DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 研究背景与文献综述 2.1. 研究背景 本文选取的第一个品牌是橘朵；橘朵所属上海橘宜化妆品有限公司，成立于2016年4月5日。2017年4月进驻，2018年8月在天猫开设旗舰店。在2018年有过两轮投资，分别是顺为资本和新宜资本。自橘朵在天猫上线之后的销售数据都呈上升趋势，尤其在经历2018年双十一之后，销售数量大幅上升。第二个品牌是完美日记；完美日记的成立于2016年，创始人黄锦峰是逸仙电商创始人的CEO，也是为御泥坊前CEO。其主要针对的消费人群为学生党或刚迈入职场的年轻女性，短短三年便在美妆市场占据了巨大份额，近日完美日记完成了最新一轮的融资，其融资估值高达10亿美元，稳坐国产第一彩妆品牌的宝座。我们选取的第三个国产美妆品牌是MAOGEPING，取自其创始人毛戈平的拼音。毛戈平先生是国内著名化妆师，被誉为魔术化妆师，2000年他倾力创建了美妆品牌MAOGEPING。该品牌致力于秉承光影美学理念，针对全球女性不同的面部特征、肤质与肤色，提供多种产品及色彩解决方案，并为每位女性提供由专业彩妆师所打造的量身定制妆容。虽然MAOGEPING彩妆品牌是国内本土为数不多的高端彩妆品牌，但是这个品牌之前并不是如此的广为人知。在近三年的国货风潮中，毛戈平先生令人赞叹的化妆技术加上多渠道的推广营销，MAOGEPING才真正走进大众视野。 2.2. 文献综述 我国学者从不同角度对目前国产彩妆的营销做了分析。例如刘慧(2015) [ 1 ] 是通过挖掘分析公司外部环境中的威胁和机会，以及内部环境中的优势和劣势来对营销策略现状进行分析。张茜(2018) [ 2 ] 是通过资生堂的案例来探讨我国彩妆市场该如何完善营销模式。李天淋、胡健(2019) [ 3 ] 通过对新零售特征和彩妆行业的特性探索，探讨彩妆行业在新零售的推动下要如何做出改变才能借势消费升级吸引消费者。钱丽艳、陈雅婷(2019) [ 4 ] 分析了国产化妆品“种草”营销本身存在的问题及国家政策，并对种草营销引导方面提出了相应的的对策。陈红、金秀玲(2019) [ 5 ] 在消费者行为视角下来进行Z世代消费行为的剖析，并结合产品策略、价格策略、渠道策略等营销方式寻找适合化妆品行业的营销策略。王灿(2019) [ 6 ] 从营销渠道的基本理论入手，梳理了国产化妆品企业营销渠道混乱与资源浪费的困境，最后提出了细分化、精准化、融合化的渠道设计意见。 在基于Python文本挖掘的应用上，我国也有许多学者进行了不同方面的探讨。周建、刘炎宝、刘佳佳(2020) [ 7 ] 为了解国内外情感分析领域的研究状况，揭示该领域的知识结构、研究热点与发展动态，借助各类软件，对数据库收录的以情感分析为主题的相关文献进行计量分析与知识图谱绘制，张敏(2020) [ 8 ] 以京东商城某品牌热水器的购买用户文本评价数据为基础，通过构建主题模型进行主题的提取，实现对其倾向性判断以及所隐藏信息的挖掘与分析，为生产商提供指导性建议。拓凯渊(2020) [ 9 ] 运用python网络爬虫技术对美团网上陕西省六个最具代表性的5A级景区的评论进行爬取，然后通过对数据进行处理，挖掘出游客们对陕西省景区评价隐含的语义，为旅游景点管理者提供决策依据。敖长林、李凤佼、许荔珊、孙宝生(2020) [ 10 ] 采用两种典型的文本分析方法，分析游客对哈尔滨6个冰雪旅游景点的认知形象、情感形象和总体形象感知，丰富了旅游大数据研究方法，为哈尔滨市冰雪旅游形象塑造提供建议。
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user: 3. 数据描述和方法 3.1. 数据选取及预处理 我们使用数据采集器从微博、淘宝和豆瓣等平台采集所需的评论词条组成数据。本文一共采集284条分别关于完美日记、毛戈平和橘朵三个国产彩妆品牌的数据用jieba软件预处理。首先将采集到的评论进行分词处理，即依据语义将一句话切分成一个个的词，例如，“我觉得很好用”分词成：“我”“觉得”“很”“好用”。虽然分成了一个个的词，但是句子里有一些没有意义的停词，如例子中的“觉得”，要将其过滤掉，该过程使用一个含有1000多个停词的词库，可以实现停词过滤。分词这一步尤为重要，分词效果的好坏直接影响了后面分析的准确性。依据jieba里自带的词典，文本被分为一个个的词。最后统计了三个品牌的评论词频。截取排序前20的词，见表1。依据统计的各品牌的词频制作词云图，让统计结果更加直观，便于寻找主要属性特征。筛选掉无意义的高频词，制作得到词云图，如图1~3所示。 Table 1 Comment frequency of three brand 词序 完美日记 橘朵 MAOGEPING 词 频数 词 频数 词 频数 1 眼影 46 眼影 62 粉底 33 2 营销 27 粉丝 29 化妆 27 3 好看 26 消费者 26 故宫 18 4 颜色 23 小红书 22 手法 16 5 质量 21 明星 21 特别 16 6 一般 20 美妆 16 性价比 16 7 腮红 20 营销 16 感觉 15 8 飞粉 18 微博 16 效果 15 9 不好 17 小狗 16 不会 15 10 单色 17 动物 16 粉膏 14 11 好用 15 好用 15 上妆 13 12 价格 14 李佳琦 15 视频 13 13 晕染 13 彩妆 14 毛孔 12 14 睫毛膏 12 联名 14 比较 12 15 亮片 11 KOL 14 好用 12 16 粉质 10 种草 14 使用 12 17 持久 10 合作 12 产品 12 18 口红 9 线下 12 高光 12 19 显色 9 天猫 11 东方 12 20 眉膏 8 渠道 11 喜欢 11 表1. 三个品牌的评论词频 图1. 橘朵词云图 图2. 完美日记词云图 图3. MAOGEPING词云图 3.1.1. 橘朵热点词分析 从图1中可以看出，消费者对于橘朵评论的关键词基本集中在眼影、质量、价格、营销等字眼上，可以看出橘朵的产品定位于年轻女性，特性就是走性价比、平价路线。 眼影可以说是橘朵的当家产品。在之前各大品牌的眼影盘都集中在9色或者12色，而橘朵却另辟蹊径，避开了这大热品类，把焦点放在了单色眼影和4眼影盘上。相比9色或者12色的眼影盘合集，单色眼影的成本造价势必会降低很多，而且橘朵也因为单色眼影的成功推出避开了彩妆眼影盘合集的这一片红海，通过低单价吸引到了第一批学生党、小白领、化妆小白等群体。 消费者同样十分关心橘朵的营销。橘朵在网络上的营销是非常成功的，其原因是其巧妙的利用了小红书和微博上的KOL进行营销。我们知道网络KOL上的账号级别是金字塔型的，分为四级，从上到下依次是明星、大V、中小V和草根。橘朵的投放基本都集中在腰部及尾部的KOL，而这种小成本的不断投放试错能最快的根据消费者反馈来进行内容投放上的调整输出，而小KOL对于内容的把握和沟通上来说品牌更有可控性。除此之外，橘朵在双11和618这两大淘宝、天猫的重大节点开始前的两个多月前已经在开始慢慢预热。对比一些品牌在大节点前几天才开始集中投放做声量，成长于电商的橘朵已经对于线上的套路和打法十分得心应手。 从词频分析中可以看出，对于橘朵这类新兴国产彩妆来说，价格定位十分重要。而橘朵是如何实现产品的低单价呢？其独特之处就是发现了单色眼影的这个趋势，然后匹配到了目标人群，决策上的超低单价，让其选择度更高，所以在目标人群确定之后，再开始讲故事他们是乐于接受的。再者就是高效率的媒体投放和分发，不断试错找到一批转化率不错的KOL让他们把内容分发出去，这里面所有的环节串联起来需要足够快。 3.1.2. 完美日记热点词分析 如图2，完美日记的飞速走红依靠的是出色的全网内容营销，完美日记以KOL带动全民种草，通过直播、短视频、图文等多种形式的灵活运用，在以小红书、抖音、微博为主的社交媒体平台，与消费者进行持续且深入的沟通，从而促成高效转化。不管是眼影还是口红，完美日记都邀请了明星与头部KOL如李佳琦、小猪姐姐等演绎核心创意视频及海报，众多美妆博主发挥创意产出妆教内容，进行广泛种草，打造产品口碑。其次，完美日记持续推动跨界IP联名，联合大英博物馆、探索频道，以及中国国家地理等品牌推出联名款眼影盘，聚焦于品牌与IP内在的文化价值，以这种文化价值内涵来赋能产品，更加能够引起消费者情感共鸣的艺术表达，也由此积累品牌价值资产。 品牌通过营销迅速发展的同时，也带来了一些负面效果。越来越多的消费者对各大平台频繁出现的推广感到疲倦和厌烦，同时国产低价的优势逐渐失去其吸引力，消费者对产品质量仍存在很大争议，回购率和好评率较国际品牌仍有很大差距。当单纯依靠网红“种草”越来越困难时，如何提升品牌影响力和培养忠实顾客便成为完美日记日后需要面对的难题。 3.1.3. MAOGEPING热点词分析 从图3中可以看出，针对MAOGEPING品牌的评论两极分化比较严重。一部分用户表示该品牌的产品非常符合自己的期望，会进行重复购买以及延伸购买其他产品和推荐。另外一部分用户则表示产品和自己的预期相差甚远，不能满足他们的需求。有用户表示MAOGEPING性价比太低，同等价格自己更愿意购买其他品牌或者增加预算购买欧美大牌彩妆。也有用户表示希望MAOGEPING同步提升价格和质量，栖身一流彩妆品牌。 针对用户们的评价以及所生成的词云图，可以看到有相当大的群体对MAOGEPING的满意度很高，这一部分是品牌的忠实顾客。还有一部分用户会选择性的使用某些产品，但是对另外的产品则不会尝试。而对品牌的负面评价主要集中在使用感不好，性价比不高以及需要一定的化妆技巧和手法才能画出想要的效果。这样的评价是可以解释的。通过MAOGEPING彩妆的发展历史不难看出，之前它主要服务于专业化妆师，后来才更多的面向大众。即便如此，它面向的很大一部分群体依然是那些有一定化妆基础的、能够在化妆上投入一定的时间的人。同时，MAOGEPING品牌的理念是创造东方新时尚。而现在很多客户受欧美和日韩妆的影响，不是很喜欢古典的东方妆感。这也在一定程度上解释了为什么会有一部分用户觉得无法达到预期的效果。 针对MAOGEPING彩妆的发展，通过词云图的提取分析，该品牌可以从以下两个方面着手：一方面针对专业化妆师的产品，可以进一步提升质量和使用效果。另一方面MAOGEPING如果想做成国际一流彩妆，提升用户的使用感是非常重要的。MAOGEPING可以开拓一系列无门槛产品，使其不拘泥于专业手法和精力的限制，普通的涂抹同样可以达到预期效果。
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user: 4. 热点词情感分析 利用python抓取近期有关三大品牌评论的高频词，并合并成词频表。这些高频词可以清晰地展示每个品牌自身的情况和消费者对其的感受。为了进一步了解在美妆消费市场中，消费者更看重品牌哪一方面的品质，我们将这些高频词进行分类。关于性价比、价格相关的描述词分类为“价格定位”。“小红书”、“合作”、“视频”等词汇分类为“营销推广”。具体的美妆产品词汇和使用感描述词汇归类为“产品质量”。利用其他IP的影响力开发的联名产品或品牌理念等归类为“设计理念”，最终的分类结果如表2。 Table 2 Classification and statistics of high frequency word 属性 橘朵 完美日记 MAOGEPING 总计 词频 比重 词频 比重 词频 比重 词频 比重 产品质量 225 0.65 145 0.39 193 0.63 563 0.55 设计理念 43 0.12 58 0.12 72 0.24 1733 0.17 价格定位 51 0.15 11 0.03 28 0.09 90 0.09 营销推广 27 0.08 158 0.42 14 0.04 198 0.19 表2. 高频词分类统计 虽然现代消费群体在化妆品消费方面大体上是很理性的，但也不能够否认从众消费心理的存在。消费者通过自媒体者的KOL营销后，会判断该产品是否符合自己的需求并决定是否购人，但是由于自媒体者在直播测评中并未真实反产品性能，且评论区有大量枪手，导致消费者并没有很好的分辩出产品的适用与否，直接跟随着大流购买该产品，或是仅仅因为喜欢该博主而进行盲目消费。这就导致了许多产品无法达到消费者预期的情况。 且随着消费者日趋理智以及对产品的深入了解，我们可以看到很多消费者对本土品牌有了消极的评论。如脱妆、暗沉、飞粉，眼影难上色，晕妆等都是消费者反馈的重灾区，产品品质良莠不齐。因此不论营销环节怎样精心布置，营销的终极目的还是要塑造品牌形象，提升产品销量，那么产品作为直接接触消费者的“终端”是否能得到消费者的认可，就成了企业舆论正向传播与否的关键影响因索，企业在品牌传播方面的收益与产品研发的投入高低息息相关相关。如同常常被诟病的综艺抄袭现象一样，从他国抄袭而来的产品永远也成不了行业的领头羊，最多只能跟在大牌后面作为廉价替代品。 想要让国货化妆品受到国内外消费者的认可，需要本土企业在保证质量的同时积极研发新产品，同时设立一个良好的企业形象，才能增加消费者分享、回购的几率，促进国内彩妆市场的繁荣。
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user: 5. 总结 通过对网络文本数据进行挖掘和统计分析，得出游客对古镇旅游态度及相关因素的结论如下： 消费者选择美妆品牌，关注度最高的是产品质量，其次是产品设计理念。尽管树立美妆品牌的知名度需要全面的战略和营销手段，但如果无法保证产品质量则很难提升回购率并保持客户忠诚度。尤其在这个趋于饱和的市场中，美妆产品的可替代性非常高，且并没有很高的市场进入门槛，尽管解决了产品价格和包装问题，质量堪忧的产品和品牌很快就可以被替代和淘汰。与长期占据美妆市场的国际大牌相比，国产新品牌在研发能力上仍存在很大差距。要想做得比国际大牌更好用，不能仅在营销层面踩一捧一，更不能只局限于“平价替代”的层面，而是要从质量和使用体验都得到提升。 其次，盲目追求性价比对品牌发展未必是好事。如果品牌对自己的产品有充足的自信，它完全不需要只用价格战的方式来销售，更不会用平价、便宜等标签来做自己质量一般的借口。例如，毛戈平作为国产品牌凭借过硬的产品质量和专柜服务体验，尽管有些产品的价格比很多一线国际大牌还要高，仍然保持着很好的销量和口碑。而橘朵一直走平价替代的高性价比路线，在产品质量上却始终难以超越其模仿对象，给消费者留下的抄袭、廉价等刻板印象难以迅速扭转，以至于如今也难以获得更高的品牌溢价，消费者对其逐渐涨价的行为并不买账。因此，产品质量才是品牌站稳脚跟的基础。 依靠互联网起家的国产美妆品牌，如完美日记在线上的粉丝量基本已经触顶，如今需要通过线下的渠道拓展新客户，与此同时，线下门店也是新品牌提升互动和体验的重要渠道。线下的供应链和营销方式也和线上存在巨大的差异，传统品牌已经在线下形成的渠道、市场、技术等壁垒也很难逾越。新锐化妆品牌一直是轻资产的运行模式，主要集中在品牌建设和资源整合，在线下销售并没有太大的优势。如何既保持住国产品牌的优势--高频率的上新速度，同时提高供应链能力、库存管理水平，将成为全新的挑战。
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user: 摘 要 本文针对分布式MIMO雷达在目标检测和跟踪多任务下重点目标优先的阵元选取问题，提出了基于多任务下改进的贪婪多起点搜索的阵元选取模型及求解算法。将每个跟踪目标的位置估计误差界进行去量纲化、归一化处理，分别引入与目标重要程度和任务程度成正比的权重因子，以突出重点目标和调整系统资源在检测性能和跟踪性能两方面的配比，最后引入表征系统综合性能的参数。最小的阵元集合为代价函数，建立优化模型，通过遍历法寻找最优初始阵元集，逐次增加对系统贡献最大的阵元，完成阵元选择。仿真结果表明，所提算法能够在保证系统整体性能的同时降低系统计算量。 关键词 :分布式MIMO雷达，资源分配，多任务，重点目标 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 在现代信息化战争中，雷达作为一种远距离的电磁传感器，在远距离目标的探测、跟踪等方面发挥着近乎不可替代的作用 [ 1 ]。MIMO雷达作为一种新体制雷达 [ 2 ] 充分综合了相控阵、组网技术和MIMO通信技术 [ 3 ]，在抑制干扰、提高分辨率，克服目标的RCS闪烁问题上有着独有的优势。雷达系统的性能提升往往以系统资源的消耗为代价。MIMO雷达特别是分布式MIMO雷达 [ 4 ] 涉及到的资源更为丰富，主要包括阵元、功率、波形、以及频率、带宽、时宽等 [ 5 ]，在尽量提高系统性能的同时合理调配系统资源以提升系统效能是MIMO雷达资源分配研究的主要内容，其中阵元的合理布置和选取是资源分配的重要方面 [ 4 ]。 为了在确保系统性能的前提下尽量减少阵元的使用数量，很多学者展开这方面的研究，提出了各种算法。一是将阵元选取建模为背包问题(knapsack problem， KP)，在预设定位精度要求下以最少阵元数量的选取达到最优定位精度，同时降低系统复杂度 [ 6 ]；二是采用阵元聚类的方法，在给定位置估计精度下每个目标只由对应的阵元子集跟踪 [ 7 ]；三是文献 [ 7 ] [ 8 ] 提出的贪婪多起点搜索(Greedy Multi-start Local Search， GMLS)算法和公平多起点搜索(Fair Multi-start Local Search， FMLS)算法。两种算法各有所长，GMLS算法计算复杂度较低，但不能保证最好的估计精度；FMLS算法跟踪精度很高，但计算量较大。以GMLS算法为基础，文献 [ 9 ] [ 10 ] 在文献 [ 8 ] 的基础上针对分布式MIMO雷达对目标快速跟踪的需求，提出了基于多目标位置跟踪的收发阵元选取算法，在指定的位置估计精度的约束下，建立了最少阵元选取的优化模型，在GMLS算法的基础上，提出了改进的GMLS (Modified GMLS， MGMLS)算法，使算法复杂度进一步降低。 上述研究均针对单目标或者平等对待待跟踪的多个目标，文献 [ 10 ] [ 11 ] 在研究了突出重点目标跟踪的阵元选取算法，将目标分为普通目标、可疑目标和危险目标，分别讨论了低跟踪精度要求场景和高跟踪精度两种场景，并分别提出了GFMLS (Greedy and Fair Multi-start Local Search， GFMLS)算法和单天线对多目标(One Antenna to All Targets， OAAT)算法。GFMLS算法具有数据处理简单的特点，适合处理低跟踪精度要求下不同优先级目标的阵元选取问题，OAAT算法接收数据量大，但可以实现更高的估计性能，有利于实现更高的任务需求。 而上述研究均局限于分布式MIMO雷达在执行单任务的情景，当系统执行多任务时，会带来新的资源分配问题。张浩为等在文献 [ 12 ] 中研究了分布式MIMO雷达在执行多个匀速运动目标跟踪和目标检测多任务下阵元、功率和带宽的分配问题，利用改进的粒子群算法进行阵元选取，能够在一定复杂度下确保系统的指标性能。但文献 [ 12 ] 在计算检测概率时仅考虑了待检测区域边缘，没有考虑到检测区域的每一个点；同时在建立目标函数时没有去除检测概率和定位误差两项不同指标的量纲，难以描述每个任务在多任务中的权重比例；且对跟踪的多个目标同等看待，没有考虑突出重点目标跟踪的情况。目前，分布式MIMO雷达在多任务下突出重点目标跟踪的资源分配还有待进一步研究。本文针对上述问题，综合考虑待检测区域内每一点的检测概率，将描述不同性能指标参数进行去量纲化、归一化处理，在给定的性能指标要求下，使选用的阵元数量尽量少，以此建立优化模型。提出了基于多任务下改进的贪婪多起点搜索算法(Modified Greedy Multi-start Local Search of Multitask，MT_MGMLS)的阵元选取模型及求解算法。仿真实验证明了本文所提算法的有效性。
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user: 2. 系统模型及重要性能参数 2.1. 系统模型 将分布式MIMO雷达系统模型限定在二维平面坐标系中，假定系统有M部发射阵元，N部接收阵元，发射阵元发射的信号为正交波形，第m部发射阵元的信号记为 s m ( t ) ，满足 ∫ T m | s m ( t ) | 2 d t = 1 ，其中 T m 为发射信号的持续时间，发射功率为 p m ， k 。 假设系统跟踪多个目标，数量为 N q 个，对目标进行第一次观测记为初始时刻 t 0 ，第k次观测对应时刻 t k 。假设目标均为匀速运动， t k 时刻第q个目标的状态向量表示为 x k q = ( x k q ， y k q ， v x ， k q ， v y ， k q ) T ，其中 x k q 、 y k q 分别为目标的横坐标、纵坐标， v x k q 、 v y k q 分别为目标x方向和y方向的速度值，同时记 R m ， k q 、 R n ， k q 分别为此时第m部发射阵元和第n部接收阵元与第q个目标的距离。 假设系统能够实现时间同步，第q个目标的低通等效信号 [ 13 ] 可以表示为： r n ， k q ( t ) = ∑ m = 1 M α m q n ， k p m ， k ζ m q n ， k s m ( t − τ m q n ， k ) e − j w m q n ， k t + n n ， k q ( t ) (1) 式中， ζ m q n ， k = ζ m q n R ， k + j ζ m q n I ， k 表示第q个目标的复散射系数， ζ m q n R ， k 和 ζ m q n I ， k 分别是 ζ m q n ， k 的实部和虚部； n n ， k q ( t ) 表示自相关函数为 σ w 2 δ ( τ ) 的高斯白噪声。 α m q n ， k 表示信号传播产生的衰减。 τ m q n ， k 表示时延， w m q n ， k 表示多普勒频移。 记 τ k q = [ τ 1 q 1 ， k τ 1 q 2 ， k ⋯ τ M q N ， k ] T ， w k q = [ w 1 q 1 ， k w 1 q 2 ， k ⋯ w M q N ， k ] T ，定义向量 ψ k q = [ ( τ k q ) T ， ( w k q ) T ] T ，向 量 ψ k q 的函数的观测向量 z k q 可表示为 z k q = f ( ψ k q ) + v k q (2) 式中， f ( ⋅ ) 为观测过程， v k q 为观测的高斯噪声。 2.2. 目标定位误差的贝叶斯克拉美罗界 在信噪比较高时，用 z k q 估计 x k q 的均方误差与贝叶斯克拉美罗界(BCRLB，Bayesian Cramer-Rao Lower Bound )接近 [ 13 ]。 x k q 的贝叶斯信息矩阵(Bayesian Information Matrix， BIM)表示为 J B ( x k q ) 。定义 t k 时刻发射和接收阵元的阵元选取变量分别为 q k t = [ q k 1 t q k 2 t ⋅ ⋅ ⋅ q k M t ] T ， q k r = [ q k 1 r q k 2 r ⋅ ⋅ ⋅ q k N r ] T ， q k m t ， q k n r ∈ ( 0 ， 1 ) ，0表示该阵元被舍弃，1表示选择该阵元。目标跟踪的BCRLB矩阵可以表示为： C k q ( q k t ， q k r ) | x k q = [ J B ( q k t ， q k r ) | x k q ] - 1 (3) C k q ( q k t ， q k r ) | x k q 对角线元素即为待估计量 x k q 的各个状态分量估计方差的下界。故 t k 时刻第q个目标的位置估计误差满足： var ( x ^ k q ) + var ( y ^ k q ) ≥ C k q | 1 ， 1 + C k q | 2 ， 2 ≈ L q k ( q k t ， q k r ) (4) 其中， C k q | i ， i 表示矩阵 C k q 的第i个对角元素，记 G q k ( q k t ， q k r ) = L q k ( q k t ， q k r ) 。 2.3. 检测概率 采用Neyman-Pearson准则推导检测概率的推导 [ 12 ] [ 14 ]，忽略目标移动造成的多普勒效应。在高斯白噪声下，分布式MIMO雷达系统对监视范围内某一特定位置目标进行检测。在单脉冲条件下，最大似然比检测器是对每一条路径通道先作匹配滤波处理，再作平方律检波，最后将各通道的回波相加 [ 14 ]。设 为匹配滤波器的输出，因为有 个匹配滤波器的输出，故 为一 向量。同时由于本文不涉及功率的分配，可以假定每个发射阵元的发射功率相等，即 。有： (5) 其中， 表示检测到目标和 表示没有检测到目标， ， ， 为信道衰减系数。从而有： (6) 设似然比检测门限为 ，虚警概率计为 。则有： (7) 由此可以推导出目标检测概率为： (8)
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user: 3. 阵元选取模型的建立与求解 文献 [ 8 ] 提出的GMLS算法通过随机选取一个初始阵元对，然后进行1轮启发式阵元选取，虽然计算量较小，但不能保证最好的估计精度。文献 [ 9 ] [ 10 ] 借鉴GMLS算法和FMLS算法提出了改进的GMLS (Modified GMLS， MGMLS)算法，既保证了跟踪性能又使算法复杂度进一步降低。本文借鉴MGMLS算法，提出了基于MT_MGMLS的阵元选取模型及求解算法。 3.1. 优化模型的建立 在保证系统性能的前提下尽量减少阵元数量，以最少的阵元集合为目标函数建立优化模型。系统的性能要求和资源限制给定了约束条件，限定阵元总量，给出阵元使用最大使用率，给定系统的跟踪性能和检测性能要求。建立的优化模型如下： (9) 式中，目标函数为最小阵元集，目标q的位置估计误差不大于系统能容许的最大位置估计误差 ，检测概率不小于系统容许的最小检测概率 ，阵元使用总量不超过系统容许的最大阵元使用率 ，发射阵元数量不超过M，接收阵元数量不超过N。 3.2. 系统参数预处理 3.2.1. 目标位置估计误差归一化 由于系统要同时考虑的检测概率 和目标位置估计误差 量纲不同、取值范围不同，两者不能直接用于比较，难以统一处理。故此将 进行归于处理。具体步骤如下： Step1：引入 可能达到的最大值，记为 ； Step2：用 除以 ，将位置估计误差的范围转换为 ； Step3：将经过上述处理后的位置估计误差先后进行乘以−1和加1处理。 通过上述三个步骤即可实现目标位置估计误差 的去量纲化和归一化处理，将处理过后的 记为 。之所以进行step3，是因为经过该步骤处理后， 取值越大代表性能越好， 取值越小代表性能越差，便能与检测概率 一致。 3.2.2. 目标重要度权重系数引入 系统需要同时跟踪多个目标，不同目标的跟踪精度要求不同，为了区分不同目标的重要程度，在此引入表示目标重要程度的权重系数。将第q个目标的权重系数记为 ， 应该满足以下两点条件： 1. 与目标的跟踪精度要求成反比，即 ， 为比例系数； 2. 所有 之和为1。 通过以上两点便可确定各个目标的权重系数，必要时还可进一步引入人为干扰因子对权重系数进行调整，以进一步突出重点目标。 3.2.3. 任务重要程度的权重系数引入 本文考虑分布式MIMO雷达系统同时执行目标检测和目标跟踪任务的情况，需要引入表征目标重要程度的权重系数。通过前面的参数处理，使得可以在同一框架内处理表征系统跟踪性能的目标位置估计误差和表征检测性能的检测概率。引入表征目标检测和目标跟踪重要程度的权重系数分别为 和 。 进一步将检测性能和跟踪性能综合考虑，引入表征系统整体性能的参数。假设 时刻系统对第q个目标的跟踪精度误差为 ，经归一化处理后为 ；对于第q个目标系统能容许的最大位置估计误差 归一化处理后为 。系统对特定目标的检测概率为 ， 是系统容许的最小检测概率。以测试值相对系统要求的绝对变化量表征系统的综合性能： (10) 当 时，系统同样对待跟踪性能和检测性能；当 时，系统更加侧重于跟踪性能；当 时，系统更加侧重于检测性能。当 时表示系统性能正好达到性能要求；当 时表示系统性能劣于性能要求，且 越小性能越差；当 时表示系统性能优于性能要求，且 越大性能越好。 经过参数预处理后，优化模型可重新表述为： (11) 式中， 和 分别为 和 归一化处理后的值； 为表示系统综合性能的参数，应确保其不低于系统性能要求。 3.3. 模型的求解 此处假定系统跟踪的目标分为重点目标和普通目标两种，MT_MGMLS算法的具体步骤如下： Step1：给定阵元集全集 。选定初始阵元对作为初始阵元集， ，其中 表示第i个发射阵元， ， 表示第j个接收阵元， 。剩余阵元的集合为 。 Step2：依据阵元集 计算对不同特定目标的跟踪性能和检测性能，得到每个目标的跟踪精度误差和检测概率，并由式(10)计算系统综合性能，记为 。重复步骤1，遍历所有的初始阵元对，得到能够使系统综合性能达到最优的初始阵元对 。则剩余阵元的集合为 。 Step3：若重点目标的跟踪精度得到满足转步骤8，否则转步骤4。 Step4：依据阵元集 ，并由式(10)计算系统综合性能，记为 。 Step5：在阵元集 中选取1个阵元 加入到阵元集 中，并更新 和 ，即 ， 。根据更新后的 计算系统的综合性能，记为 ，并计算 。随后在 去掉阵元 ，再次更新 和 ， ， 。 Step6：重复步骤5，遍历集合B中的每一个阵元，得到使 取得最大值的阵元 ，将阵元 加入到集 中，并更新 和 ，即 ， 。 Step7：重复步骤4至步骤6，直到重点目标的跟踪性能得到满足或者 中阵元是数量达到系统容许的最大阵元使用率。若 中阵元数量达到系统容许的最大阵元使用率，转步骤13，否则转步骤8。 Step8：依据阵元集 计算对不同特定目标的跟踪性能和检测性能，得到每个目标的跟踪精度误差和检测概率。若系统性能达到要求，步骤13，若系统性能不能达到要求转步骤9。 Step9：依据阵元集 ，忽略掉重点目标并由式(10)计算系统综合性能，记为 。 Step10：在阵元集 中选取1个阵元 加入到阵元集 中，并更新 和 ，即 ， 。根据更新后的 忽略掉重点目标并计算系统的综合性能，记为 ，并计算 。随后在 去掉阵元 ，再次更新 和 ， ， 。 Step11：重复步骤9，遍历集合B中的每一个阵元，得到使 取得最大值的阵元 ，将阵元 加入到集 中，并更新 和 ，即 ， 。 Step12：重复步骤8至步骤10，直到系统性能得到满足或者 中阵元是数量达到系统容许的最大阵元使用率。 Step13：通过步骤1至步骤12，得到的阵元集合 即为最终的阵元集。 3.4. 复杂度分析 使用穷举法进行阵元选取能够达到全局最优解，需要进行 次阵元选取。而本文提出的MT_MGMLS算法，在理论上最多需要进行 次阵元选取。
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user: 4. 仿真实验与分析 在二维笛卡尔坐标系内，设分布式MIMO雷达的发射阵元数 ，接收阵元数 ，阵元形成圆形雷达阵，分布在 的范围内，雷达使用使用率 。系统跟踪的目标的数量为 ，分别从不同初始位置以60 m/s的速度沿不同方向匀速运动。以其中一个目标为重点目标，位置估计精度要求为 ，其余两个目标为普通目标，位置估计精度要求为 。加入人为干扰因子后，重点目标的权重系数为 ，普通目标的权重系数为 。 以时间间隔 进行12次观测，得到12帧跟踪数据。每部雷达用于跟踪任务和检测任务的发射功率均为 ，有效时宽为10 μs，信号有效带宽为1.5 MHz，脉冲重复频率为 ，信号波长设为0.3 m。假设目标对各个方向的m雷达散射截面积相同，散射系数均为0.9。并假设待检测目标可能出现在监视区域内的任意位置，系统的检测概率门限 。此次仿真中，系统平等看待检测任务和跟踪任务，故取表征任务重要程度的权重系数 。为保证结果的准确性，实验采用 次蒙特卡洛结果的平均值。 图1给出了雷达与目标的空间位置关系及目标的运动轨迹。 为了验证本文算法的有效性，此处将MT_MGMLS算法与其他算法进行比较。一是，利用MT_MGMLS算法得到阵元数量后，与利用相同阵元数量的穷举法得到的最优定位精度误差和检测概率进行比较，将此处的穷举法称为固定阵元数量穷举法；二是与利用相同的阵元数量随机选取发射和接收阵元方法得到的定位精度误差和检测概率进行比较，将此种方法称为随机算法。图2~图5分别给出了三种算法在检测概率和三个跟踪目标定位误差单方面的性能对比。从图中可以看到，随机算法无法满足系统性能要求， 无法满足系统的检测性能要求，也不能满足重点目标的跟踪精度要求，不区分地对待三个跟踪目标；MT_MGMLS算法同样在各方面性能上均和固定阵元数量穷举法接近，两者均能满足系统性能要求，突出对重点目标的跟踪。 下面进行系统综合性能分析。图6给出了三种算法的综合性能对比图，可以看到MT_MGMLS算法的综合性能优于随机法，与固定阵元数量穷举法接近。但MT_MGMLS在计算复杂度上更有优势。图7是计算复杂对对比，从图中可以看出，相对于固定阵元数量穷举法，MT_MGMLS算法在系统计算量上能得到大幅降低。进一步对图7中数据进行分析可知，相对于固定阵元数量穷举法，MT_MGMLS算法在计算复杂度上在不同帧降幅均达到95%以上。 图1. 雷达与目标的空间位置关系及目标的运动轨迹 图2. 检测概率对比 图3. 目标1位置估计误差对比 图4. 目标2位置估计误差对比 图5. 目标3位置估计误差对比 图6. 综合性能对比图 图7. 计算复杂度对比
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user: 5. 结论 本文研究了多目标跟踪和目标检测多任务下的分布式MIMO雷达的阵元选取问题，且不同目标具有不同的跟踪精度误差。为了突出对重点目标的跟踪并兼顾系统的综合性能，本文提出了基于MT_MGMLS的阵元选取模型及求解算法，通过仿真实验，所提算法能够满足系统性能要求，优于随机算法，且相对于固定阵元数量穷举法在计算复杂度上有了大幅下降。但本文在考虑系统资源时仅着重考虑了阵元因素而且没有考虑多资源因素的情况，多资源因素下检测和跟踪多任务同时考虑是下一步需要研究的方向。
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user: 摘 要 旋转地质导向技术是旋转导向技术与地质导向技术的有机结合形成的尖端自动化钻井技术。在三维评价水平井NP-8井钻井中成功应用随钻岩性识别、随钻油气特性识别技术以及地质建模、实时跟踪、实时调整导向工具姿态的旋转地质导向技术，有效地控制三维井眼轨迹准确着陆、精确入靶，并在薄主力油层中延伸1835米。并为有效治理井下复杂事况提供数据支持。为后继旋转地质导向技术在致密油藏三维水平井钻井中的应用提供了借鉴作用。 关键词 :地质导向技术，旋转导向，随钻测井，井眼轨迹控制 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 旋转地质导向技术主要将旋转导向钻井技术与随钻测井技术及油藏工程技术三者有机合为一体形成的一项尖端自动化钻井新技术 [ 1 ]。该技术采用先进的旋转导向钻井技术，配以随钻测井仪器，地面软件系统和工程技术专家团队。在使用旋转导向技术进行钻井过程中，通过对传输的随钻测井仪器测量的地质/工程参数 [ 2 ] [ 3 ] 等数据，应用随钻岩性识别技术、随钻油气特性识别技术等技术，及时更新地质构造模型、实时解释，控制和调整待钻井眼轨道设计，使井眼轨迹以最佳路线在油藏内钻进。以达到优化水平井轨迹在储集层中位置，降低钻井风险、提高钻井效率、实现单井产量和投资收益的最大化和以钻井方法提高采收率的目的 [ 4 ]。
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user: 2. NP-8井基本设计情况 NP-8井位于甘肃省宁县界内，是长庆油田公司部署在伊陕斜坡构造上的一口三维评价水平井。NP-8井设计井深3580米，水平段长1800米，靶前位移300米，偏移距127米，入窗垂深1572米，完钻垂深1596米，目的层为三叠系上统延安组长7地层。预计地层压力系数在0.58~0.97之间(图1和表1)。 图1. 设计井身结构示意图 Table 1 Horizontal well profile design shee 测深(m) 段长(m) 井斜变化率 (deg/30m) 方位变化率 (deg/30m) 井斜(deg) 网格方位 (deg) 视平移(m) 垂深(m) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1000.00 1000.00 0.00 0.00 0.00 124.95 0.00 1000.00 1136.40 136.40 4.50 0.00 20.46 124.95 −17.61 1133.52 1162.40 26.00 0.00 0.00 20.46 124.95 −24.25 1157.88 1540.00 377.60 3.34 −6.65 50.27 349.99 80.54 1490.28 1780.30 240.30 4.86 0.25 89.24 348.01 300.28 1572.11 3579.76 1799.46 0.00 0.00 89.24 348.00 2099.58 1596.01 表1. 水平井剖面设计数据表
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user: 2. 旋转地质导向技术应用 NP-8井从915米下入由Φ215.9 mm PDC钻头 + Φ172 mm旋转导向工具 + Φ172 mm螺杆钻具 + Φ172 mm随钻测井仪器 + Φ212.7 mm无磁稳定器 + Φ127 mm无磁钻杆 × 1根 + Φ127 mm加重钻杆 × 15根 + Φ127 mm钻杆组成的钻具组合。 旋转地质导向工具主要由AutoTrak旋转导向工具 + 高动力模块马达 + 电磁波电阻率/方位伽马成像/压力随钻测井传感器模块-OnTrak + MWD随钻测量脉冲器/发电机 + 中子孔隙度/密度随钻测井仪器组成。如下图2和表2所示： 图2. 旋转地质导向工具 Table 2 Rotate the geosteering drilling logging system measurement parameter lis 测量项目 数据类型 测量项目 数据类型 井斜、近钻头井斜 工程数据 伽马成像 测井数据 方位、旋转方位 电磁波电阻率(8条) 工具面 补偿中子 井温 密度成像 井下轴向、纵向、沾滑震动 安全数据 超声井径成像 环空压力、当量循环密度 泵压、大勾载荷 常规数据 表2. 旋转地质导向随钻测井系统测量参数表 2.1. 造斜、纠偏井段轨迹控制 造斜段是水平井井眼轨迹控制的基础井段，只有把斜井段的井眼轨迹控制好，才能使水平段顺利完成 [ 5 ] [ 6 ]。NP-8井从970米开始定向造斜进行纠偏井段施工，控制井眼方位角122˚~125˚，造斜率在4.5˚/30m以内进行稳方位增斜钻进。当井斜角达到21˚时，进行稳斜稳方位纠偏钻进。钻至井深1159米时开始进行增斜降方位井段施工，该段井眼轨迹控制控制造斜率在3.4˚/30m、方位变化率在−6.7˚/30m左右，钻进时严格控制全角变化率在5.10˚/30m以内，保证井眼轨迹的平滑，钻至井深1540米时完成增斜降方位井段施工。施工全程实时拟合模拟曲线和邻井垂深曲线，修正地质模型，为准确钻入油气层创造条件。 2.2. 探油顶和着陆段井眼轨迹控制 从井深1540米进入稳方位增斜探油顶井段施工。在钻进中及时分析和对比实时检测到的实钻轨迹的随钻测井的数据，不断修正地质模型。并根据修正后的地质模型改变待钻井眼设计，及改变导向钻具的增斜率来有效控制井眼轨迹。钻至井深1768米，垂深1572.01米，井斜达到84.01˚时，未钻遇储层，及时采取稳斜方式进行探顶钻进。钻至井深1790米、垂深1574.97米，井斜角84.45˚准确着陆。在实际入窗垂深比设计入窗垂深下降3米的情况下保障了井眼轨迹精确进窗入靶(图3)。 图3. 随钻测井数据表 2.3. 水平井段井眼轨迹控制 水平段轨迹控制主要通过自然伽马成像、深探测电阻率等随钻测井数据配合综合录井显示(岩屑、气测)实时计算地层倾角，准确轨迹控制追踪油层，保证井眼轨迹穿过油层最佳位置。从井深1790米(井斜84.45˚)精确入窗进靶后通过精确的轨迹控制，控制增斜率2.7˚/30m穿过差油层，钻至井深1797米(井斜85.06˚)钻遇好油层顶部后，提高导向工具造斜率为6.08˚/30m，钻至井深1815米，井斜达到88.71˚ (垂深1576.59米)后，控制导向工具增斜率0.53˚/30m保障井眼轨迹平滑的在油层延伸。钻至井深3625米、井斜角88.6˚、垂深1601.05米完钻，水平井完井闭合方位角351.4˚，水平位移2152.17米。
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user: 3. 旋转地质导向技术应用效果 1) NP-8井首次应用旋转地质导向随钻成像测井技术，安全优质完成该井二开至完钻的导向、定向、测井及解释评价一体化随钻测控服务，实现了“一趟钻”完成了定向井段、纠斜井段、增斜扭方位井段、探油顶入窗进靶井段和水平井段的钻进作业，共完成钻井进尺2715米，平均机械钻速高达17.51 m/h，创造了该油田机械钻速最高纪录。 2) 水平段拟合模型，成像伽马、深探测电阻率追踪油层 在水平段钻进时依据随钻测井数据不断拟合地质模型 [ 7 ]，确定钻头在地层中的位置。利用方位成像伽马判断地层上下切关系，确定钻进方向。在2.2米主力薄油层中实现精确轨迹控制，优质完成1835米水平段施工，砂体钻遇率94.29%，油层钻遇率达92.7% (图4)。 图4. NP-8随钻方位伽马成像图示意图 3) 实时调整钻进方向，精确控制轨迹，实现水平段安全延伸 依据随钻实时测量近钻头井斜、旋转方位，实时修正待钻井眼轨迹，及时发送指令，实时调整导向工具工作态势改变钻进方向，大幅提高控制轨迹的精准性。由于旋转钻进改变井眼轨迹，减小摩阻，降低施工风险 ，井眼轨迹平滑，最大限度延长水平位移。 4) 为有效治理溢流、井漏等复杂情况下提供多种数据支持 NP-8井钻至井深1777.68米(垂深1573米)发生漏失，瞬时漏失量达60方，泥浆密度1.25 g/cm 3 。粘度48秒。发现漏失后，立即使用堵漏浆循环堵漏，漏失速度150 m 3 /h。在堵漏过程中井口发生溢流，立即关井，关井立压0.1 MPa，套压2.4 MPa，泥浆密度1.24 g/cm 3 。依据关井前随钻测量井底环空压力24.83 Mpa，计算出压井需要的泥浆密度为1.46 g/cm 3 。为及时有效治理溢流提供数据支持。在压井过程中实时监测压井情况。ECD [ 8 ] 在压井时出现台阶形上升至1.5 g/cm 3 ，说明压井泥浆已循环至井底，且基本与环空压力计算泥浆密度一致，有利地指导了压井作业，降低了钻井风险(图5)。
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user: 4. 认识与结论 1) 随钻测井是旋转地质导向钻井的关键技术，自然伽马成像测井和电阻率测量结果是卡准标志层，精确着陆、准确入窗进靶的关键。 2) 通过应用随钻测井的实时识别岩性、探测地层分界和流体界面技术，准确控制钻头上行或下行，有效监控井眼轨迹的延展方向，保持井眼轨迹在储层最佳位置延伸。 图5. NP-8随钻ECD测量示意 3) 旋转导向工具有效地将钻压传递到钻头，提高了钻井效率，增加了钻进速度。同时保持三维水平井井眼轨迹平滑 [ 9 ]，降低了井眼摩阻与扭矩，有利于降低钻井风险。 4) 旋转地质导向钻井应用随钻测井先进技术收集储层地质性能，为该地区常规导向钻井中地质导向提供参考，减少水平井段因导向问题的停等时间，提高施工效率和油藏钻遇率 [ 10 ]。 5) 随钻测井的环空压力实时监测技术能够及时预告井底压力异常，为有效治理溢流和漏失提供技术支撑。
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user: 摘 要 内蒙古蒙泰不连沟煤业F6209工作面末采及回撤期间，工作面及回风隅角CO浓度严重超限，本文根据工作面的推采情况、遗煤分布及特点，结合工作面的地质条件，分析了煤自燃发火的原因及问题所在。在发火区域治理难度较大的情况下，通过应用普瑞特防灭火新技术成功快速地扑灭火区。F6209工作面回撤期间防灭火技术的成功实践，为我国矿井防灭火技术提供了新的参考。 关键词 :巨厚煤层，采空区，地表漏风，煤炭自燃，防灭火，普瑞特 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 煤炭是我国的主要能源，煤自燃发火严重威胁矿井的安全生产 [ 1 ]。我国矿井煤炭开采的深度不断增加，复杂的地质构造及采空区漏风极易引发煤自燃灾害，煤自燃灾害治理的难度也随之不断提高。随着我国科技的发展，煤炭开采机械化水平的提高，巨厚煤层放顶煤一次采全高的开采方式大量应用，由于开采工艺的影响，采空区遗煤量较大，遗煤范围大，煤自燃发火危险性高。根据近年来煤自燃的案例，新疆煤田矿区、陕西彬长矿区、徐州煤业集团、甘肃神华宁煤等矿区都面临着不同程度的煤炭自燃威胁。 目前，国内外常用的防灭火技术主要有注浆、阻化剂、均压、惰性气体、堵漏、凝胶、泡沫以及三相泡沫等 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]。在采空区遗煤量大，且存在采空区漏风问题的工作面煤自燃防治方面，采用注惰性气体技术由于漏风影响，气体不易滞留火区，其防灭火效果不佳；注水或黄泥浆则容易顺沟往低处流，不能向高处堆积，无法对目标区域有效覆盖；凝胶和复合胶体覆盖、包裹性能好，但扩散范围较小，在大面积火源的治理方面有所不足。 本文通过分析排查工作面采空区的煤自燃发火区域，综合各类防灭火技术的优点，选用普瑞特泡沫凝胶材料，采取针对性的治理方案，通过现场施工治理，对巨厚煤层工作面采空区大范围氧化自燃进行全方位覆盖，隔氧降温 [ 5 ]，最终保障工作面的顺利回撤及工人的作业安全。
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user: 2. 工作面概况 2.1. 工作面介绍 内蒙古蒙泰不连沟煤业F6209综放工作面位于二盘区东翼，煤层赋存较稳定，平均厚度16.7 m，煤层倾角为0˚~24˚，平均4˚。工作面西连6煤辅运大巷，北邻F6208工作面采空区，东部为井田边界，南部为F6210未采工作面。F6209工作面标高+901.4~962.5 m，地面标高1144.0~1248.0 m，煤层埋深181.5~346.6 m。地表为黄土层，植被稀少，水土流失严重，冲沟发育。工作面倾斜长254.6 m共布置148台液压支架。煤层属于I级易自燃煤层，发火期为31天。 F6209工作面布置如图1所示。 2.2. 煤自燃问题分析及关键技术 l 工作面回采过程中始终伴有采空区漏风，漏风量为100~200 m 3 /min，工作面在7月3日至7月24日过陷落柱，推采速度慢，遗煤量大，且受地表漏风影响，考虑陷落柱附近顶板破碎，漏风通道复杂，氧化危险性高，采空区内一氧化碳浓度为600 ppm，已并有急速升高趋势。 图1. F6209工作面平面布置图 针对漏风问题，应根据实际情况采取地表回填堵漏及工作面上下隅角及架后松散煤岩进行充填堵漏。 l F6209工作面在剩余150米时，由于工作面遇断层，回采速度缓慢，工作面由于过构造带，回采速度较慢，遗煤量大，且设备老化，检修时间长，采空区遗煤持续氧化蓄热，出现自燃发火标志性气体，CO不断升高至1000 ppm左右，且伴有C 2 H 4 产生。 根据本条问题，治理技术关键为破坏遗煤氧化蓄热的环境条件，可采取加快工作面推采速度，堵漏防止采空区氧气供给，或针对氧化区域注水浆材料进行降温、冷却。 l 工作面停采前50 m范围未放顶煤，造成工作面采空区内留有大量遗煤，同时工作面进风巷道、回风巷道在推采过程中不放或少放顶煤，致使工作面上、下部一定范围内顶煤未能充分垮落遗留在采空区，导致F6209工作面上、下部一定范围内采空区遗煤严重。 本条问题中，针对工作面架后遗煤关键应提高煤炭回采率，放煤完全；而两巷在推采中，由于工艺限制，遗煤不可避免，需通过堵漏及灌浆进行周期性的预防治理。 l 工作面的地面漏风明显，漏风通道复杂，且长期存在，导致采空区大范围供氧条件好，遗煤氧化时间长。工作面进风巷道、回风巷道顶板垮落沉积不实，形成“三角”隐患漏风通道，造成工作面上、下隅角处漏风较多，工作面采高较大，煤层顶板垮落后沉积压实效果不佳，造成采空区内存在复杂动态性漏风通道。 上下隅角采空区漏风为工作面的主要漏风通道，治理技术关键为推采过程中加强两巷的退锚，放顶，确保采空区垮落压实，或者在推采过程中持续施工袋子墙、快速密闭等封堵漏风通道。 目前，采空区CO不断升高至1000 ppm左右，同时出现乙烯、乙烷等气体，说明采空区已出现遗煤氧化自燃问题，同时，根据工作面的推采及过构造情况，分析遗煤氧化重点区域在构造带附近，应针对该区域遗煤进行遗煤氧化治理。
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user: 3. 采空区火灾治理 3.1. 氧化治理区域划分 首先，由于存在地面持续漏风问题，采空区大范围内氧气浓度在10%以上，综合以下因素划分大致氧化范围：1) 工作面过陷落柱期间，顶板破碎，采空区留煤量大；2) 工作面过陷落柱期间，支架老化，该区域氧化时间充足；3) 结合该煤层最短自燃发火期及推采速度的分析，陷落柱附近的遗煤已满足氧化自燃条件。根据以上因素分析，初步判断该区域为氧化危险区域。 其次，在初步划定区域内通过F6210辅运巷穿煤柱向采空区打设检测钻孔，通过检测钻孔测得采空区CO气体高达1000 ppm以上，故最终确定陷落柱附近为煤自燃治理区域。通过进一步检测，划定治理区域为陷落柱前20 m左右的范围内。 3.2. 治理施工方案 针对采空区遗煤自燃问题，为保证工作面的顺利推进及安全回撤，需要对氧化区域注浆隔氧冷却，有效处理采空区遗煤氧化自燃问题，同时最大程度减少CO等有害气体涌出。 针对陷落柱前20 m左右范围内，从回风侧至50#架的范围内的氧化遗煤灌注普瑞特防灭火材料进行覆盖，隔氧、冷却降温。在不影响工作面作业，且便于施工的前提下，选择相邻F6210工作面的辅运巷为打钻注浆施工场所，如图2所示，钻孔参数如表1所示。 图2. 工作面打钻示意图 Table 1 Borehole parameter lis 孔号 开孔高度/m 角度/˚ 终孔位置 终孔/m 1# 2 15 煤层顶板 50 2# 2 7 煤层顶板 110 3# 2 10 煤层顶板 70 4# 2 10 煤层顶板 90 表1. 钻孔参数表 3.3. 普瑞特防灭火技术 为满足防灭火材料在采空区的全方位扩散、覆盖，封堵漏风通道，同时又要具有很好的保水性能，能很好治理遗煤氧化高温区域，故提出并采用普瑞特防灭火技术及装备，通过注浆钻孔向采空区遗煤氧化区域大量灌注。 普瑞特防灭火材料是一种新型泡沫凝胶，具有三维网状结构的聚合物，由胶凝剂，交联剂和发泡剂组成。普瑞特防灭火材料糅合了三相泡沫的扩散性及凝胶的保水性，发泡倍数在20倍以上，保水性在95%以上，极大减少水分流失；同时采用惰性气体常温发泡，既不产生热量，又能在泡沫破裂的同时，不断释放氮气，持续惰化采空区 [ 6 ] - [ 10 ]。该材料覆盖煤体后，其能在泡沫表面形成一层致密薄膜，达到持续永久地隔绝氧气，覆盖高温火源，高含水量使其能够保持浮煤表面湿润，防止煤自燃。普瑞特泡沫凝胶形成示意图如图3所示。 图3. 普瑞特泡沫凝胶形成过程：(a) 泡沫；(b) 泡沫凝胶；(c) 泡沫破裂后的凝胶颗粒 普瑞特防灭火材料为A、B两组份料，分别与水按体积比为4%和2%混合，通过专用双液气动泵抽吸并输送，材料在发泡成胶装置通过矿用氮气或压风而成胶发泡，最终制备出的泡沫状胶体通过钻孔注入目标区域。普瑞特材料及注浆设备技术参数如表2所示，应用工艺如图4所示。 Table 2 Technical parameters of pratt fire prevention materia 名称 技术参数 发泡倍数 ≥20 泡沫稳定时间(h) ≥10 保水性 6个月内失水20% A料添加量(%) 2 B料添加量(%) 1 表2. 普瑞特防灭火材料技术参数 图4. 普瑞特应用工艺 3.4. 普瑞特技术适用条件及应用效果 普瑞特防灭火技术适用于采空区大面积隐蔽火源或高位火源的防治；适用于巷道、支架顶部等局部区域的煤炭自燃防治，同时也适用于煤田大面积火灾的防治，该技术的实施在现场需具备打钻施工的条件，或提前预留有注浆管路，以达到治理区域，同时该技术的实施在火区需满足供风(风压≥0.4 MPa)及供水的技术要求， 通过采空区灌注普瑞特采空区、回风隅角、以及回流内一氧化碳浓度回落明显，20天后，采空区、回风隅角、以及回流内一氧化碳浓度分别为30 ppm、23 ppm和18 ppm。采空区内已无发火迹象，F6209工作面安全顺利回采完毕。气体变化图表如图5和图6所示。 图5. 采空区CO变化趋势 图6. 工作面CO变化趋势
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user: 4. 结论 l F6209工作面埋深浅，地表裂隙发育，回采期间地表向工作面持续漏风，加之采空区遗煤量大，自燃煤层发火期短，采空区煤自燃隐患高。 l 工作面设备老化，过构造时推采缓慢，且构造带附近遗煤多，煤岩松散，漏风突出。 l 通过对F6209工作面采空区遗煤发火区域的分析和判定，在常规防灭火措施无法实现有效治理效果的情况下，采用深部注浆钻孔压注普瑞特防灭火材料的措施后，采空区遗煤氧化区域得到控制，工作面CO浓度明显降低，保证了工作面安全回撤。 l 普瑞特防灭火材料兼具三相泡沫、高分子凝胶等多种技术的优点，在无法准确定位火源的情况下，通过其良好的扩散性、堆积性和高保水性，可有效控制和治理火灾。普瑞特防灭火技术在F6209工作面回撤期间的良好应用效果为矿区防灭火技术提供了新的技术力量和治理经验。
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user: 摘 要 露天矿开采过程中，会对地表水环境、大气环境、噪声环境、地下水环境及生态环境等产生影响。本文针对柳树河油页岩露天矿建设和运营过程中出现的环境影响因素如工程占地、扬尘、尾气排放、废水、噪声、地下水疏干等进行了分析。为了控制和减少污染物排放，充分利用疏干水资源，减少对周围生态及居民用水产生的影响，提出了相应的预保护措施。 关键词 :露天矿，生态环境，环境影响分析，保护措施 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着近年来国际油价不断的升高及柳树河油页岩行业炼油生产技术的不断发展、炼油生产成本的进一步降低，开发油页岩资源有可能取得很好的社会经济效益，柳树河油页岩露天矿产地位于黑龙江省牡丹江市，具有埋藏浅、含油率高、易于开发和利用的优点，有较高的社会经济价值。但露天矿的建设和运营也会给露天矿区及其周边的居民带来许多环境问题，同样也会严重的影响和制约当地的社会经济健康发展。因此，采取有效的环境治理措施对于解决矿区生态环境的恶化问题迫在眉睫 [ 1 ] [ 2 ]。本文对柳树河油页岩露天矿在建设和运营过程中可能直接产生的环境问题进行了深入的分析，并针对露天矿提出了一些相应的对策和预保护措施 [ 3 ] [ 4 ]。