煤体瓦斯解吸过程温度场测量研究

为了研究煤体瓦斯解吸过程温度场变化规律,自行设计加工了含有锗单晶的专用瓦斯吸附缸体,研制了瓦斯吸附解吸过程温度场测量实验系统,并应用红外热像仪对不同水分条件下煤体瓦斯解吸过程温度场变化进行了实验测量.应用SAT软件对红外辐射视频信号进行了数据处理,在此基础上应用希尔伯特-黄对红外辐射信号进行EMD分解,有效的去除了红外辐射噪声信号的影响,得到了瓦斯解吸过程煤体表面温度场的变化规律.实验结果表明,煤体对瓦斯的解吸过程是吸热过程,伴随有温度的变化,煤体解吸瓦斯的同时对外吸收热量,从而使煤体的温度下降;瓦斯解吸所造成的温度下降与水分含量大小有明显的对应关系,煤样水分含量越高,则温度降低的越少,温度下降的幅度也越小.对不同水分条件下煤体瓦斯解吸过程温度变化曲线进行了拟合,其温度变化曲线符合指数函数.研究结果对应用红外热像技术进行工作面煤与瓦斯突出非接触式预测预报奠定了理论与实验基础.     

二代小波变换在地震信号降噪技术中的应用

小波变换是去除地震信号中随机噪声,提高信噪比的有力工具,但实际去噪效果受到小波基函数、分解层数、门限阈值和阈值函数的影响。将二代小波变换与改进的阈值函数相结合,通过对去除相关成分的小波细节系数进行白噪声检测,确定最佳分解层数。通过仿真实验证明,该方法具有较好的去噪效果。     

温度变化对煤体瓦斯吸附量影响规律的实验研究

通过对含瓦斯煤层瓦斯气体温度场分布规律研究,提出了煤层中总的瓦斯含量方程中α值的假设与猜想。经过实验,分别研究了定压条件与升压条件下温度改变对煤与瓦斯吸附的影响规律,得到煤体在不同温度下瓦斯的吸附以及渗流规律。实验应用WY98-A型瓦斯吸附解吸仪器,通过研究煤与瓦斯吸附在温度改变的环境下的规律,以及所选煤样在吸附饱和后随温度变化的函数关系,并对瓦斯吸附的饱和吸附量进行了数学拟合,得到其函数关系式。为煤层瓦斯储量计算,及不同阶段瓦斯抽采量计算提供了科学依据。     

小波阈值去噪在烟气轮机信号分析中的应用

由于烟气轮机振动信号中含有大量的噪声成分,常使其非线性特征量的提取不准确,因此将基于阈值的小波去噪应用于烟气轮机振动信号分析中。首先介绍了小波阈值去噪的基本原理、阈值和阈值函数的选择方法,并对阈值函数进行了改进;然后分别对含噪Lorenz信号和实测振动信号进行小波阈值去噪实验,计算了其去噪前、后的关联维数。结果表明,小波分解后,不同尺度上信号和噪声的小波系数的分布规律明显不同,通过对其分析可以合理选择小波分解的尺度;在此基础上对小波系数进行阈值处理并重构,能有效地去除信号中含有的噪声,很好地保存信号的局部特征;去噪后信号的伪相图更加规则,关联维数估计值更加合理。该方法能提高信号分析的准确率。     

基于小波变换的心音信号去噪方法

心音信号在采集的时候常常会受到噪声的干扰,因此对心音信号的去噪声处理成为众多研究者关心的一个问题。本文分析了基于小波变换的心音信号去噪方法的性能,以及小波基函数和分层系数的选择问题。实验表明采用Daubechies小波并进行6层分解,心音信号的去噪效果最优,在保持原始心音信号的成分后还能有效的滤除噪声。     

纳通道内λ-DNA过孔信号的小波去噪及统计分析

针对λ噬菌体中的脱氧核糖核酸(λ-DNA)通过纳米通道时的过孔信号噪音大,强度弱且非平稳的缺点,提出了使用具有良好时频域分辨能力的小波分析方法对其进行去噪处理,并对有效去噪后的λ-DNA过孔信号进行了统计分析.首先根据小波去噪原理,选择合适的小波函数,确定最佳的分解层数并选取合适的阈值,对实验采集到的含噪声信号进行去噪处理.根据最终去噪效果可得,以sym7为小波基函数、分解层数5层、使用默认软阈值可以有效降低信号中的噪声,提高信噪比.然后,对具有48 000个碱基对(48 kbp)的λ-DNA通过60 nm氮化硅(SiN)纳米孔的特征信号进行了统计分析,分析结果表明,阻塞电流和过孔时间分别符合双峰高斯分布和偏正态分布,这为后续DNA分子的辨识工作提供了依据.     

基于提升小波变换的心音去噪新方法

针对传统的小波阈值函数去噪无法有效滤除信号中的特定噪声,结合软、硬阈值函数的优点,提出了一种基于提升小波新阈值函数算法对心音信号进行去噪.首先利用提升小波变换对心音信号进行分解;然后利用新阈值函数更新其小波系数进行重构;最后与提升小波软、硬阈值函数去噪后的心音进行了希尔伯特包络提取验证其去噪效果.实验结果表明,提出的提升小波去噪新方法较软、硬阈值方法有更好的滤波效果,且提取的曲线包络更加清晰、平滑.     

煤热重信号的两步法去噪

提出不同于传统方法的两步法小波去除热重信号噪声的方法,即将小波去噪过程分成两步:首先,利用小波的二进制离散变换将信号进行不同层次的分解,分析不同分解层的小波系数,利用方差来区别突变信号的特性,对小波系数和尺度系数进行不同的滤波处理,重构获得除去突变噪声的含噪信号;然后采用传统方法将含白噪声的信号进行消噪处理.将该方法用于河北峰峰变质煤的恒温热重信号消噪,从去噪结果上看:两步法可以有效地滤除掉突变信号的干扰,且较好地保留了信号的基本特征.     

自适应阈值小波在指纹图像去噪中的应用

目前指纹识别技术具有很广泛的应用,但通常指纹图像含有混合噪声,而传统小波阈值去噪算法对含有混合噪声的图像去噪时,存在混合噪声去除不彻底的问题,为此提出了一种改进的自适应阈值和连续型低误差阈值函数的小波去噪算法.首先,算法对含有混合噪声的指纹图像进行一次中值滤波去噪.然后,设计了一种新的自适应阈值,小波分解层数越大新阈值就会越小,就能更好地体现噪声信号在进行小波分解时减小的特征.最后,设计了连续型低误差改进阈值函数,改进的函数是连续的,并且阈值达到极限时误差为0.改进后的算法使得估计的小波系数更加接近真实系数,重构后的图像更接近原始图像.实验结果表明,该算法对含有高斯噪声和椒盐噪声的指纹图像处理时,相比于其他算法,得到了更好的峰值信噪比和均方误差数值,去噪后的指纹图像纹理显示更加清晰.     

基于新阈值函数的二进小波变换信号去噪研究

由于二进小波变换的小波基函数存在着一定的冗余,基于二进小波变换的去噪效果要好于离散小波变换的信号去噪·噪声阈值的准确估计和阈值函数的选择对去噪精度有着显著的影响·在分析高斯噪声的二进小波变换特性基础上,提出了一种改进的二进小波变换去噪方法·采用一种新的阈值函数,克服了Donoho软阈值方法中估计小波系数与分解小波系数存在恒定偏差的缺陷·仿真结果表明,改进的二进小波去噪方法不仅可以有效地抑制信号奇异点处的pseudo-Gibbs现象,而且消噪精度高于传统的软硬阈值方法·     

含瓦斯煤带压解吸规律的实验研究

为获得含瓦斯煤带压解吸规律,提高瓦斯抽采效率,对含瓦斯煤的带压与常压条件下的解吸过程进行实验研究。研究表明：瓦斯抽采过程中含瓦斯煤中的瓦斯属于带压解吸,带压瓦斯的解吸量和解吸速度均小于常压下的瓦斯解吸量和解吸速度,带压解吸条件下的解吸终止时间明显滞后于常压下的解吸终止时间。评价含瓦斯煤中瓦斯的可采性和确定瓦斯抽采终止时间时应以带压解吸指标作为衡量指标。该研究对瓦斯资源抽采具有一定的指导意义。     

功率超声致煤层瓦斯升温机理

为了分析功率超声对煤层瓦斯抽放率的影响,基于线性超声学原理,推导了功率超声在煤层瓦斯中传播的吸收致能量损耗公式及热传导诱发的能量损耗公式,并进而推导了功率超声下煤层瓦斯升温计算公式.利用试验资料研究了煤体升温对瓦斯吸附/解吸的影响,在瓦斯吸附量.温度的拟合关系式基础上,建立了功率超声诱发煤层瓦斯升温致瓦斯解吸量的计算公式.研究表明,功率超声致煤层瓦斯升温作用能提高煤层瓦斯的解吸率和抽放率.     

渗透剂溶液对瓦斯解吸促进作用的实验研究

为提高瓦斯解吸效率,利用自主设计的瓦斯解吸测定装置,进行外液后置侵入过程中的瓦斯解吸实验,分析了纯水和0.025%渗透剂溶液侵入后含瓦斯煤的瓦斯解吸规律。结果表明:渗透剂溶液能够促进瓦斯解吸,而纯水作用不明显;外液侵入后瓦斯快速解吸集中在前10 min之内,而后逐步变缓并趋于终止。该研究对解决工作面瓦斯抽采与回采之间的时间制约问题具有一定的参考价值。     

考虑动静载加载的含瓦斯煤突出试验系统与应用

为研究深部开采条件下的复杂应力环境中煤层受动态载荷扰动发生煤岩动力灾害的过程和机理,在同类模拟突出设备基础上研制了动静载条件下的煤与瓦斯突出模拟实验设备。该实验装置包括煤样室、突出口装置、加载系统和计量系统。该实验设备能较好地模拟静态载荷和动态载荷共同作用下的突出现象,还可进行瓦斯吸附条件下的动静载突出实验,深入研究瓦斯吸附量对突出的影响。研究结果表明,在相同的动态载荷作用下,无瓦斯解吸过程比有瓦斯解吸过程更容易发生突出;无煤柱影响比有煤柱影响更容易发生突出,并且无煤柱影响的突出强度比有煤柱影响的要大。     

水锁抑制工作面瓦斯超限机理实验研究

在煤矿开采中,回采工作面落煤时的瓦斯大量涌出常常导致工作面瓦斯超限频繁,针对回采工作面的瓦斯超限问题,采取降压解吸的方法分别进行了无外液侵入、质量分数为0.0%渗透剂溶液(即纯水)和质量分数为0.025%JFC渗透剂溶液侵入条件下瓦斯解吸对比实验,获得了瓦斯解吸实验数据和曲线。结果表明:无论有无外液侵入,含瓦斯煤体的瓦斯压力越大,瓦斯解吸量越大;与无外液侵入煤样相比,有外液侵入煤样在不同压力点下的瓦斯解吸量都有不同程度的降低,特别是喷洒0.025%的JFC渗透剂的瓦斯解吸量降低效果更好;实验验证了渗透剂能在短时间内形成对煤瓦斯解吸的水锁封堵效果。可结合实际通过抽采+水锁或采前向煤体注液形成水锁的方法来抑制瓦斯释放量和瓦斯释放速度,进而解决回采工作面存在的瓦斯超限问题。     

煤层瓦斯含量拟合装备的设计

煤层瓦斯含量预测中需要对样煤的瓦斯含量进行测试分析。样煤瓦斯解吸速率随时间延长逐渐降低,所以需要采用一种极低压损的气体流量传感器进行测试。为适应这一需求,仪表设计采用了微机电系统(MEMS)流量传感器FS4001,通过混合信号处理器12位A/D转换实现气体流量采集,再根据样煤瓦斯解吸速率随时间变化的幂函数关系,自动拟合推导出自然状态下样煤解吸的瓦斯总量。该仪表实现了数据采集、多组存储、时间设定、解吸速率曲线显示、总量逻辑推导、损失量拟合等多项功能,在微气体测量领域有很好的应用前景。     

煤中瓦斯解吸渗透理论及实验研究

为了研究煤层中瓦斯瓦斯吸附解吸过程和瓦斯流动规律,基于国内外现有研究理论成果,设计了瓦斯吸附解吸的实验系统,该系统主要包括温度控制系统、瓦斯吸附解吸系统和数据采集与处理系统.通过自制的煤样,实验研究了在一个标准大气压和温度30℃条件下瓦斯的解吸规律.采用动态定压解吸法进行瓦斯解吸实验,研究并指出了解吸速率与煤样粒度之间关系的规律.通过对三种不同煤样的解吸的对比分析,提出了瓦斯解吸量与时间之间的关系式,建立了煤的瓦斯解吸量的数学模型.对于改进现有的抽采方法并提高抽采水平、对于煤与瓦斯的突出预测和煤矿瓦斯灾害的防治均具有理论意义和实际应用价值.     

渗透剂溶液水锁效应对瓦斯解吸影响实验研究

 针对回采工作面瓦斯超限问题,利用自主研发的外液侵入条件下瓦斯解吸实验装置,开展了有、无渗透剂溶液侵入条件下的瓦斯解吸对比实验,获得了相关实验数据和瓦斯解吸曲线,据此分析了外液侵入对瓦斯解吸的影响。结果表明,无论有无外液侵入,含瓦斯煤体所处的瓦斯压力水平越高,其瓦斯自然解吸量越大,瓦斯解吸主要集中在前1h内;在外液侵入后,能够在含瓦斯煤体中产生水锁效应,从而降低瓦斯的释放量并延缓瓦斯的释放速度;利用水锁效应防止工作面瓦斯超限具有可行性,可结合实际通过煤层注液和落煤过程中喷洒渗透剂溶液两种途径予以实施。     

不同煤阶软硬煤粒瓦斯放散规律实验研究

以焦煤中马村无烟煤、义煤新安矿贫瘦煤和平煤八矿气肥煤的同一煤层的软分层与硬分层煤样为研究对象,自主研制了煤粒瓦斯吸附-放散实验系统,对不同煤阶软硬煤瓦斯动态放散规律的差异进行研究分析。研究结果表明：在相同解吸时间内,瓦斯累积解吸量及解吸速度均随着变质程度的加深而增大,而软煤的瓦斯解吸量和解吸速度明显大于硬煤;对6组煤样实验数据进行了经验公式回归分析,解吸时间120min内无烟煤硬煤所用经验公式拟合效果都较好,软煤只有乌斯基诺夫式、文特式和孙重旭式拟合结果理想;对于贫瘦煤和气肥煤,文特式和孙重旭式拟合效果最好     

地球物理场对煤吸附瓦斯特性的影响

研究含瓦斯煤层所处的地球物理场对煤瓦斯吸附特性的影响,对煤矿安全开采、煤瓦斯的抽放利用以及煤瓦斯突出的预测预报具有重要意义。笔者总结了地球物理场对煤吸附瓦斯特性的影响,认为地电磁场对煤瓦斯吸附作用机理还有待进一步的研究。并重点探讨了在交变电场作用下煤的吸附特性。利用容量法对3种不同煤样在交变电场作用下的吸附特性进行了实验研究。结果表明：交变电场的作用,并没有改变煤表面的化学性质和物质成分,煤地吸附和解吸仍很好地遵从Langmuir方程和二常数经验公式,并且由于交变电场作用使煤的表面势能增大和焦耳热效应使煤体温度增高,从而减弱了煤的吸附能力,减缓了解吸过程。