基于遥感技术的乌达煤田火区变化监测

采用遥感反演、自然间隔点分割与空间叠加分析等技术手段,提取1989、2001、2005年的乌达煤田火区范围,分析煤田火区的空间分布格局、空间演变态势、变化速度与变化趋势。研究结果表明：1989-2005年乌达煤田火区面积增加了9810 万m2,每年新增约613万m2,年增加率为248%,乌达煤田南部的A(12、13与14号)火区面积在逐渐减少,其他火区的面积在逐渐增加,并向四周扩散蔓延形成新的燃烧带。     

高精度遥感在地下煤火探测中的应用研究

针对乌达矿区地下煤火的类型和特点,将火区地质模型(燃烧分带、燃烧系统、燃烧阶段等模型)认识与高精度遥感的优势相结合,通过燃烧裂隙、燃烧系统和采煤工作面等重点信息的提取,大幅度提高了煤火信息的获取水平和探测精度。     

融合遥感技术在四棵树火区煤火识别中的应用

以准南煤田四棵树火区煤火为研究对象,选取2006—2020年覆盖研究区的Landsat系列影像,采用像元二分法及温度反演算法反演得到该区域的植被覆盖度和地表温度的分布,分析结果表明：低植被覆盖度的区域占比由38.6%降低至13.9%,高植被覆盖度区域占比由15.6%增长至29.0%;高温区域呈东北—西南直线分布,低温区域主要分布在西向山坳及山坳西侧,阈值提取最高温度为48.62℃。选取2014—2019年29景SAR影像进行SBAS-InSAR分析,融合植被覆盖度及地表温度反演,确定火区烟气逸散通道及空气渗入通道位置与数量,分析结果表明：在2014—2019年烟气逸散通道由7个增加至68个,空气渗入通道数量由58个增加至84个;整体裂隙数量呈现增加的趋势,且烟气逸散通道数量增加较快,地下煤火燃烧加剧。     

遥感方法在宁武煤田煤火识别中的应用

煤火燃烧会对周围地区的环境、经济和安全造成严重影响,准确识别煤田自燃引起的火区范围对于监测与治理煤火具有重要意义。相关学者分别通过提取地表热异常或地表形变信息来识别煤火范围,但由于方法及手段单一,而引起煤火发生因素众多,导致试验结果不够准确。为提高煤火识别准确性,通过实际应用研究,利用融合卫星热红外技术与雷达技术的煤火识别方法,应用于山西省宁武煤田的火区识别。首先采用ASTER–TES(Temperature-Emissivity Separation)算法对ASTER夜间热红外数据进行地表温度反演,同时利用SBAS–InSAR(Small Baseline Subset InSAR)技术对Sentinel-1数据进行地表沉降信息反演,然后通过阈值分割法提取研究区域中的高温异常区域和沉降异常区域,进而融合处理,获得疑似煤田火区范围,最后利用测氡的实地勘测方法所确定的煤火范围对试验结果进行对比验证分析。结果显示：研究提出的方法对宁武煤田火区范围的识别准确率高达93.78%,较单一的温度反演方法与沉降异常方法提高43.29%和62.23%,但有部分火区未被识别,原因在于利用地表形变识别火区...     

矿区DEM的建立与研究

讨论某矿区DEM系统建立的过程以及在建立过程中涉及到的问题。     

新疆老君庙煤矿火区地表温度反演及时空变化分析

通过Landsat TM5和Landsat 8/OLI分别选取新疆老君庙煤矿区2006年7月26日、2010年7月21日和2015年7月20日份过境的遥感影像,运用单窗算法反演研究区地表温度(LST)并进行煤火区时空变化监测,得出:LST最大值在2015年,为46.19℃;最小值在2006年,为26.47℃,各年均温度呈现递增趋势。2006年和2010年LST变异系数小于0.1,属低变异;2015年为0.12,属中变异,随时间变化受人类影响逐渐加剧。各年LST变化幅度分别为5.38℃、8.37℃和14.88℃,说明受到某些地表因素变化的影响,LST分布差异性逐年增大。监测各年煤火区时空变化得出:2006年地下火区面积为0.53hm2,2010年为1.44hm2,2015年为6.57hm2。2006~2015年地下火区面积年均增长率为25.72%,且增速逐年加快,长此下去,煤炭资源损失将会更加严重。     

矿区DEM的时空模拟与反演方法及其应用研究

为了对矿区地表移动与变形的空间分布规律进行预计与"再现",文章提出了数字沉陷模型DSM的概念,分析了其与DTM和DEM的区别与联系,讨论了DSM的构建方法。在此基础上提出了矿区DEM反演的概念,讨论了反演分析原理及其实现方法。然后结合研究区实际例子进行了DSM计算和静态下沉等值曲线表达,最后采用动态移动过程模拟和时空反演模拟方法,根据常村矿矿井南部2002年的DEM构建了该区域2000,1997年的DEM。利用上述方法生成的DEM数据层可以与矿区对应时刻的生态数据图层一起进行GIS空间叠置运算,为分析矿区生态环境采动变化趋势提供数据方法。     

校园DEM的建立与应用研究

文中针对起伏变化较大的校区规划建设场地,仅就虚拟校园三维可视化场景制作中数字高程模型DEM的建立进行了深入探讨,提出了在DEM建立过程中遇到的主要问题及处理方法,供有关人士参考。     

基于多层DEM的露天矿三维地质模型构建及其应用

三维地质实体建模对于露天矿的工程设计与决策具有十分重要的意义.文章提出了一种快速构建露天矿三维地质实体模型的方法--包络面构模法.该方法通过建立多层DEM表面模型和侧面DEM模型,利用固化成体技术生成三维地层实体模型,并以实际工程数据对建模方法进而验证.研究表明,该方法具有同时表达空间对象表面和内部结构的能力,可在工程设计、采掘计划编制以及虚拟开采中得到了很好的应用.     

基于多层DEM的变形提取方法研究

文中简单介绍了多层数字高程模型的含义、特点、表示方法及其发展与研究现状。其次,主要介绍了多层数字高程模型的数据获取和其数据结构。数据获取包括数据采集,多层DEM数据结构有离散点结构、规则格网结构、不规则三角网结构、等高线结构和混合结构五种。最后介绍了多层数字高程模型(DEM)的构建、内插及其应用。构建多层DEM的方法有规则格网法(GRID)、不规则三角网法(TIN)和混合法(GRID-TIN)等;DEM内插主要有整体内插、分块内插和逐点内插三类。多层DEM主要应用于滑坡体的变形提取,为预测和防治滑坡灾害提供了必要参数。     

煤自燃高温贫氧氧化燃烧特性参数的实验研究

针对现有煤自燃特性参数测试装置的特点和不足,根据煤田火区高温、贫氧的燃烧特点,设计建造了XKGW-1型煤田火区燃烧特性参数测试实验装置。利用该实验装置模拟了煤田火区的燃烧过程,得到了煤样从常温到600 ℃高温过程中的宏观特性参数规律。实验结果表明,煤样可以在高温、贫氧浓度条件下,继续发生反应,放出大量的热量,维持火区的发展扩大。在火区发展演化的过程中,煤样的升温速率会因水分蒸发等原因出现减小的现象,但总体呈增大趋势;煤样的耗氧速度在50 ℃之前特别缓慢,之后迅速增大,氧浓度急剧减小,当煤温升高到约130 ℃左右,氧气浓度降低到3%以下,并持续缓慢降低;CO和CH4的产生量的变化规律相似,都随煤温的升高而升高,并且在110 ℃之前产生速率较慢,之后逐渐增大;CO2,C2H4,C2H6的产生量的变化规律相似,均随煤温的升高先增大后减小,但峰值点所对应的煤温有所不同。     

煤自燃过程中自氧化加速温度研究

基于静态耗氧实验、热分析实验及红外光谱实验结果,结合煤低温氧化阶段的宏观耗氧放热规律及微观活性基团含量变化,对煤的化学动力自氧化加速温度进行了探讨。基于静态耗氧实验结果所得的活化能变化规律显示,随温度升高,煤氧复合的活化能逐渐减小,较高温度时出现负活化能,标志着煤氧复合反应进入自发反应阶段;利用补偿效应推导了等动力学温度点T iso的计算公式,得到实验煤样的T iso为127 ℃。在T iso附近,煤中还原性强的基团急剧减少而含氧基团快速增加;另用热重-差示扫描量热TG-DSC实验结果计算得到在T iso附近活化能达到最低。微观结构变化和宏观放热特征证实了计算所得T iso与煤自氧化加速点的相关性,认为可将等动力学温度点T iso视为煤从低温缓慢氧化进入自活化反应阶段的临界点,即自氧化加速温度点。     

地温在煤自燃过程中的作用分析

通过分析煤体氧化放热性、自燃蓄热条件和供氧条件与地温的关系,推导出煤温与耗氧速度和放热强度的关系式以及热风压和升温必要条件的表达式,同时在煤自燃发火实验台上进行了试验研究,研究结果表明, 温的作用,增强了煤体自身的氧化放热性能,同时改善了自燃的蓄热条件和供氧条件,增大了煤体的自燃危险性。     

采用热重分析法研究煤自燃过程的特征温度

采集兴隆庄矿煤样,分别选取不同的升温速率、氧浓度、粒度等试验条件进行热重分析(TG),得出了75条相应的TG和热重微分(DTG)曲线,通过分析得出了煤自燃过程的7个特征温度,并确定出了相应的温度范围,为研究煤自燃氧化提供了具体的依据。     

煤炭自燃过程中耗氧速率与温度耦合研究

通过对采集煤样进行热解试验,用气相色谱仪测定了试验煤样在不同热解温度下氧气的含量,分析了氧气随温度变化规律,得出耗氧速率与温度的数量关系,用于判定煤炭自燃的阶段,为科学控制煤炭自燃、防止煤炭自燃的发生提供决策依据.     

外部参考DEM对矿区沉降监测结果的精度评估

合成孔径雷达差分干涉测量技术在矿区沉降监测领域发挥着巨大作用,针对DEM种类的多样化,地形相位分量初始化精度对地面沉降信息提取的影响程度的问题,文中采用不同DEM(AS-TER GDEM V2和SRTM)数据对矿区沉降监测进行精度评估,验证了双轨D-InSAR对矿区进行沉降监测的可靠性,实验结果表明:不同DEM数据得到...     

煤自燃过程特性及防治技术研究进展

煤炭是我国的主体能源,但煤炭开采面临着有煤自燃灾害的严重威胁。煤自燃不仅烧毁大量煤炭资源,还易引发瓦斯燃烧、爆炸等重特大事故,造成巨大的经济损失和重大的人员伤亡。为了进一步提高煤矿企业对煤自燃灾害的防控能力,推动我国煤炭资源的安全高效开采,分析了煤自燃理论的研究现状,总结了煤自燃监测预警的主要方法和技术,对比分析了煤矿常规的防灭火技术,介绍了煤自燃防治技术的最新发展及应用效果,并提出了煤自燃过程特性及防治技术的未来研究方向。较详细地阐述了煤自燃过程及特性理论基础,主要包括煤自燃的低温氧化过程机制、煤自燃分段过程特性及特殊条件下的煤自燃特性;较全面地总结了包括标志性气体方法、测温法等多种煤自燃监测预警技术的原理以及各类技术的优缺点。在上述煤自燃理论和监测预警基础上,针对常规注浆、注惰气等技术对煤自燃防控效果有限、难以满足矿井安全高效开采的问题,研发了三相阻化泡沫、凝胶泡沫、无机固化泡沫、稠化砂浆等防灭火技术,同时介绍了液氮(液态二氧化碳)快速灭火降温技术。此外,为了满足煤矿智能化、精准化开采对矿井煤自燃防治的新要求,在矿井火灾监测指标信息化与预警智能化、火源辨识与防治技术控制精准化、防灭火材料绿色化等方面提出了下一步的研究展望。     

珲春地区高瓦斯矿井煤自然发火标志气体研究

为了探究珲春地区高瓦斯矿井煤自然发火情况,选取该地区板石煤矿22、23a和八连城煤矿18#、26#共4个煤层进行程序升温特性实验,分析了CO及烃类气体产生量随温度的变化规律,优选自然发火标志气体,测算煤自燃临界温度。结果表明,板石22、23a和八连城18#、26#四个煤层的自燃临界温度分别为101.0℃、97.6℃、121.0℃、169.1℃。CO和C2H4的初现温度大约在30℃与80～120℃,且产生量随温度单调递增,可作为煤自燃预测预报的主要参考指标|而同时,为了保证检测的全面与准确,还可以将规律性良好的其他烃类气体、烯烷比和链烷比进行辅助参考。     

阻化剂抑制煤自然发火的实验研究

针对煤矿现有单体阻化剂阻化综合效果不足的问题,通过开展程序升温实验,以阻化剂的阻化率和阻化寿命为评价指标,选择现有单体阻化剂盐类CaCl2、阻燃剂A、表面活性剂AEC作为新型阻化剂的材料,采用正交实验和极差分析法初步得出具有优良参数特性阻化溶液,其组成为浓度为8％的阻燃剂A+浓度为0.5％的烷基磷羧酸盐AEC+浓度为2％的CaCl2.     

高瓦斯易自燃综放面采空区内因火灾防控

为解决建北煤矿高瓦斯煤层自然发火早期精准预测预报的难题,以该矿4204工作面煤层为研究对象,利用程序升温实验重点分析不同粒径煤样在升温氧化过程中CO、CO₂、C₂H₆、C₂H₄等气体体积分数的变化规律,通过格氏火灾系数等方法进行处理分析。结果表明,建北煤矿煤样出现CO的临界温度为60~80 ℃,且整体变化趋势呈指数增长,CO气体产生量与粒径呈反比关系;C₂H₄出现的温度约为120 ℃,且煤样粒径越小其体积分数增长越快。依照指标气体优选原则,确定建北煤矿4204工作面高瓦斯煤层煤自燃的优选指标：主要气体指标为CO、第二类火灾系数;辅助气体指标为C₂H₄、烯烷比φ(C₂H₄)/φ(CH₄)和φ(C₂H₄)/φ(C₂H₆)、第三类火灾系数。应用指标气体CO和煤温进行函数曲线拟合,进一步验证煤自燃程度。研究结果为建北煤矿高瓦斯煤层自燃预报提供了理论依据,对我国同类工况条件的高瓦斯煤层煤自燃早期预测预报与超前防控具有重要的指导意义。