基于熱紅外圖像的煤田地下自燃火源反演研究.pdf

1、煤層火災(zāi)，是指埋藏在地下的煤層自燃或被采煤生產(chǎn)引燃后，隨時(shí)間逐漸擴(kuò)散成大規(guī)模的煤田火災(zāi)，又稱煤火。煤火不僅會(huì)對(duì)煤礦安全造成嚴(yán)重的影響，造成不可再生的煤炭資源浪費(fèi)，更對(duì)人類賴以生存的大氣環(huán)境造成無法估量的破壞。因此，如何發(fā)現(xiàn)地下煤火，尤其是在其燃燒初期確定火源點(diǎn)的位置，是煤田火區(qū)災(zāi)害成功治理的關(guān)鍵。
　　本文通過分析露頭煤田的煤體特點(diǎn)，搭建松散煤體實(shí)驗(yàn)臺(tái)，模擬地下火源的燃燒升溫過程，同時(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)煤體燃燒數(shù)據(jù)，建立傳熱模型。采用紅外熱

2、成像技術(shù)，從熱傳導(dǎo)理論、光學(xué)、煤礦石燃燒及導(dǎo)熱等多方面進(jìn)行分析研究，給出了一種GPSO混合優(yōu)化反演算法。該算法結(jié)合了螢火蟲(GSO)與粒子群(PSO)兩種算法的優(yōu)點(diǎn)，在求解精度及速度上都有了提升。通過構(gòu)建實(shí)驗(yàn)煤體中的點(diǎn)熱源擴(kuò)散方程，作為GPSO算法的正演模型，結(jié)合煤體表面的熱紅外圖像，反演火源點(diǎn)位置。本文構(gòu)造的GPSO混合優(yōu)化算法與常用的傳統(tǒng)算法相比，避免了有限差分法和正則化方法離散化所引起的模型階次誤差，從而提高了反演的準(zhǔn)確性。同時(shí)，