本文關(guān)鍵詞：氣化采煤地表氡濃度變化規(guī)律研究

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【摘要】：煤炭地下氣化是一項能源綜合性生產(chǎn)開發(fā)新技術(shù),能夠?qū)U棄的、常規(guī)方法不可開采的或者開采不經(jīng)濟的煤炭資源經(jīng)地下氣化轉(zhuǎn)變成煤氣,以供民用或者工業(yè)生產(chǎn)使用。目前我國正處于能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整階段,對能源生產(chǎn)方式與能源開發(fā)利用率都提出了更高的要求。相比與傳統(tǒng)的煤炭開采利用方式,煤炭地下氣化在環(huán)境保護(hù)、能源開發(fā)利用率、經(jīng)濟效益、生產(chǎn)安全性等方面都具有明顯優(yōu)勢。隨著我國氣化采煤技術(shù)的不斷發(fā)展,已從實驗研究階段逐步過渡到商業(yè)化生產(chǎn)階段。然而商業(yè)化生產(chǎn)主要的瓶頸在于生產(chǎn)的可燃?xì)怏w的濃度、組分和熱值不穩(wěn)定,解決這一問題需實現(xiàn)對地下煤層燃燒狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)控,以此控制氣化燃燒過程,而這是地下氣化的一大難點。本文以國家自然科學(xué)基金項目《氣化采煤中氣化爐溫度場獲取壤中氡方法研究》為基礎(chǔ),在內(nèi)蒙古某煤炭氣化試驗區(qū)應(yīng)用地表壤中氡測量方法監(jiān)測煤炭地下氣化過程中的燃燒狀態(tài)。運用傳統(tǒng)統(tǒng)計方法、趨勢面分析法、小波分析法分析研究氣化試驗區(qū)氡濃度在氣化進(jìn)程中不同時間段異常分布特征,研究發(fā)現(xiàn)這三種方法圈定的氡異常分布與地下燃燒區(qū)溫度場存在一定的關(guān)系。其中趨勢面分析法所圈定的壤氡異常分布及變化趨勢與地下燃燒區(qū)溫度場較吻合,在圈定地下燃燒區(qū)上有著較好的應(yīng)用效果。地表土壤氡濃度會隨外界因素諸如氣溫、地溫、濕度等變化而改變,為此在氣化采煤試驗區(qū)分別對原始狀態(tài)下以及氣化爐燃燒狀態(tài)下結(jié)合相關(guān)分析與回歸分析開展地表土壤氡濃度日變化規(guī)律及其影響因素研究,從不同氣象條件下分析土壤氡濃度變化規(guī)律及其主導(dǎo)影響因素。研究表明,不同的氣象條件下無論哪種狀態(tài)地表氡濃度變化規(guī)律存在差異且主導(dǎo)因素也不同,此外受地下氣化爐影響地表土壤溫度相比于原始狀態(tài)下有著顯著的變化;在氣化爐燃燒前的自然狀態(tài)下,當(dāng)土壤濕度較低且變化不大,此時由土壤溫度滯后產(chǎn)生的空氣溫度與土壤溫度差成為土壤氡濃度日變化的主導(dǎo)因素,造成了地表土壤氡濃度日變化的反常以及土壤溫度與氡濃度的負(fù)相關(guān)性;在氣化爐燃燒的狀態(tài)下,氣象條件為雨晴雨時,土壤氡濃度呈現(xiàn)早晚低,中午高的規(guī)律,其主導(dǎo)因素是空氣溫度與土壤濕度;而在晴后持續(xù)降雨的條件下,土壤溫度成為土壤氡濃度變化的主導(dǎo)因素�？傮w來說,土壤氡濃度日變化是各種影響因素共同作用的結(jié)果,而影響因素中主導(dǎo)因素是引起土壤氡濃度變化的關(guān)鍵。煤地下氣化燃燒溫度獲取對于煤氣化燃燒狀態(tài)的監(jiān)測具有重要作用,為此展開運用主成分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立不同參數(shù)下陣列式壤氡測量值所對應(yīng)地下溫度場模型研究。建立多參數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)壤氡模型來驗證神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地下溫度場模型的可行性。研究表明,結(jié)合主成分分析提取相關(guān)特征量,建立的多參數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)壤氡模型是有效的,此外神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)出了對訓(xùn)練樣本的高度敏感性,若能對訓(xùn)練樣本進(jìn)一步細(xì)化且使樣本更具代表性,對于建立多參數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地下氣化溫度場模型同樣可行且有效,從而可以得到不同參數(shù)下陣列式壤氡測量值對應(yīng)的地下氣化煤層的溫度值,這對于監(jiān)控煤地下氣化狀態(tài)具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：氣化采煤 壤氡濃度 影響因素 異常圈定 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD841
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-15
• 1.1 選題依據(jù)及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 研究內(nèi)容與思路14-15
• 第2章 氡基本性質(zhì)及燃燒區(qū)氡異常形成機理15-26
• 2.1 氡的基本性質(zhì)15-19
• 2.1.1 氡在巖石與土壤中的分布及氡的來源15-16
• 2.1.2 氡的物理性質(zhì)16
• 2.1.3 氡的化學(xué)性質(zhì)16
• 2.1.4 氡的吸附性質(zhì)16-17
• 2.1.5 氡的輻射性質(zhì)17
• 2.1.6 氡的遷移17-19
• 2.2 氣化采煤地表氡異常形成機理19-26
• 2.2.1 氣化采煤簡介19-20
• 2.2.1.1 氣化采煤過程與原理19-20
• 2.2.1.2 氣化采煤技術(shù)主要工藝20
• 2.2.2 煤層及覆巖中放射性核素分布20-22
• 2.2.3 氣化溫度對氡分布的影響22-25
• 2.2.4 氣化溫度對煤層覆巖的影響25
• 2.2.5 氣化燃燒區(qū)氡向上遷移25-26
• 第3章 壤中氡測量方法26-31
• 3.1 活性炭測氡法26-27
• 3.1.1 活性炭測氡法原理26
• 3.1.2 活性炭測氡法特點26
• 3.1.3 活性炭測氡與布局26-27
• 3.2 擴散式累積法壤中氡α能譜測量方法27-31
• 3.2.1 氡擴散累積原理27-29
• 3.2.2 基于擴散累積原理α能譜測氡儀特點29
• 3.2.3 擴散式累積法壤中氡α能譜測量與布局29-31
• 第4章 氡數(shù)據(jù)分析31-58
• 4.1 土壤氡濃度日變化規(guī)律31-38
• 4.1.1 土壤氡初始濃度測量階段32-35
• 4.1.2 地下氣化爐燃燒階段土壤氡濃度變化35-38
• 4.2 氣化采煤地表壤氡異常圈定38-51
• 4.2.1 傳統(tǒng)統(tǒng)計法圈定壤氡異常38-40
• 4.2.2 趨勢面分析法圈定壤氡異常40-44
• 4.2.3 小波分析法圈定壤氡異常44-51
• 4.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)壤氡模型51-58
• 4.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點51
• 4.3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的選擇51
• 4.3.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與原理51-53
• 4.3.4 設(shè)置訓(xùn)練參數(shù)53
• 4.3.5 建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)壤氡模型53-54
• 4.3.6 結(jié)果與討論54-58
• 結(jié)論58-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-63
• 攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果63

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：804370