基于红外成像探测的煤层隐蔽火源反演识别技术研究

发布时间：2023-06-06 20:34

　　地下煤火探测是采用现代的各种探测技术，对地下煤火燃烧空间、燃烧强度以及所产生的资源环境灾害进行测量，实现定性、定量、定位、定时地了解地下煤火的空间变化和时间变化过程。地下煤火的发展在时间和空间上是一个连续的变化过程，在变化过程中，由于火区地质状态的迅速变化，其物理场和化学场也发生同步变化。本课题利用红外成像技术，对物体的温度不同所辐射量场也不同的原理，运用三维空间热传导方程，从而确定自燃煤层火源的强度和位置，为自燃危险预测预报和火区综合治理提供强有力的辅助手段。 本文从红外辐射、煤体自燃影响因素和传热学理论出发，提出了用红外成像技术反演内在火源的强度和位置的理论性的指导。根据煤层自燃现象和发生发展过程中的规律、环境条件的影响和基本途径，建立了隐蔽火源红外探测的实验模型；再通过研究与分析三维热物理场的变化规律，求出煤层内在火源的强度和位置；最后，提出了红外成像对隐蔽火源反演识别的方法和巷道自燃发火隐患探测与识别两项应用技术，为其今后应用方法的完善和应用领域的扩展奠定了基础。 实验结果表明：应用红外成像技术对煤层隐蔽火源的研究，可以定性判断巷道自燃隐患，预报自燃火灾的产生。实验所反映出来的...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 煤层隐蔽火源探测技术的国内外研究现状
        1.2.1 国内外自燃发火探测研究现状
        1.2.2 国内外基于热成像的无损检测技术发展及现状
    1.3 红外成像技术的研究应用现状
    1.4 研究目的和内容
2 煤层隐蔽火源红外成像探测的理论分析
    2.1 红外热成像技术的理论
        2.1.1 红外光谱
        2.1.2 红外探测理论
    2.2 松散煤体传热传质理论研究
        2.2.1 松散煤体传热理论研究
        2.2.2 松散煤体传质的理论研究
    2.3 本章小结
3 热红外成像探测煤层隐蔽火源的实验研究
    3.1 实验原理
    3.2 实验系统
        3.2.1 实验装置
        3.2.2 探测点布置
    3.3 实验设计
        3.3.1 煤样采集
        3.3.2 实验内容
        3.3.3 实验过程
    3.4 实验分析
        3.4.1 升温阶段的红外热像图变化
        3.4.2 降温阶段红外图像变化
        3.4.3 纵向温度分布
        3.4.4 煤表面温度与内部观测点温度比较
    3.5 实验结果
    3.6 本章小结
4 松散煤体传热数值模拟
    4.1 松散煤体传热物理模型及边界条件
        4.1.1 计算模型
        4.1.2 控制方程及边界条件
    4.2 数值模拟网格划分
    4.3 模型参数确定
    4.4 有效性检验
    4.5 模拟结果及分析
        4.5.1 自然对流面温度分布
        4.5.2 对称面温度分布
        4.5.3 标识线上温度变化图
    4.6 本章小结
5 隐蔽火源红外探测的反演理论研究
    5.1 简单热源在均匀介质条件下的温度场分析
        5.1.1 温度场模型的理论分析
        5.1.2 温度异常场稳态模型
        5.1.3 温度异常场稳态线性模型
        5.1.4 温度异常场的获取
    5.2 煤火点源在均匀介质条件下反演方法
        5.2.1 数值反演分析思路
        5.2.2 基于点源模型的单点火源反演方法
    5.3 本章小结
6 红外成像对隐蔽火源反演识别的应用
    6.1 煤巷红外辐射强度分布的影响因素
    6.2 红外成像对隐蔽火源反演识别的方法
    6.3 煤巷自燃发火隐患的探测与识别
        6.3.1 煤巷自燃发火的原因
        6.3.2 煤巷易氧化区域的热红外探测
        6.3.3 现场应用
    6.4 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3832179