2024年第39卷第4期目录

• 南平硐煤矿宝莉断层导水性评价

  彭景亮1, 陈秋南2*, 李俊1, 饶斌1

  2024,39(4):1-8, DOI:

  摘要 (40) PDF (6.30 MB) (34)

  Abstract:

  煤矿水害是影响煤矿安全生产的重要因素,断层导水性评价是煤矿水害研究的核心问题之一.采用单一方法对断层导水性进行评价时会出现较大的偏差,不利于煤矿水害的精准防治.文章基于断层泥比率(SGR)法定量评价南平硐煤矿宝莉断层的封闭性,通过水文地质钻孔综合测井确定钻孔内地层渗水点及断层破碎带的详细位置,对钻孔内含水层进行分层抽水试验定量评价宝莉断层的渗透系数,进而评价断层的富水性和导水性,并采用水化学分析验证地表水与地下水之间的补给关系.研究结果表明:多方法多因素综合评价断层导水性方法对具体断层和具体部位的导水性评价较传统的单一模型分析法的判断结果更加准确.
• 极近距离煤层群沿空留巷围岩控制原理与技术

  王平1, 2, 3*, 曾梓龙1, 朱永建1, 2, 3, 王希之1, 廖洪波4, 赵俊4, 杨林4, 郭海军4

  2024,39(4):9-18, DOI:

  摘要 (34) PDF (6.13 MB) (31)

  Abstract:

  针对极近距离煤层群分层转合层开采沿空留巷围岩控制的难题,结合现场实测、试验分析以及数值模拟等手段,探讨转采巷道围岩的变形机理,分析转采巷道沿空留巷围岩控制原理并提出相应的控制技术.复杂的地层结构,多次强烈的采动影响,软弱、破碎的巷道围岩以及半煤岩巷非均匀变形是造成分层转合层开采沿空留巷围岩难以控制的主要原因.提出切顶卸压→应力再平衡,支护体与支撑体协同承载→结构再稳定的控制原理,形成切顶卸压+砌墙封闭与柱式支撑+锚杆与锚索梁为核心的围岩支护技术.结果表明:转采巷道沿空留巷围岩在现有支护条件下可以实现基本稳定,证明转采巷道沿空留巷围岩控制原理与技术切实可行.
• 中深度煤层采动影响下围岩应力运移规律

  吕栋男1, 2*, 李峰1

  2024,39(4):19-27, DOI:

  摘要 (20) PDF (6.14 MB) (23)

  Abstract:

  通过对中深度煤层采动影响下的上覆岩层裂隙发育规律的研究,指导矿井顶板和瓦斯防治方案的制定.以大淑村矿174302工作面为工程背景,在工作面不同推进距离的条件下,采用FLAC3D模拟工作面倾向应力和走向应力的变化,对采动后煤体的支撑应力变化规律和采动影响的顶板应力、顶板位移变化规律进行分析,得出中深度煤层采动影响下围岩的应力运移规律,结果表明:工作面倾向应力、走向应力和底板应力均在100 m后趋于稳定,回采后上覆岩层7~13 m内岩层的离层裂隙发育较大,距顶板高度10~12 m时的下沉量最大.研究结果可为大淑村矿顶板和瓦斯防治提供科学依据.
• 融合特征选取与机器学习的煤矿安全生产态势预测

  叶黎明1, 2, 施式亮1, 3*, 鲁义1, 李贺1

  2024,39(4):28-36, DOI:

  摘要 (17) PDF (3.36 MB) (25)

  Abstract:

  为提高煤矿安全态势的预测精度,提出一种基于特征选取与机器学习融合的煤矿安全生产态势预测模型.首先,对1978年—2019年我国煤矿安全生产态势的相关数据进行归一化处理,使用全子集回归和随机森林2种特征选择方法对8种煤矿安全生产态势的影响因素进行组合;然后,运用岭回归、分类与回归树、自适应提升和极端梯度提升4种机器学习算法分别对12种煤矿安全生产态势特征参数组合进行预测,得到48种预测模型,根据各模型的平均判定系数对模型进行初步筛选;最后,综合比较归一化均方误差以及平均绝对百分比误差,得到2组待调优模型,分别对其进行超参数调优,得到最优预测模型.结果表明:最优预测模型的判定系数为0.971,归一化均方误差为0.029,平均绝对百分比误差为5.3%.
• 基于多时相Sentinel-2数据的温州市红树林提取及应用

  廖孟光*, 陈醒, 李猛, 李朝奎, 王韫

  2024,39(4):37-45, DOI:

  摘要 (55) PDF (6.53 MB) (20)

  Abstract:

  为准确了解红树林在温州市的分布,更好地对该市红树林资源进行调查、维护和利用,选取温州市沿海4个区域为研究区,利用2021年—2022年的Sentinel-2多光谱影像,通过提取研究区内红树林与互花米草的归一化植被指数(NDVI)构建植被指数时序特征,分别采用随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和最大似然法分别对单一时相和加入植被指数时序特征的多时相影像进行红树林识别.结果表明:基于多时相影像的红树林识别精度要高于单一时相影像;相比单一时相,当Kappa系数提高0.1以上时,NDVI时间序列能较好地描述红树林的物候特征和提高红树林的提取精度;3种算法均能准确地识别红树林,且随机森林算法的识别精度最高,其总体精度为98.02%,Kappa系数为0.84;研究区共识别红树林1.526 9 km2,准确率达87.26%.研究结果可为温州市红树林的管理和维护提供可靠的数据基础.
• 复合墙体填充芯层用气泡混合土碳化性能试验

  陈雅妮, 杨伟军*, 杨建宇

  2024,39(4):46-52, DOI:

  摘要 (23) PDF (2.24 MB) (44)

  Abstract:

  为了研究用于轻钢龙骨复合墙体填充芯层气泡混合轻质土的碳化性能,在快速碳化试验的基础上,制备不同成分比例的气泡混合轻质土,研究其碳化系数及碳化深度随时间变化的规律,探讨原料土、粉煤灰及气泡含量对轻质土碳化性能的影响,并根据自然条件下与快速碳化试验碳化速率系数的关系,通过碳化试验数据推算出自然条件下轻质土的碳化深度,预测轻质土及复合墙体的碳化寿命.结果表明:原料土掺量、粉煤灰与原料土掺量比及气泡掺量均对轻质土的碳化性能存在不同程度的影响,原料土掺量及气泡掺量越大,轻质土的碳化系数越小,碳化速率越快;加入适量粉煤灰可以提高轻质土的抗碳化性能并延缓完全碳化时间;通过优化设计配比及提高养护环境等方式,轻质土及其复合墙体的服役寿命可满足设计要求.
• 基于信息量法-AHP组合模型的十堰经开区地质灾害危险性评价

  陈露军1, 卢应发1*, 鲁培培2

  2024,39(4):53-60, DOI:

  摘要 (15) PDF (3.47 MB) (22)

  Abstract:

  以十堰经开区为研究区,选择地质构造、工程地质岩组、距水系距离、坡度、坡型、坡高和植被覆盖率等作为评价研究区的敏感性指标,在滑坡崩塌灾害易发性评价的基础上综合考虑地质灾害形成的诱发因素(降雨、人类工程活动),采用信息量法-AHP组合模型求得各个评价因子权重乘以对应因子信息量的值,基于ArcGIS软件的空间分析叠加功能得到经开区地质灾害危险性区划图.结果表明:基于信息量法-AHP组合模型下的危险性评价的准确性明显高于单一赋权模型;极高危险区、高危险区、中危险区和低危险区的面积分别占研究区面积的8.45%, 26.23%, 30.57%, 34.75%,极高危险区和高危险区主要分布在降雨量为880~920 mm、距水系距离近及人类工程活动强度大的区域.研究成果可为治理该区滑坡崩塌地质灾害提供一定的参考.
• 长江下游民主沙演变及其治理效果模拟分析

  龚泽权1, 王晓俊2, 3, 杜德军2, 夏明嫣2, 段绍伟1*

  2024,39(4):61-68, DOI:

  摘要 (20) PDF (8.53 MB) (35)

  Abstract:

  为解决民主沙右缘冲刷后退,导致长江福姜沙水道下段河势变化,影响现有12.5 m深水航道条件及后续工程治理的问题,在河演分析的基础上,提出民主沙治理措施,并利用数学模型对其治理效果进行模拟分析.从深泓线、断面、等高线及河床冲淤变化等方面进行河演分析，发现近年来民主沙右缘持续冲刷后退、浏海沙水道主槽向左坐弯以及沙尾下延后伸入12.5 m深水航道航槽是导致右侧深水航道水深时有不足的重要原因,急需对民主沙右缘和沙尾进行治理.数学模型计算研究表明:通过守护民主沙右缘和整治民主沙尾初步工程的实施,不仅稳定了河势,而且浏海沙水道主流坐弯的趋势也得到遏制,同时浏海沙水道民主沙下段和如皋中汊出口段航槽的水深条件也得到改善,为后续工程治理奠定了良好的基础.
• 基于转译模型的风力发电机风速时间序列模拟

  孙明涛1, 朱子莉1, 肖青2*, 彭嘉兴2

  2024,39(4):69-76, DOI:

  摘要 (28) PDF (4.40 MB) (29)

  Abstract:

  风速是一个有着较强非正态性的时间序列,在拟合风速历史观测样本时,难以兼顾非正态性和自相关性,特别是当自相关函数的振荡性较强时,现有方法的拟合精度不高.选用转译模型模拟风速时间序列,将概率分布函数和自相关函数的拟合解耦成2个独立的部分.首先,基于分位数函数和原点矩抽取风速样本的统计信息,选用Tadikamalla分布重构风速的累积分布函数和分位数函数；然后,基于边际概率转换,将风速样本映射到标准正态空间,采用余弦函数级数和来拟合样本的自相关函数；最后,提出一种三角级数展开式的方法生成高斯时间序列样本,利用转译模型将高斯时间序列样本转换成风速时间序列样本,复现风速的非正态累积分布函数和振荡自相关函数.对3组风速观测样本进行拟合测试,结果验证了所提方法的有效性和准确性.
• 基于改进YOLOv7 tiny的卸船机抓斗检测方法

  伍济钢*, 曹鸿

  2024,39(4):77-86, DOI:

  摘要 (19) PDF (5.17 MB) (20)

  Abstract:

  针对港口码头复杂环境下,现有卸船机抓斗检测方法存在精度低、漏检率高和误检率高的问题,提出基于改进YOLOv7 tiny的卸船机抓斗检测方法.首先,为克服低质量样本示例影响模型性能的问题,引入WIoU损失函数增强训练效果,加快模型训练的收敛速度;其次,为解决抓斗图像光照差异变化大,模型存在特征提取困难、参数冗余等问题,引入GSConv卷积对ELAN高效聚合路径模块进行改进,提高特征提取能力,保证模型参数大小和检测性能的平衡;最后,针对抓斗图像尺度变化大、背景干扰等导致检测精度低的问题,引入EMA高效多尺度注意力机制,提高不同尺度的特征学习能力,突出重要特征信息.所提出的改进算法在卸船机抓斗数据集中的检测准确率为97.0%,较改进前提高5.1%,模型大小减少16.3%;与Faster R CNN, YOLOv5s, YOLOv7等方法开展对比验证试验,所提方法的mAP值分别提高11.2, 9.3和3.5个百分点.结果表明:改进算法具有精度高、鲁棒性强等优点.
• 基于Box Cox变换与Wiener过程的产品剩余寿命预测方法

  李小波1*，汪翔2，吴浩2

  2024,39(4):87-97, DOI:

  摘要 (23) PDF (3.34 MB) (18)

  Abstract:

  剩余寿命是产品故障预测和健康管理的关键因素之一.针对目前剩余寿命预测研究未综合考虑产品退化进程存在的非线性、随机性和个体差异性等问题，提出Box Cox变换与Wiener过程相结合的产品剩余寿命预测方法.首先，引入Box Cox变换技术对非线性退化数据进行线性化处理，在考虑个体产品退化进程存在差异性的基础上，构建产品退化量与时间的随机过程模型；其次，根据同类型产品的退化监测数据，利用期望最大化(EM)算法估计模型参数，基于目标产品的退化数据，利用贝叶斯滤波技术在线更新模型参数，进而更新产品的剩余寿命分布；最后，以NASA电容数据集验证模型的准确性.结果表明：所提方法对产品剩余寿命的预测精度较现有模型有显著提高.
• 人体行为多尺度卷积双向门控循环识别模型

  马鹏飞1, 卫芬2, 3, 沈意平1*, 吕泽强3

  2024,39(4):98-108, DOI:

  摘要 (10) PDF (5.46 MB) (23)

  Abstract:

  为实现深度挖掘人体行为传感数据中的前后关联信息，进而达到精确识别人体行为模式的目的,针对传统卷积神经网络无法充分利用行为特征之间蕴藏的时序信息,提出一种基于注意力机制的多尺度卷积神经网络(Multi scale Attention Convolutional Neural Network,MACNN)与双向门控循环单元(Bidirectional Gated Recurrent Unit,BiGRU)的人体行为识别模型.提出一种多尺度卷积结构,拓宽网络的宽度并实现不同维度特征的提取和降维;引入双向门控循环单元学习信号在时间维度上的关联特征;通过在多尺度CNN中加入卷积注意力模块,深度挖掘人体行为信号中的关键信息特征,实现人体行为的高准确度识别.采用UCI人体行为识别公共数据集对所提方法进行试验验证,结果表明:所提方法能够准确地实现对6种典型人体日常行为的分类识别,且相比于传统的单尺度CNN识别模型,所提出的MACNN BiGRU模型的准确率提高5％以上,达到98.40％.
• 含1,3,4-噻二唑二氢嘧啶类衍生物的合成

  唐书望1，唐茜梅1，王佳宁1，谢文林1, 2*

  2024,39(4):109-116, DOI:

  摘要 (14) PDF (2.61 MB) (27)

  Abstract:

  二氢嘧啶类衍生物具有广泛的生物活性，因此对其新型衍生物的合成进行研究具有重要意义.文章以芳香醛、乙酰丙酮和硫脲为原料，通过Biginelli反应合成中间产物4-甲基-6-芳基-5-乙酰基-2-巯基-1,6-二氢嘧啶(1)，以浓盐酸为催化剂将中间体1与硫代卡巴肼反应得到化合物1-(4-甲基-6-芳基-2-巯基-1,6-二氢嘧啶-5-基)乙酮硫代卡巴腙(2)，以冰乙酸为催化剂将化合物2与原甲酸三乙酯进行缩合反应合成一系列新型含1,3,4-噻二唑二氢嘧啶类的衍生物.经IR, 1H NMR,13C NMR和HRMS（ESI）对目标产物进行表征.结果表明：所合成化合物的结构与预期化合物的结构一致.
• 基于并环戊二烯萘近红外染料的合成与表征

  艾香宁，郭昊炜，田伟顺，曾望东*

  2024,39(4):117-124, DOI:

  摘要 (20) PDF (3.46 MB) (26)

  Abstract:

  为解决多环芳烃因其刚性结构导致分子修饰困难，溶解度差，从而限制其应用和发展的问题，提出一种新型的、溶解性能优异的推拉结构多环芳烃材料制备与表征方法.以1,8-二溴萘和4-叔丁基苯硼酸单体为起始原料，通过一系列偶联、溴化、傅-克烷基化等反应合成一种新型并环戊二烯萘（PN 2CN ）分子，并对其进行结构表征和光学性能研究.结果表明：所设计的分子在近红外吸收区域有优异的光学性能.期望在目前已知的多环芳烃性质的基础上，开发所设计的分子在有机功能材料方面的应用.