高峰水库下采空区重大安全风险评估及治理对策

湖南柿竹园多金属矿老蛇形坪矿区闭坑后被高峰水库淹没,周边民采矿点超深越界偷采井下保水矿柱,形成了高峰水库下积水采空区透水隐患。为了保证临近矿区安全开采,消除采空区透水隐患,在三维流固耦合有限差分数值模拟的基础上,对53#关键采空区和18m隔水矿柱的稳定性进行了分析,采用事故树法排查了可能发生出突水事故的104种基本事件,分析了高峰水库重大安全隐患的风险等级,并提出了隐患治理对策,可为水下开采的矿山突水安全评估及治理提供参考。     

矿井下着火点位置数值模拟研究

矿井煤炭自燃是煤矿五大自然灾害之一,而煤炭自燃隐蔽着火点位置的确定是解决煤炭自燃问题的关键。本文结合实际情况将火源位置的确定问题归结为热传导方程的寻源反问题。在理想状态下,把煤矿井下热传导的三维模型简化为二维模型,建立热传导方程及初始条件和边界条件,在matlab中编制了有限差分程序对井下着火点的温度场进行了正反演模拟。数值模拟结果表明:该方法能够较准确地反演出火源的特性,并随着离散化程度的提高,离散解逐渐逼近真实解。通过本文的数值模拟我们得知有限差分法求解热传导寻源反演的方法是解决矿井隐蔽火源发火点位置的有效途径之一,对矿井防、灭火研究具有较高的理论和实际应用价值。     

城市地下通道开挖的支护方案及对周边建筑安全的影响

根据数值分析相关理论,建立地下通道模型,采用FLAC3D有限差分法软件对某地下通道开挖进行数值模拟,根据数值模拟计算结果分析周边建筑是否安全,并提出地下通道开挖过程中所采取的安全措施。数值模拟计算结果反映周边建筑的沉降在允许的安全范围内,且与实际监测结果吻合,地下通道工程和周边建筑在开挖过程中是安全的。     

基于MALA探地雷达属性对3种典型不良地质的识别

通过对3种典型不良地质进行探地雷达属性分析,结果表明:3种不良地质的类型和探地雷达的三瞬属性、单道信号属性、频谱属性存在较好的相关性;三瞬属性可以从不同角度分析电磁波信号在3种不良地质中的传播特点;单道信号属性分析中可以对地质剖面中的特殊点和异常点进行深度分析;频谱属性分析中发现,无水破碎带的雷达反射波有多个峰值,其主要分布在50～110 MHz之间;富水带雷达反射波只有1个峰值出现在45 MHz附近,并且出现峰值后迅速衰减,然后在较低频段波动;空腔型孔洞的信号反射波主频较明显,其中心频率分布范围在200～400 MHz之间,其中心频率随时间未发生明显变化。每个属性均能从不同的角度反映出3种不良地质的雷达反射波的特征,对多个属性进行综合分析,可以很好地对不良地质的类型进行判别,从而提高探地雷达数据的解译精度。     

障碍物后池火与水喷淋相互作用的数值模拟

采用大涡模拟方法数值模拟了障碍物后池火与水喷淋的相互作用问题，研究目的是探讨水喷淋对障碍物后池火的控制和抑制的有效性，以及障碍物对流动特性和温度场的影响。文中采用低马赫数近似下三维可压缩滤波形式的Navier—Stokes方程和组分方程进行有限差分数值求解，燃烧过程中所产生的热释放采用携带燃烧反应热的Lagrangian粒子(热元模型)来模拟。文中数值模拟了风洞内障碍物后热源产生的热气流及其与水喷淋的相互作用，并探讨了在有无水喷淋情况下的温度场和速度场特性，以及喷水装置位置对温度场的影响。     

人体温度调节的计算机数值模拟

在研究人体温度调节生理机制的基础上，通过必要的近似简化方法，对一维人体温度调节数学模型进行某些改进，用控制容积法推导出微分方程的有限差分格式，并利用相应的计算程序对人体温度调节进行数值模拟     

警用穿墙探人雷达关键技术分析

本文主要阐述了在反恐领域应用广泛的穿墙探人雷达的系统原理,分析了穿墙探人雷达的系统组成,介绍了穿墙雷达超宽带脉冲发射、接收系统、天线及信号采集控制系统等重要组成部分,最后通过搭建人体微动雷达探测实验平台,对穿墙探人雷达技术进行了原理验证。     

一维溃坝水沙数值模拟

在水库溃坝时考虑泥沙冲淤问题具有十分重要的现实意义.采用有限体积和有限差分相结合的方法,通过对一维非恒定水沙数学方程组的离散求解,建立了一维溃坝水沙数学模型.针对新集水库不同运行年限后的淤积情况,采用该模型进行溃坝水沙数值模拟,并与蓄水初期无泥沙淤积时的清水溃坝计算相比较,分析溃坝后库区淤积泥沙下泄对洪水波传播及河床变形等因素的影响.结果表明,对于运行一定年限的水库溃坝,除了大量泥沙下泄、覆盖下游河道和岸边良田以外,由于地形和糙率的改变,对坝下游洪水波的传播也将产生一定的影响.     

应用数值模拟技术评价矿山地压灾害

在国内外矿山安全评价领域内,主要以矿山概率风险评价为基础的评价技术,把矿井生产系统中隐患导致事故的概率与隐患造成的损害乘积作为系统状态危险度。隐患发生的概率和造成的损害是通过数据统计获得。该评价方法对隐患发生的概率和损害统计不够规范,缺乏实用性,且只讨论了采用数据的模糊性问题[1]。近年来兴起的数值模拟技术是基于可视化计算软件的一种岩石破裂过程分析方法。笔者提出了用计算机模拟技术进行矿山开采过程中的安全评价新方法,该方法应用材料相似性原理,通过计算机数值模拟,解决针对矿山开采过程中采场结构参数优化、矿柱受力破坏形式、部位、范围及合理性评价等有关地压危害方面的难题。     

烟气输运的大涡模拟研究

应用大涡模拟方法，并结合Smagorinsky亚格子尺度模型，数值研究了烟气输运问题。为了有效地模拟烟气输过过程，文中采用低马赫数近似下的三维可压缩Navier-Stokes方程进行求解，并采用有限差分法数值计算了滤波后的控制方程。对于燃烧过程中所产生的热释放，文中采用Lagrangian粒子携带热量（即热元模型）的近似方法来模拟，同时这些运动粒子进一步用来标识烟气的输运过程。文中数值计算了燃烧热源所形成的热气流和烟气输运过程，分析讨论了相关的湍流特性，以及温度场和速度场，并探讨了不同功率的热源对流动特性的影响。     

采空区隐蔽火源探测及声学法煤温感知新技术探讨*

为精准判定采空区等地下隐蔽火区高温点的位置和范围,综述现有采空区煤自燃温度探测技术,重点总结和分析红外探测法、分布式光纤测温法、指标气体探测法、热电偶测温技术以及同位素测氡法等煤层测温手段的研究进展与技术瓶颈,着重研究声学法测温的技术原理及实现方式;结合分层建模和插值建模的优点,探讨声学测温技术在采空区松散煤体煤温反演探测应用中的可行性。结果表明:受限于煤层赋存及开采方式等煤矿现场的实际情况,准确反演和精确定位采空区等隐蔽火源高温点和位置的探测方法和装备技术有待进一步发展;声学法探测松散煤体自燃温度的基本原理、传播衰减规律、温度场重构模型及其关键特征参量需进一步准确获取;综合考量声学测温技术原理和实现过程,该技术适用于采空区松散煤体自燃火区的环境特征,有望成为采空区隐蔽火源位置精准探测发展前景良好的探测方法。     

基于交流电磁场裂纹缺陷识别仿真研究

为了研究基于交流电磁场裂纹缺陷识别问题，调研了交流电磁场检测的国内外现状，结合交流电磁场技术，利用有限元分析软件ANSYS Maxwell构建常见的裂纹缺陷模型，进行仿真分析。研究了缺陷尺寸的识别以及不同缺陷簇群对交流电磁场(Alternating Current Field Measurement，ACFM）检测信号特征的影响，对提取的Bx和Bz（沿坐标轴X方向和Z方向的磁感应强度）特征信号的影响进行了分析与探讨，得到影响ACFM技术的核心参数，并建立了缺陷深度和长度的测量评估方法。研究结果表明:通过测量Bz曲线的峰谷间距可初步确定缺陷长度； Bx曲线检测同时受缺陷深度和缺陷长度的影响，对于缺陷深度检测灵敏度较低；ACFM技术虽能够实现对缺陷个数的识别，但难以准确识别缺陷尺寸的大小，当缺陷间的距离足够大时，才能准确实现缺陷的定量识别。     

高土堤加筋土工格栅受力状态及滑坡分析*

为研究高土堤加筋土工格栅受力状态与滑坡的关系，建立Midas GTX NX三维模型和数据监测站，通过数据监测验证模型静力分析的准确性，理论分析高土堤加筋土工格栅受力状态以及滑坡的方向。基于分析结果，综合考虑土工格栅强度、土堤高度、填土厚度，提出判断滑坡方向的方法。研究结果表明:在实际设计中每个台阶的坡脚处最容易破坏，所以设计时每个台阶坡脚处土工格栅强度建议加强；土工格栅的受力状态决定土堤的滑坡方向和滑坡的趋势以及滑坡的破坏形态；传统的土堤设计为从上到下土工格栅的强度增大，但是通过受力云图和监测曲线，发现土堤边侧土工格栅的拉力也较大，所以在设计时土堤两侧的土工格栅强度也应适当增大。研究结果可为实际工程中高土堤加强部分的选择提供依据。     

基于ACF-AMDF的气井环空液面回波特征提取方法

为了精确有效地提取声波法检测气井环空液位的回波周期，在分析环空中测试波的传播特征及基音周期检测的基础上，提出1种基于检测信号短时自相关函数(ACF)及平均幅度差函数(AMDF)的液面回波周期提取方法；利用自主搭建的室内模拟实验系统开展了不同初始环空压力下环空液位检测实验；对检测信号进行中心削波处理并计算ACF/AMDF，提取出液面回波周期并与理论计算值对比分析；同时分析了现场环空液位检测信号，提取其回波周期。研究结果表明:提出的新方法能有效地用于提取环空液面回波周期；室内实验中，该方法最大误差绝对值为1.54%；该方法能够有效抑制液面回波信号中的随机噪声及接箍反射波等，处理后的信号曲线在回波周期处峰值更加突出、集中，而在其他位置更加平滑，提高了对液面回波周期特征的辨识能力。     

区域应急响应方案柔性生成方法研究

针对目前应急响应方案存在无法适应区域特征的问题,从柔性的角度出发,提出具有区域针对性的应急响应方案生成方法。通过分析区域应急需求,总结方案中的柔性要素;采用层次网络的方式对应急响应方案进行建模,提出要素和要素之间关系的确定方法,并分共性和个性2部分表示应急响应方案柔性生成框架;模拟地震灾害情景,实现柔性应急响应方案生成方法的案例验证,结果表明:该方法可以反映区域特点,高效有序并有针对性地完成有关突发事件的应对工作。     

国外石油天然气行业非金属管道检测技术*

为了解国外石油天然气非金属管道缺陷检测技术发展现状,在调研相关文献报告、企业信息、设备手册基础上,介绍国外先进非金属管道检测技术及其原理、优缺点、具体设备、应用范围和未来发展趋势。研究结果表明:先进的超声相控阵和低能辐射电磁波技术对非金属管道检测难点（如:分层和接头处等特殊位置检测）具有较好的检测能力;非金属管道检测技术正在向自动化、集成化和在线监测方向发展;塑料和纤维增强复合材料大量应用于给排水、船舶、航空航天、汽车和风电叶片行业,非金属管道检测可以借鉴该类领域相关技术。研究结果可为保障石油天然气非金属管道安全运行、拓展行业应用范围、降低管道全生命周期成本提供参考。     

基于深度学习算法的叉车危险操作行为检测

随着物流仓储行业快速发展及叉车数量的不断增多，针对叉车作业过程中存在的人员碰撞、挤压、坠落等潜在风险，迫切需要对危险行为进行及时检测和预警。为解决人员值守易漏报误报及传统方法检测精度低的问题，建立基于图像特征识别的叉车检测深度学习模型和算法。通过采集、处理现场视频图像素材，完成模型的训练及性能评价，建立相应的报警规则和报警阈值，搭建测试环境并进行仿真测试，开发相应的软件系统。结果表明:模型检测速率为130 ms/帧，人员靠近叉车准确率为85.6%，叉车举升人员准确率为83.7%，达到良好的实践效果。     

基于梅尔倒谱系数的矿山复杂微震信号自动识别分类方法

为了实现矿山复杂微震信号的自动高效识别与分类，保证后续微震分析的时效性和准确性，运用梅尔倒谱系数法，将原始的4种微震信号(岩体破裂、爆破振动、电磁干扰和钻机凿岩)转化为梅尔标度上的非线性频谱，再转换到倒谱域上，结合其在时域上的差分得到1组24维的特征参数向量，利用这些特征参数向量训练构建各类事件对应的混合高斯隐马尔可夫识别模型，进而实现对微震信号的自动识别分类。研究结果表明:运用基于梅尔倒谱系数的微震信号识别分类方法对矿山实际微震数据进行测试，微震事件的识别分类准确率达到92.46%，具有较高的准确性，为实现微震监测系统的实时性分析提供了技术支持。     

随钻压力波在用于早期气侵检测时的扰动传播特性研究*

为了研究随钻测量装置（Measurement While Drilling,MWD）压力波信号在用于早期气侵检测时的扰动传播特性,基于油气井多相流流动理论,建立随钻压力波在环空气液两相流中的扰动传播模型,对多参数影响下的压力波传播与衰减特性进行模拟,并对压力波检测技术的现场应用效果进行分析。结果表明:含气率、角频率、系统压力、虚拟质量力、拖曳力和壁面剪切力的变化都会对压力波在环空气液两相流中的传播与衰减特性造成不同程度的影响;相比于常规的全烃量检测技术,压力波检测技术可以更早地检测到气侵的发生,可进一步提高油气井建井的安全性。     

高压储氢系统泄漏爆炸事故的动力学演化*

为研究燃料氢气泄漏、爆炸的特性和规律,预防高压储氢系统中氢气泄漏爆炸事故发生,以加氢站为背景,数值仿真45 MPa高压储罐氢气泄漏并引发爆炸事故,分析泄漏爆炸动力学性质以及爆炸波在非均匀氢气浓度中的传播机制。同时,基于泄漏爆炸事故演化的力学机理,开展氢气泄漏爆炸动态风险分析,针对氢气不同泄漏量,建立泄漏扩散形成的气云体积、气云爆炸产生的冲击波与空间x,z方向上危害距离之间关系。研究结果表明:氢气泄漏过程中,气云氢气浓度变化与流场雷诺数具有较好一致性;氢气扩散受到高压储氢罐周围装置影响,流场中氢气浓度分布不均匀;当发生燃烧爆炸事故时,冲击波参数和湍动能变化梯度大;得到复杂布局区域冲击波超压峰值与比例距离之间关系式,其相比于理论方法更精细、计算结果更准确。研究结果可为降低高压储氢系统泄漏爆炸事故后果、采取有效防护措施提供一定依据。