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河南理工大学学报·自然科学版 2018年第03期杂志 文档列表

煤炭地下气化地质条件评价研究——以江苏省朱寨井田为例1-11

摘要：为研究煤炭地下气化地质条件综合评价机制,构建定量的可行性评价体系,从而指导煤炭地下气化选址决策,运用层次分析、定量排序、模糊数学等方法,从地质构造、煤层空间展布特征、水文地质条件、煤岩煤质特征等4个方面考虑,构建了煤炭地下气化模糊层次综合评价体系,确定了煤炭地下气化有利地质条件：地质构造、水文地质条件简单;气化煤层的厚度、埋深及倾角分别为1.50～18.00 m,100～1 500 m及10°～70°;顶底板岩性为泥岩、粉砂岩;煤岩煤质下限灰分〈30%、水分〈20%、硫分〈1.5%、挥发分〉20%;煤种类型为除焦煤外的所有煤种。将该体系应用于江苏朱寨井田煤炭地下气化地质条件评价,优选出适合地下气化的有利区,这对于指导国内类似井田煤炭地下气化地质条件评价具有重要的现实意义。

倾斜煤层开采沉陷预计模型的构建12-16

摘要：概率积分法在我国煤矿开采地表沉陷预计领域得到了广泛应用,该方法具有对称分布特征,在水平煤层开采沉陷预计时精度最好,而倾斜煤层开采后地表下沉盆地的形态往往呈现偏态性,采用该方法对其进行预计偏差较大。针对此问题,建立了工作面随体坐标系和地表直角坐标系,利用随机介质理论在工作面随体坐标系中实现单元开采沉陷影响的叠加积分运算,然后将工作面随体坐标系中地表某点的沉陷影响转换到地表直角坐标系中,最终构建地表直角坐标系下的倾斜煤层开采沉陷偏态预计模型。分析认为,倾斜煤层单元开采引起的地表下沉符合威布尔偏态分布规律,结合实例对预计模型的有效性进行了验证。该模型预计精度随煤层倾角的增加而逐渐降低,研究结果可为相似矿区的沉陷预计提供理论和技术支持。

河北省煤层气富集区及富集规律研究17-25

摘要：为全面掌握河北省煤层气资源富集区与富集规律,通过收集河北省多矿区矿井煤层气资料、瓦斯资料、等温吸附资料等相关数据,并结合区域地质条件,对煤层气资源进行综合对比分析。结果表明,河北省煤层气分布具有时间性和空间性特征,构造演化是煤层气生成和富集的基础。基于煤层气分布规律将煤层气划分为3个富集带：太行山东麓高含气富集带受构造和水力作用控制呈“东高西低”富集规律,岩浆作用导致东侧南北向具有“南弱北强”特征,西侧南北向具有“局部强,整体弱”特征;蓟玉开平高含气富集带受构造和水力控气作用整体呈“北西翼高,南东翼低”特征;平原低含气富集带在构造演化过程中,抬升剥蚀作用使煤层上覆有效基岩厚度变小,煤层埋深虽大,但上覆巨厚冲积层不利于煤层气的保存,含气饱和度低。研究结果对河北省煤层气资源开发利用具有一定理论指导意义。

基于分形-脆弱性指数法的煤矿底板突水预测——以王行庄煤矿为例26-31

摘要：针对脆弱性指数法在煤矿底板突水预测中主控指标选择和权重确定具有较大主观性的问题,提出了分形-脆弱性指数法,即以单位涌水量、含水层渗透系数、含水层水压及隔水层有效厚度4个主控因素量化含水层和隔水层的性质,以断层分维量化断层的综合性质,利用层次分析法确定以上5个主控因素权重,利用GIS进行权重叠加。并用该法对王行庄矿二_1煤层底板太原组L_（1-4）灰岩含水层突水危险性进行了预测。结果显示,王行庄矿二_1煤层底板脆弱区位于矿山西北部,占全区面积的10.38%,且实测突水点位于预测分区图的脆弱区。分形-脆弱性指数法减少了主控因素的数量（以往研究对断层的量化至少需要3个指标）,提高了模型预测精度,可以更好地指导煤矿安全生产。

基于模糊Petri网的气象灾害应急能力评估32-37

摘要：在气象灾害应急能力评估过程中,为降低应急能力影响因素的模糊性、不确定性对评估结果准确性的影响,提出一种基于模糊Petri网（fuzzy Petri net,FPN）的气象灾害应急能力评估方法。首先对气象灾害应急能力影响因素进行分析,建立一个包括6个二级指标和27个三级指标的层次化评价指标体系;然后根据模糊Petri网定义给出模糊推理算法;最后将应急能力评价指标体系转换为FPN模型,进行应急能力评估。实例分析表明,应用模糊Petri网的气象灾害应急能力评估简单方便,易于实现。

济源盆地下白垩统韩庄组古地裂缝成因及其地质意义38-44

摘要：为了查明济源盆地早白垩世的构造环境及韩庄组形成的地质年代,对济源盆地下白垩统韩庄组底部砂砾岩层中大量古地裂缝的形态学特征进行观察和研究。发现古地裂缝呈＂V＂字形成群出现,并被中细砂岩及少量细砾岩充填,在砂砾岩层顶部与泥岩接触面上,发现大量伴生的泄水构造,于层面上呈网状分布。结合砂砾岩层变形过程的分析,认为古地裂缝形成在连续、快速堆积过程中,体现了一次强烈的构造活动,其促发因素与古地震活动相关,并伴随着地壳的抬升与伸展。韩庄组古地裂缝的产生是对太行山早白垩世隆升作用的响应,同时也为将韩庄组时代划分到早白垩世提供了有力佐证。

基于无人机遥感的冬小麦氮素营养诊断45-53

摘要：无人机遥感具有实时、灵活、低成本等特点,在农作物长势监测及精准农业管理中应用广泛。为了实现冬小麦高产高效及氮肥的合理使用,利用无人机搭载Tetracam Mini-MCA 6多光谱相机,于2016年对山东省乐陵市的冬小麦试验田进行了遥感监测及氮素营养诊断分析,结果表明：（1）对无人机获取的遥感影像数据进行处理,经验证拼接后,影像的平均精度为99.3%;（2）植被指数对冬小麦地上部生物量（R^2=0.94）和植株吸氮量（R^2=0.91）均可以准确地估测,对植株氮质量分数的估测能力稍弱（R^2=0.73）;（3）通过氮充足指数NSI对植被指数进行归一化处理后,对氮营养指数NNI的估测能力都优于原始的植被指数（R^2=0.85）,使用NSI-MNDI进行氮营养诊断,氮素缺乏时NSI-MNDI小于1.006,氮素过量时,NSI-MNDI大于1.020,1.006～1.020时NSI-MNDI为适宜;（4）通过植被指数估测地上部生物量、植株氮质量分数再间接估测氮营养指数的方法精度最高,一致性检验结果为85%。

1996—2013年河南省耕地数量时空动态变化及其特征分析54-64

摘要：为掌握1996—2013年河南省耕地数量时空动态变化特征,以河南省为研究对象,运用5种耕地变化测度模型,揭示其内在的变化规律,为耕地利用调控机制与政策完善提供支撑。结果表明：（1）1996—2013年河南省耕地数量总体呈下降趋势,耕地减少的主要原因是建设占用和生态退耕;（2）河南省各地级市之间的耕地数量空间差异在逐渐扩大,对区域差异分析可知,耕地区位指数越大、聚集程度越高,耕地相对变化越小,而耕地区位指数越小、聚集程度越低,耕地相对变化则越明显,该特征反映了耕地聚集程度对区域耕地相对变化的影响;（3）1996—2013年河南省耕地重心和经济重心都向南偏移,移动轨迹方向相反,表现出较强的相关性,说明经济的发展与耕地的减少是同步的,因此,在发展经济的同时也要考虑耕地可持续发展问题;（4）应依据以上对耕地利用变化特征及其与社会经济发展的关联性,提出合理的耕地保护建议和措施。

不同监测环境下相位式测距精度试验研究65-71

摘要：在特殊的测区环境使用免棱镜全站仪有其独特优势,但在不同观测条件下其测距精度的高低对观测结果影响很大。为了研究不同监测环境对免棱镜全站仪测距精度的影响,以拓普康ES-602G全站仪为例,对其相位式测距精度开展了系统的试验和分析,从不同反射面材质、反射面颜色、激光束入射角度、不同拐角等方面,设计了相应的试验方案,采用回归分析方法,获取了相应的拟合函数模型,分析其对测距精度的影响规律。结果表明：对测距精度影响最大的是大理石面,红砖面和木板面对测距精度的影响较小;反射面颜色与测距精度负相关,颜色越浅的物体其反射信号的能力越强,测距精度越高;激光束入射角度与测距精度成反比,为了保证测距精度应使入射角控制在30°以内;反射面拐角与测距精度呈线性关系,拐角越大,精度越高,拐角越小,其测距误差可能会很大。

基于EFAST方法的WOFOST作物模型参数敏感性分析72-78

摘要：作物生长模型广泛应用于作物长势监测和产量预测。为了有效识别作物模型关键参数,减少模型模拟的不适用性,选取河北省藁城市2009—2010年冬小麦作为研究对象,应用扩展傅立叶振幅灵敏度检验法（EFAST）,对WOFOST模型26个作物参数进行敏感性分析。结果表明,生育期为0.5和1.0时的比叶面积（SLATB1和SLATB2）,出苗到开花期的积温（TSUM1）,35℃时叶面积的生长周期（SPAN）,20℃下单叶有效光能利用率（EFFTB3）和最大CO2同化率在30℃的校正因子（TMPF4）等6个参数的敏感性指数均大于0.1,说明对产量形成的贡献较大。研究证明,基于扩展傅立叶幅度检验法（EFAST）的敏感性分析对模型修正具有指导意义,可为模型参数＂本地化＂提供重要依据。

湖南省水资源脆弱性时空演变研究79-85

摘要：为研究湖南省水资源脆弱性动态演变问题,利用GIS和RS技术,基于PSR概念模型构建水资源脆弱性评价指标体系,采用改进的主成分分析法和熵值法确定水资源脆弱性指标综合权重,对2005—2013年湖南省水资源脆弱性的时空演变特征和脆弱性成因进行分析与探讨。结果表明：（1）研究区水资源脆弱性时空分布格局呈现＂中高周低,东强西弱＂之势;（2）重度和极度脆弱区域团聚在东部和北部,微度和轻度脆弱区域呈阶梯状分布在西南两翼,中度脆弱区域如星罗棋布般分布在各个州市;（3）从时间变化上看,大体呈现＂首尾时段波动明显,中间时段相对稳定＂的特征;（4）从演化的空间分异特征看,其脆弱性变化大致分为2种类型：持续增速型和低速稳定型。由此可见,近9年来,湖南省水资源脆弱性具有明显的时空分异特征。人类活动的影响是水资源持续脆弱的主导因素;强降雨事件发生的频率是区域水资源系统性增强与减弱并存的直接原因。

超声辅助磨削球墨铸铁表面形貌及磨粒磨损研究86-92

摘要：为了探讨超声振动对普通磨削过程的影响,采取单颗磨粒磨削试验方法,在对普通和超声辅助单颗磨粒高速磨削的表面形貌特征（切削沟槽宽度、磨削轨迹干涉）进行理论分析的基础上,对相应理论进行试验验证和分析研究,同时还对超声辅助条件下基于磨削力信号的磨粒磨损进行了分析。结果表明：与普通磨削相比,在超声振动条件下,单颗磨粒高速磨削具有磨削轨迹干涉、切削沟槽宽等特点;不同的磨削力信号特征反映了不同形式的磨粒磨损。研究结果为磨削加工过程中的实时监测提供了一定的判定依据,也为以后整个砂轮的试验研究提供了理论和技术支持。

微电网运行模式无缝切换控制策略93-100

摘要：微电网作为分布式电源的载体,可以在合理分配分布式电源所产生电能的同时避免其直接与主电网连接所带来的弊端。微电网运行模式间的无缝切换过程直接影响到微电网的安全稳定性与供电可靠性。针对微电网由孤岛转为并网时的切换过程,基于基尔霍夫定律进行推导得到逆变器相关变量间的数学关系,构建三相负荷不对称条件下微电网逆变器由独立运行转为并列运行的动态优化数学模型。利用基于Radau配置的动态优化算法对该模型进行离散化,并将优化时间段分成若干区间,在区间上通过正交配置法确定配置点,继而获得每个配置点上的优化结果。通过MATLAB进行仿真求解,得到了控制变量的最优控制轨迹。

数字控制H桥逆变器的非线性行为101-106

摘要：为研究数字控制器和主电路参数变化对H桥逆变器性能的影响,利用混沌动力学理论,在分析其工作原理的基础上,利用频闪映射法构建系统离散数学模型;结合分岔图和折叠图以及Lyapunov指数方法研究了比例系数和开关周期2个控制参数变化对系统性能的影响,并利用时域波形图进行验证;采用分岔图研究主电路参数变化对系统性能的影响。结果表明,在不同控制参数和主电路参数下,系统可能会运行在单周期稳定、多周期分岔和混沌状态,具有典型的非线性行为。该研究结果可为数字控制H桥逆变器的控制器设计和主电路参数设置提供有益指导。

一种高压可调高频开关电源设计方案107-112

摘要：传统的线性电源具有体积大、质量大、效率低、功率因数低等缺点,为克服这些缺点,提出一种新型高压可调高频开关电源设计方案。该方案采用半桥拓扑结构,具有控制输出电压和限制最大工作电流的能力。针对此电源,对其主电路高频变压器进行设计,提出一种改进型半桥拓扑结构;使用芯片SG3525和LM324设计一套控制电路,提出一种多段分程控制方式。利用PSPICE仿真软件设计仿真电路,对控制方案进行可行性研究。利用所提出的设计方案实现了高压调解0～1 000 V的试验样机,有效验证了该方案的可行性。

煤矿高压电缆绝缘监测信号综合去噪算法研究113-117

摘要：为了使煤矿高压电缆稳定运行,保证井下供电安全和高效生产,提出一种煤矿高压电缆在线绝缘监测信号综合去噪算法。以高压电缆局部放电信号的在线绝缘监测系统为基础,提出基于小波和自适应盲源分离法的局部放电信号噪声综合分离去噪算法,并研究了该算法的原理和结构组成。该算法有效提高了高压电缆在线绝缘监测的准确性,可以实现实时监测高压电缆绝缘状况的目的。最后进行了计算机仿真及现场真实模拟电缆绝缘破坏试验,试验结果从不同方面验证了该综合去噪算法的有效性与可行性。

低占空比无线传感网络能量高效的路由协议118-123

摘要：低占空比无线传感网络中链路质量的不可靠性使数据在同一链路上需要多次传输才能成功,从而大大增加了能量消耗和等待时延。为了提高低占空比无线传感网络的生存周期,提出一种能量高效的路由协议。对链路质量和传输时延设定阈值,从邻居节点中筛选出链路质量可靠且满足时延约束的候选节点集合,在候选节点集合中选择能耗最低的邻居节点作为路由的下一跳节点。由于数据是沿着节点跳数减小的方向传输,从而使到达汇聚节点的路由在满足时延约束条件下取得最小的能量消耗。仿真实验结果表明,所提出的路由协议能够提高数据包的到达率,并有效降低网络的能耗。

多次振动荷载作用下新浇混凝土超声波波速变化规律试验研究124-128

摘要：为研究多次振动对新浇混凝土性能的影响,设计新浇混凝土振动模拟试验,利用振动台对新浇混凝土施加多次振动荷载,测试其超声波波速,利用试验结果分析试块超声波波速的变化过程与规律。试验结果表明：新浇混凝土基准试块超声波波速经历了快速增长、缓慢增长和基本稳定3个阶段,振动试块经历了快速增长、缓慢增长、迅速降低和基本稳定4个阶段;振动试块在龄期48 h内超声波波速增长速率比基准试块大且其波速先达到峰值;在龄期3～7 d内随着振动次数增加,振动试块超声波波速快速下降且该现象具有一定的累积效应,而基准试块超声波波速持续增长;龄期7 d后,振动试块超声波波速逐渐趋于稳定,最终稳定值低于基准试块稳定值。