原始瓦斯压力与有效抽采半径呈负相关。1个影响因素的变化会影响其他因素对有效抽采半径的影响,煤层初始渗透率能够放大其他因素对有效抽采半径的影响,而原始瓦斯压力则会降低其他因素对有效抽采半径的影响。     

穿层钻孔有效抽采半径的测定

钻孔的有效抽采半径是在矿井瓦斯抽采设计中的一个关键性参数。准确测定钻孔的有效抽采半径,有利于合理布置瓦斯的抽采钻孔,实现最佳设计、最小工程量和最优抽采效果。根据实际煤层的存在条件,首先采用压降法对矿井试验区内穿层抽采钻孔有效抽采半径和水力冲孔抽采钻孔有效抽采半径进行实测。然后通过Comsol Multiphysics数值模拟软件建立穿层钻孔瓦斯抽采的数值计算模型,所得模拟结果与现场实测数据基本一致。这证明了现场实测结果的正确性和方法的可靠性。该钻孔的有效抽采半径的测定结果可为金牛建业煤矿技改井二1煤层预抽煤层瓦斯的钻孔设计提供参考。     

考虑水渗流作用的顺层抽采模拟及参数优化研究

为研究水渗流作用对顺层钻孔抽采的影响，为抽采工艺参数优化提供理论依据，建立了考虑水渗流场的气水两相流固耦合方程，并利用COMSOL Multiphysics软件对赵庄矿1309工作面顺层钻孔的抽采负压与钻孔间距进行参数优化。研究结果表明:随着抽采时间增加，煤层水压与水相相对渗透率均快速下降后趋于稳定不变，气相相对渗透率先升高后不变，煤层瓦斯压力在抽采过程中逐步降低；抽采负压改变对煤层相对渗透率几乎无影响；在相同预抽时间里，抽采影响半径与抽采负压呈指数函数关系，抽采负压由15 kPa提高到27 kPa，可降低煤层瓦斯压力，有效影响半径扩散明显，超过27 kPa变化不再明显；钻孔间距设置为4.5 m可在预抽期内满足抽采要求且节约施工成本。     

薛湖矿二_2煤顺层钻孔瓦斯抽放的数值模拟与分析

针对我国煤矿绝大部分煤层属于渗透率低,地质条件复杂、瓦斯抽采效果差的特点,运用了FLUENT仿真软件,结合渗流力学理论,以薛湖矿二2煤层为工程背景,模拟顺煤层钻孔抽采的煤层压力、煤层渗透率、抽采负压、钻孔直径、抽采时间等因素,分析顺煤层钻孔瓦斯抽采规律,为类似顺煤层钻孔抽采设计提供科学依据;通过三种尺寸顺层钻孔工业实验,并从施工难易程度和经济效果以及抽放率的角度,确立了采用Φ75mm钻孔的抽放工艺;同时采用高压注水增大煤层透气性的方式进一步提高煤层瓦斯的抽放量。     

煤层瓦斯抽放半径及其影响因素的数值模拟

煤层瓦斯抽放半径是进行抽放方法选择,确定钻孔布置参数以及评价抽放效果的重要依据。为了确定有效抽放半径并找出其影响因素,采用数值模拟的方法,应用计算流体力学软件Fluent建立了钻孔抽放瓦斯模型。采用气体渗流理论模拟瓦斯抽放过程中的流动规律,确定了有效抽放半径,分析了钻孔直径、煤层渗透率和抽放负压对其影响的规律。结果表明:煤层瓦斯抽放有效半径为1.8 m左右,钻孔直径和煤层渗透率对抽放半径影响较大,抽放负压的影响不大。     

考虑Klinkenberg效应的瓦斯抽采流固耦合模型及其应用

为揭示低渗透性煤层瓦斯抽采渗流机制,在综合考虑Klinkenberg效应、有效应力和解吸收缩对瓦斯渗流及煤体变形影响的基础上,建立描述瓦斯渗流及煤骨架可变形的流固耦合模型。运用该模型,优化某矿29031工作面本煤层顺层钻孔的抽采负压和钻孔间距。结果表明,在抽采钻孔附近,模型考虑Klinkenberg效应比未考虑Klinbenberg效应时瓦斯压力下降更快,距离抽采钻孔越远,Klinkenberg效应的影响越小;在抽采时间一定的前提下,抽采负压对煤层瓦斯压力的下降影响不明显,有效抽采半径与抽采负压之间满足幂函数关系;考虑现场的复杂性和不均衡性,需要增加30%的安全余量,29031工作面本煤层顺层钻孔间距为6 m时,瓦斯压力下降幅度及范围最大,同时可以有效地避免"空白带"和抽采的无效叠加,抽采效果比较理想。     

钻孔抽采瓦斯量影响因素分析与工程实践

为了提高钻孔抽采瓦斯量,基于煤层瓦斯流动和层次分析法等理论,研究了钻孔抽采瓦斯量的影响因素及各影响因素重要度,同时现场考察了透气性系数变化对钻孔瓦斯抽采量的影响。结果表明:钻孔抽采瓦斯量影响因素有煤层透气性系数、煤层原始瓦斯压力、煤层厚度、抽采钻孔孔径和抽采时间等,其中煤层透气性系数是对其起决定影响作用的参数;重要度上煤层透气性系数对钻孔瓦斯抽采量的影响是抽采负压和钻孔半径的7.1倍;被保护层的透气性系数增大可大幅度提高了钻孔抽采瓦斯量。     

数值模拟结合SF_6示踪法确定煤层钻孔瓦斯抽采有效半径

为准确确定煤层钻孔的瓦斯抽采有效半径,实现最优钻孔设计及最佳抽采效果,根据煤层瓦斯流动理论与煤岩体变形理论,建立钻孔抽采煤层瓦斯的气固耦合数学模型。并利用COMSOLMultiphysics软件,模拟SF6气体在瓦斯渗流场内的运移过程。利用SF6气体示踪法进行现场测试。依据相似定律,结合模拟与实测结果确定钻孔抽采有效半径的范围。以黄陵集团一号煤矿306工作面为例进行试验研究。试验结果表明,模拟结果与实测结果基本吻合;在钻孔直径为94 mm,抽采负压为15 kPa的条件下,预抽30天后,试验工作面抽采有效半径为5.88 m。     

基于Adam优化深度神经网络快速确定瓦斯抽采半径*

为解决煤矿瓦斯有效抽采半径难以快速准确确定的问题,采用基于Adam算法优化DNN（深度神经网络）方法来预测瓦斯抽采半径。查阅文献共收集已得到验证的970组数据集,每组数据选取煤层瓦斯初始渗透率、钻孔直径、抽采时间、地应力、煤层初始瓦斯压力作为预测模型的5个特征量,有效抽采半径作为目标输出值。接着预测模型进行不断学习和训练,最终训练得到1个最优的瓦斯有效抽采半径预测模型。利用训练好的最优预测模型结合Python语言开发出计算有效抽采半径的软件,并使用该软件在四季春煤矿和鹤煤六矿进行有效抽采半径预测的工程实例研究,验证该软件预测抽采半径的实用性和准确性。研究结果表明:通过使用开发的软件,可快速且较准确地计算出矿井瓦斯有效抽采半径,可为暂不具备现场测试条件的矿井抽采设计提供一定的参考依据。     

穿层水力冲孔措施在低透煤层中有效影响半径效果考察

为研究水力冲孔措施下煤层瓦斯高效抽采钻孔合理布置参数,提高煤层瓦斯抽采效率,以平煤十三矿己15-17-13051工作面为例,对水力冲孔有效影响半径进行效果考察。通过布置多组试验钻孔,分别对水力冲孔措施前后钻孔瓦斯浓度、瓦斯流量数据进行综合考察,结果表明:水力冲孔措施增大了煤层透气性系数,高效提升了煤层瓦斯抽采率,执行冲孔措施后瓦斯浓度最低可提高至2.05倍、瓦斯纯流量增至2.56倍以上,采用瓦斯流量法确定了己15-17煤层水力冲孔措施实际有效影响半径为4.8~5.9 m,对于指导煤层瓦斯抽采钻孔合理布置具有指导性意义。     

基于路网脆弱性的紧急情况下交通疏散诱导模型

为提高紧急情况下交通疏散速度,实现对疏散交通流的诱导,需要建立紧急情况下的交通流诱导模型。根据紧急情况下路网特性,提出路网脆弱性指标,并将其引入交通流诱导模型,对常态交通流诱导模型进行改进,得到基于路网脆弱性的紧急情况下交通疏散诱导模型,并用实测数据求解模型参数。分别用常态交通流诱导模型和文中的改进模型进行实例计算,结果表明,经过改进模型诱导之后,高流量和低流量路段相对减少,交通流在路网中的分布更均衡、达到系统最优的效果。对紧急情况下的交通流进行有效诱导,可提高疏散路网利用效率,加快应急交通疏散。     

基于率失真函数的群组层次分析法的研究

层次分析法作为一种常用的安全评价方法,针对其中的两两比较这一环节,由于专家的自身原因,做出的评价与实际情况可能存在一定的误差。该研究借用信息论的理论,将群组层次分析法(GAHP)中的两两比较的实际情况看作信源,将专家看做信道,将得出的判断矩阵看做信息,从而使因为专家的差异而导致的判断矩阵的误差转变为信息在传播过程中的失真;通过分析其失真与信源类型并且计算其中的平均失真度和率失真函数,从而针对基于率失真函数的群组层次分析法的修正进行进一步的研究。最后以某一使用层次分析法的鞭炮厂的评价作为实例,对于率失真函数在判断矩阵的修正中的准确性与可行性进行验证。     

基于风险的特种设备使用单位分类监管应用研究

为提高特种设备安全监管效率,缓解设备数量增长与监察力量不足之间的矛盾,基于风险管理理论,提出在风险评价的基础上对特种设备使用单位实施分类监管。在前期特种设备使用单位风险评价体系研究的基础上,结合2011年、2012年的试点应用情况,对风险评价体系的具体评价流程、结果及科学合理性进行了研究。结果表明:C类使用单位的数量依然占据近一半的数量,需引起监管部门的高度重视;同时验证了风险评价体系科学合理、可操作性强,能够有效指导全国分类监管工作的开展。     

基于机器学习的侵财类案件危害程度分析

为了进一步分析侵财类案件的危害程度,以抢劫、抢夺和盗窃3种典型侵财类案件为例,利用ZS市2008—2014年的犯罪数据与统计年鉴数据,提取“发案时间”“发案地域”“选择时机”“选择处所”“选择对象”“人均地区生产总值”“职工月平均工资”7个特征,建立基于多种机器学习分类算法的侵财类案件危害程度预测模型,并进一步开展预测结果的分析研究。研究结果表明:梯度提升决策树（GBDT）算法性能最优,危害程度预测准确率达到了0.88;在抢劫案和抢夺案中,一般和重大的案件容易发生在繁华地带,特大案件容易发生在其他处所;侵财类案件倾向于在工作日的城区中发生,发生的危害程度大多为一般;提出的侵财类案件危害程度预测模型可为侵财类案件的风险评估及警务资源优化配置工作提供方法支持。     

纳米材料对生物体的毒性研究

运用Einstein第一扩散公式和沉降公式,半定量、定量地说明纳米粒子沉降速度大约是微米粒子的千万分之一,更易悬浮在大气和溶液中,被生物体通过呼吸系统和循环系统所吸收;运用范德华力引起的相互作用势能公式,半定量地说明纳米粒子比微米粒子更容易吸附和团聚,通过大气中粒子转化、水体及土壤中的迁移传播等途径,由食物链富集到生物体内。可见,纳米粒子要比微米粒子的毒性更加严重,更能影响生物体的健康。同时,从纳米材料毒性影响因素对生物体的作用上看,纳米粒子也是严重影响着生物体的健康,给生物体带来极大的危害,并根据纳米材料的毒性研究结果为今后纳米技术的良性发展提出了新的方向。     

网络视域下突发事件对旅游目的地形象的影响过程研究

突发事件直接影响旅游目的地形象,关系到目的地的可持续发展。基于网络视域,从旅游者感知角度,建立突发事件影响目的地形象的过程模型。根据突发事件网络传播的效应——信息爆炸效应和舆论聚合效应,将模型分解为对目的地形象的强化过程和反馈过程。突发事件的网络传播会加速目的地形象感知的过程并深化目的地形象感知的内容,从而强化对目的地形象的感知,反馈过程导致目的地形象的调整。分析表明,网络视域下突发事件对目的地形象的影响更加显著。最后总结网络信息时代目的地遭遇突发事件时维护自身形象的策略。     

基于STEAM的靠港船舶大气污染物排放清单研究

随着我国船舶排放控制区的设立,船舶大气污染物排放成为社会广泛关注的热点。以对城市影响显著的内河靠港船舶为研究对象,采用本土化的船舶交通排放估算模型(STEAM),结合船舶自动识别系统(AIS)中的船舶轨迹信息、船舶档案数据库信息及调研信息,实现基于船舶活动的"自下而上"的排放清单编制。将上述研究成果应用于南京龙潭集装箱港区,得到2014年该港区船舶大气物排放量分别为PM103.452 9 t、PM2.52.762 3 t、NOx196.004 4 t、SOx2.896 6t、CO 20.624 5 t、HC 8.127 8 t以及CO212 554.289 5 t。与整个港区排放相比,靠港船舶是SOx和NOx排放的重要来源,占比分别达到70.76%和58.16%。基于排放特性分析提出靠港船舶减排路径。     

基于循证方法的施工现场安全事故预防体系研究

为提高施工现场安全绩效,构建基于循证方法的施工现场安全事故预防体系。阐明施工现场安全循证预防(EBP)的定义、内涵、核心思想,梳理循证预防解决安全问题的思路,并且提出施工现场安全管理循证预防的流程框架。结果表明:针对施工现场安全事故预防中的不足,循证方法解决问题的思路体现在理论和方法 2个层面;施工现场安全管理循证预防体系分为循证诊断和循证干预2个阶段,具体包括安全检查表、框架表示法、荟萃(Meta)分析等关键步骤。     

聚乙二醇在相变纺织材料上的应用研究

对聚乙二醇（PEG）进行冷热循环处理时，其超分子结构会发生某种相变，从而改变宏观性质而具有特殊的蓄热调温性能。PEG的相变温度随聚合度变化而变化，在服装应用方面一般采用30～35℃，接近于体温的PEG。以PEG作为相变材料用不同方式添加到纺织材料上，可以使织物具有双向调温的特殊功能。     

基于比较思维的安全经济学研究

为探究比较思维对安全经济学发展影响,以扩展安全经济学的研究领域,基于比较学与安全经济学的基本理论,提出比较安全经济学的定义和内涵,并阐述其研究意义,描述其基础理论和研究层次。基于比较安全经济学的属性,提出研究比较安全经济学的10个角度,总结比较安全经济学的应用领域,构建比较安全经济学“方法—知识—步骤—逻辑”四维结构体系,举例阐述其研究步骤及其安全应用。研究表明:比较安全经济学是安全经济学与比较学交叉融合形成的一门新兴安全科学分支学科,其研究旨在为企业安全资源优化配置提供理论基础。