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《煤炭学报》 CSCD 北大核心

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《煤炭学报》创刊于1964年，月刊，Ei核心版收录期刊，是由中国科学技术协会主管，中国煤炭学会主办，煤炭科学研究总院承办的面向国内外发行的煤炭科学技术方面的综合性学术刊物。主要刊载煤田地质与勘探、煤矿...查看详情>>
  • 主办单位中国煤炭学会
  • 国际标准连续出版物号0253-9993
  • 国内统一连续出版物号11-2190/TD
  • 出版周期月刊
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动态颗粒间距下焦炭辅助劣质烟煤微波点火行为
1
作者 邹鹏 薛乃源 +3 位作者 周伟 李俊峰 高继慧 赵广播 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2704-2721,共18页
在我国电力系统中,以劣质烟煤、焦炭为代表的低挥发分煤产量巨大,但低挥发分特性限制了其在燃煤发电中的应用。微波技术已被证明能够通过其独特的非接触式加热方式以及等离子体效应高效快速地实现电磁能向热能转化,并实现额外挥发分的... 在我国电力系统中,以劣质烟煤、焦炭为代表的低挥发分煤产量巨大,但低挥发分特性限制了其在燃煤发电中的应用。微波技术已被证明能够通过其独特的非接触式加热方式以及等离子体效应高效快速地实现电磁能向热能转化,并实现额外挥发分的原位生成。然而,目前很少有研究将这种微波增强效应应用于劣质烟煤、焦炭等低挥发分碳基燃料的点火过程。为此,以劣质烟煤及其煤焦为代表,在单模态微波反应器中进行焦炭辅助劣质烟煤微波点火试验。对样品在反应过程中的微波吸收情况、温度变化情况、放电情况,以及反应各阶段残炭的结构、理化性质进行表征和分析,以探究微波与炭颗粒间的相互作用对焦/煤微波点火过程的强化规律。研究发现点火前期(煤样加热阶段)煤样温升主要依赖于样品在小流量(0.25 L/min)下的热量累积;中后期(挥发分-焦炭共燃阶段、焦炭燃烧阶段)可以观察到明显的炭颗粒间放电现象,由此引发的多点局域燃烧会形成多个“火核”强化燃烧,大流量(0.75 L/min)下强化效果更明显。在微波热效应及电效应共同作用下,煤样的石墨化度先上升后下降,吸波及热转化能力随之先升高后降低;煤样表面裂纹不断增多加深,析出的灰分先形成一层灰壳阻碍氧分子扩散,后发生岛状聚集使炭表面重新暴露。综合来看,少量的焦炭掺混(焦炭掺混比为25%)对劣质烟煤的吸波能力及点火效果具有显著提升,煤样在挥发分-焦炭共燃阶段中期时具有最佳的燃烧反应性,可以脱离微波作用区域,进行自持燃烧。 展开更多
关键词 微波 等离子体 点火 劣质烟煤 燃烧 焦炭
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页岩有机质限域空间内的气水相互作用 被引量：1
2
作者 张楚 姚艳斌 +1 位作者 冯鹏 张雨恒 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2581-2595,共15页
页岩储层中基质-流体之间的复杂相互作用对评估页岩气资源量和开发潜力至关重要。传统研究受限于数学表征模型假设较多的固有劣势,对不同尺度储集空间内气水吸附行为及其赋存规律的刻画仍不完善,使得限域空间内的气水相互作用过程和机... 页岩储层中基质-流体之间的复杂相互作用对评估页岩气资源量和开发潜力至关重要。传统研究受限于数学表征模型假设较多的固有劣势,对不同尺度储集空间内气水吸附行为及其赋存规律的刻画仍不完善,使得限域空间内的气水相互作用过程和机制尚不明确。鉴于此,选取6组四川盆地海相龙马溪组页岩,对提取的干酪根开展干燥和含水条件下的甲烷吸附试验,而后采用分子模拟方法和改进的Ono-Kondo模型表征微纳米孔隙中气水吸附行为,最后探讨微纳米限域空间内气水相互作用机制。结果表明:干燥条件下甲烷填充吸附行为对总甲烷吸附量起主要贡献,同时甲烷填充吸附主要发生在微孔中,甲烷表面吸附则主要在中孔中。在含水条件下,甲烷的吸附行为会发生显著变化,原本在干燥条件下以填充吸附为主的样品会转变为以表面吸附为主。水分子以簇状分布堵塞占据微孔空间,并驱使甲烷至高能含硫位点周围,从而显著降低甲烷的填充吸附能力;相比之下,由于水分子和甲烷吸附位点的差异,水分子对中孔中甲烷表面吸附行为的影响相对较小。 展开更多
关键词 页岩有机质 气水作用 吸附行为 限域空间 分子模拟
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综采工作面对讲系统非平稳噪声低功耗去噪方法
3
作者 杨艺 谭晓 +3 位作者 常亚军 王科平 刘斌斌 王田 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3692-3706,共15页
综采工作面语音对讲系统面临严重的非平稳噪声干扰。在功耗限制条件下,实现对讲系统的超低信噪比语音去噪,是确保工作面语音信息正确传输的核心技术之一。基于IMCRA算法,提出一种面向综采工作面语音特点的非平稳噪声去除方法 MIMCRA。其... 综采工作面语音对讲系统面临严重的非平稳噪声干扰。在功耗限制条件下,实现对讲系统的超低信噪比语音去噪,是确保工作面语音信息正确传输的核心技术之一。基于IMCRA算法,提出一种面向综采工作面语音特点的非平稳噪声去除方法 MIMCRA。其中,针对先验信噪比估计延迟导致的非平稳噪声估计不准的问题,引入改进2步噪声去除方法。即利用前一帧的先验信噪比和当前帧的纯净语音来滚动估计当前帧的先验信噪比和下一帧的纯净语音,实现了先验信噪比实时估计。针对固定平滑因子对含噪功率谱进行平滑处理容易引起噪声过估计,从而导致语音信息难以提取的问题,引入帧-频动态平滑因子调节机制。以平滑功率谱密度和噪声功率谱密度的最小均方差为依据,对含噪语音的功率谱实现动态平滑处理。针对信噪比过低,噪声去除不彻底的问题,提出一种面向弱语音分量保护的噪声存在概率检测机制。根据2~4 kHz频率范围内,噪声与弱语音能量分布的统计特性差别,对去噪后的信号再进行噪声检测,并消除存在的残余噪声。对比试验结果表明:当输入语音信噪比为-5~10 dB时,MIMCRA算法与IMCRA算法相比,分段信噪比提高约3 dB,分段误差降低约0.3,对数谱距离降低约0.2。特别当语音信噪比为-5 dB时,MIMCRA算法仍然能将分段信噪比提高到-2.799 5 dB,表明该算法对超低信噪比含噪语音有较强的去噪能力。MIMCRA算法在郑煤机最新研发的综采工作面对讲系统中实现了低功耗部署,芯片功耗为16.5~66.0 mW;处理32 ms帧长的语音帧耗时约16 ms,达到实时性要求。 展开更多
关键词 单通道语音降噪 非平稳噪声 语音活动检测 先验信噪比 帧-频动态平滑因子
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电催化臭氧技术去除高盐废液中有机物 被引量：1
4
作者 陈安妮 郭强 +6 位作者 殷炎颖 李井峰 包一翔 吴敏 易世祚 王建兵 王会姣 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2645-2657,共13页
矿井水高盐废液产生于废水零排放过程,由于其成分复杂,有机物含量高,其处理已成为世界性难题,研发高盐废液中有机物高效脱除技术迫在眉睫。电催化臭氧技术作为一项新型高级氧化技术,具有高效、灵活、环境友好的特点,为高盐废液中有机物... 矿井水高盐废液产生于废水零排放过程,由于其成分复杂,有机物含量高,其处理已成为世界性难题,研发高盐废液中有机物高效脱除技术迫在眉睫。电催化臭氧技术作为一项新型高级氧化技术,具有高效、灵活、环境友好的特点,为高盐废液中有机物深度脱除提供了一种颇具前景的技术选择。基于此,首先采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对西部某矿区矿井水高盐废液中的有机物进行了解析,共检测到15种有机物,可分为大环硅氧烷、酯类、腈类和酰胺类,其中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)这种酯类化合物显示出很强的峰信号,峰面积占比20.38%。因此,DMP被选作矿井水高盐废液中的特征污染物,用于电催化臭氧技术的去除动力学和反应机理研究,在此基础上进一步探究电催化臭氧技术处理实际高盐废液的技术和经济可行性。结果表明:DMP由于其较低的臭氧反应活性,很难被常规臭氧技术高效去除。而电催化臭氧技术通过将电化学原位产过氧化氢与臭氧技术耦合,可以将反应体系中的羟基自由基(·OH)浓度提升1个数量级,因此可以明显加速和强化废水中特征污染物DMP的去除。理论计算显示:·OH进攻DMP的优势活性位点是苯环上的C4和C8点位,与检测出的降解产物结果一致。在实际矿井水高盐废液处理方面,电催化臭氧技术相较传统电化学和臭氧技术,显示出最高的有机物矿化效率和最低的能量消耗,初步论证了该技术在高盐废水有机物深度脱除方面的技术和经济可行性,展示出良好的应用前景。 展开更多
关键词 矿井水高盐废液 有机物脱除 电催化臭氧技术 邻苯二甲酸二甲酯 反应机理
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多手段表征生物降解煤基质分子结构变化特征及机制
5
作者 周天尧 柳炳俊 +3 位作者 薛生 蒋祥卿 张迅 孙锐 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期394-406,共13页
微生物降解是改善低渗煤体的渗透性,提高瓦斯抽采效率的有效方法之一,理清微生物降解作用下煤中分子结构的变化机制对煤储层改造具有理论意义。为了探求煤生物降解过程中分子结构的变化过程,在实验室条件下开展微生物厌氧降解3种不同变... 微生物降解是改善低渗煤体的渗透性,提高瓦斯抽采效率的有效方法之一,理清微生物降解作用下煤中分子结构的变化机制对煤储层改造具有理论意义。为了探求煤生物降解过程中分子结构的变化过程,在实验室条件下开展微生物厌氧降解3种不同变质程度煤(烟煤、无烟煤、焦煤)生烃模拟实验,使用工业/元素分析、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD),液质联用技术(LC-MS)与16S rRNA高通量测序多重实验对微生物降解前后的煤表面官能团、晶体结构和代谢产物进行表征,并探讨微生物降解作用下3种不同变质程度煤的分子结构变化特征及机制。结果表明,煤的生物降解是一个去除煤中氢、氧、氮、硫元素,并导致碳元素含量相对富集的过程(C元素增加1.28%~4.04%)。生物降解破坏了煤的醚键(C—O—C)和羰基(C=O)结构,使煤的脂肪族侧链断裂和表面官能团脱落。这种降解行为使培养液中出现了有机杂环化合物、有机氧化合物、有机酸及其衍生物、苯类、脂质和类脂分子类的代谢产物。此外,生物降解打破了煤中芳香层间弱连接桥键,导致了稠环芳烃结构的裂解和脂肪族侧链的增加,煤样的芳香性略微提高。这些结果表明,生物降解促使煤的芳香度、成熟度提高,改变煤芳香环的缩合程度,这与煤的泥炭化过程类似。微生物降解不同变质程度煤的降解机制差异性问题值得进一步深入研究。 展开更多
关键词 微生物降解 煤结构分析 煤层气生物工程 化学结构 煤化程度
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复杂矿井通风网络快速等效简化算法 被引量：1
6
作者 贾进章 尚文天 +1 位作者 刘剑 邓立军 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期421-431,共11页
矿井通风网络等效简化技术是分析通风网络的有效工具。然而,随着矿井通风网络中分支数量的增加,通风网络的复杂性也在不断增加,传统的等效简化算法难以保持精度和计算速度。针对这些问题,提出一种复杂矿井通风网络的快速等效简化算法。... 矿井通风网络等效简化技术是分析通风网络的有效工具。然而,随着矿井通风网络中分支数量的增加,通风网络的复杂性也在不断增加,传统的等效简化算法难以保持精度和计算速度。针对这些问题,提出一种复杂矿井通风网络的快速等效简化算法。该算法通过图论中的强连通块算法快速检测网络中的单向回路,并通过改进等效简化子网的判定公式,避免了对单向回路的错误等效简化;通过节点的出入度规律与分支的流出流入节点提出了局部串并联子网等效简化策略,从而实现对网络中不包含角联结构的串联和并联等效子网的快速等效简化;基于等效子网节点对出入分支的风量平衡规律,提出对网络中需进行深度搜索的节点对集合的优化策略,通过减少不必要的节点对深度搜索,来提高简化过程的精度和效率。首先通过具有100个分支与71个节点构成的矿井通风网络展示了所提算法的具体简化过程,验证了其有效性。然后通过对10个真实矿井通风网络的实证测试表明,所提的2种优化策略都提升了传统算法的性能,对于100~1001条分支的实际矿井通风网络,与传统算法相比,所提算法在增加等效简化完全性的同时,将以秒为单位的网络等效简化时间数量级自(10,10^(3))降低至(10^(-2),1)。 展开更多
关键词 矿井通风网络 等效简化 时间复杂度 单向回路 局部串并联子网 节点出入分支风量
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矿山采空区卸压底板岩层资源化利用技术体系构建及展望
7
作者 朱卫兵 李竹 +2 位作者 赵波智 郭春雷 宁杉 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2355-2366,共12页
迄今为止,通过充填开采实现地表沉陷控制、降低导水裂隙带发育高度等相关研究均是从顶板岩层入手,充填空间主要聚焦于工作面后方未垮落采空区和覆岩离层区,并未关注到采动底板卸压区亦可作为潜在充填区域。为此,将采空区卸压底板岩层作... 迄今为止,通过充填开采实现地表沉陷控制、降低导水裂隙带发育高度等相关研究均是从顶板岩层入手,充填空间主要聚焦于工作面后方未垮落采空区和覆岩离层区,并未关注到采动底板卸压区亦可作为潜在充填区域。为此,将采空区卸压底板岩层作为可用资源加以开发,即向采空区卸压底板岩层要空间、找资源、借力量,提出了“采空区卸压底板注浆充填、采空区卸压底板注水膨胀造拱、采空区卸压底板爆破致裂扩容增胀”3项源头减损绿色开采理念与技术方法,并对矿山采空区底板空间资源综合利用进行了深度展望。采空区卸压底板注浆充填岩层控制技术,即充分利用煤层开采后在采空区底板岩层中的卸压效应,从地面或井下施工钻孔至卸压底板岩层中的目标注浆层,向卸压底板目标层位进行高压注浆。注浆目标层及其上覆岩层在注浆压力作用下发生上凸隆起,借此大幅降低采空区顶板岩层回转下沉空间以降低采动裂隙发育高度和减小开采沉陷。采空区卸压底板注液膨胀造拱岩层控制技术,即针对卸压底板岩层中膨润土、蒙托石、伊利石等亲水矿物成分占比较高情形,充分利用其遇水膨胀特性,在底板岩层注水压裂形成高密缝网,而后大量注液激活水岩深度作用,诱导底板注水岩层体积大幅增胀,促进底板均匀破裂带及底板破坏带向上鼓起,形成拱桥结构以支撑采空区上覆岩层,达到降低导高和减缓沉陷的效果。采空区卸压底板爆破致裂扩容增胀岩层控制技术,即充分利用卸压底板岩层的爆破致裂碎胀效应和隆起特性,通过定向爆破手段对煤层底板进行精准致裂和破碎处理,借此增加底板岩层破碎程度以消弭部分煤层采出空间,等效增加煤层开采后垮落带中岩层综合碎胀系数,降低顶板岩层破断下沉运动空间。作为矿山采空区卸压底板岩层资源化利用的重要扩展,进一步提出了地下水资源自重导流转移与含水层再造重构技术,可将易与采动裂隙沟通的顶板含水层迁移至底板目标储水层。研究成果对进一步激发矿山采空区卸压底板资源化利用的科学思考,引导卸压底板岩层资源利用技术落地具有重要意义。 展开更多
关键词 底板资源 采空区卸压底板 绿色开采 注浆充填 固废处置 岩层控制 生态保护
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煤层吸附气密度模型及气体吸附行为再认识 被引量：1
8
作者 武守亚 梁卫国 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1115-1126,共12页
明确煤层吸附气密度是研究煤层气吸附特征及煤层气真实含气量的基础,而现有吸附气密度计算方法未体现温度、压力的影响。鉴于此,采用气体分子间、气固分子间相互作用势能理论,构建了近壁面处气体密度非均匀分布模型,进而获得了吸附厚度... 明确煤层吸附气密度是研究煤层气吸附特征及煤层气真实含气量的基础,而现有吸附气密度计算方法未体现温度、压力的影响。鉴于此,采用气体分子间、气固分子间相互作用势能理论,构建了近壁面处气体密度非均匀分布模型,进而获得了吸附厚度与吸附层数计算方程,推导了吸附气密度计算模型,从而建立了吸附量计算模型。所建模型的可靠性通过了分子动力学模拟结果以及吸附物理实验结果的验证。通过模型分析可知,吸附气密度受气固相互作用强度、温度、压力的影响:煤体对气体吸附能力越强,气固相互作用强度越大,近壁面处气体密度越大,吸附气密度越大,吸附层数越大;距壁面1个分子层区域内为强吸附区域,强吸附区域内吸附行为主控因素是气固相互作用;距离孔隙壁面大于1个分子层吸附区域为弱吸附区域,强吸附区域内吸附行为主控因素是外压作用。随着压力升高,近壁面处气体密度增加,且气体吸附过程为优先填充强吸附区域,后填充弱吸附区域。吸附气密度与游离气密度均随压力升高而增大,但吸附层数减小。过剩吸附量在吸附气密度与吸附层厚度的综合作用下随压力升高呈现下降或稳定趋势。吸附气密度与游离气密度、吸附层数、吸附量均随温度升高而呈现降低趋势。降压和增温能够有效解吸距壁面大于0.2 nm范围内的吸附气,然而距壁面小于0.2 nm范围内气体吸附行为唯一控制因素是气固相互作用,通过减弱气固相互作用强度能够进一步增加气体解吸量。此外,温度升高和压力增大引起气体吸附层数下降是深部煤层吸附气占比下降的原因。 展开更多
关键词 煤层气 吸附气密度 吸附模型 气固相互作用 吸附特征
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不同煤种粉煤灰矿化反应CO_(2)吸收特性及固碳潜力评估
9
作者 秦雷 吝思恒 +3 位作者 林海飞 李树刚 刘鹏飞 母淼 《煤炭学报》 北大核心 2025年第9期4464-4475,共12页
不同煤种粉煤灰粒径分布与化学成分直接影响矿化反应固碳性能,研究矿化反应CO_(2)吸收特性是评估粉煤灰固碳潜力的关键。以中国石家庄多座燃煤电厂粉煤灰为研究对象,通过压降法与热重分析法综合表征矿化反应CO_(2)吸收特性及固碳性能。... 不同煤种粉煤灰粒径分布与化学成分直接影响矿化反应固碳性能,研究矿化反应CO_(2)吸收特性是评估粉煤灰固碳潜力的关键。以中国石家庄多座燃煤电厂粉煤灰为研究对象,通过压降法与热重分析法综合表征矿化反应CO_(2)吸收特性及固碳性能。试验结果表明,矿化反应压力增大、温度升高均可有效提升粉煤灰矿化固碳性能。当矿化反应初始压力从1.0 MPa增至2.0 MPa时,不同煤种粉煤灰CO_(2)吸收量平均增大7.18 g/kg。当矿化反应温度从40℃升至60℃时,不同煤种粉煤灰CO_(2)吸收量平均增大4.28 g/kg。对于2种粉煤灰矿化反应固碳性能表征方法,相比热重分析法,压降法会造成CO_(2)非矿化吸收,导致矿化固碳性能计算结果偏高。不同煤种粉煤灰中,较小粒度粉煤灰具有更高比表面积,可促进CO_(2)与活性物质接触反应,增强矿化固碳性能。不同煤种粉煤灰矿化反应CO_(2)吸收量与Ca元素质量分数正相关,与S元素质量分数负相关。高Ca粉煤灰因具有更多反应原料,矿化固碳性能较强。粉煤灰中硫元素以硫酸盐形式存在,与Ca竞争反应抑制碳酸盐生成,降低矿化固碳性能。对于选取的不同煤种粉煤灰样品,安华能热电厂粉煤灰(AH)具有稳定CO_(2)吸收量和矿化固碳效率;华电热电厂粉煤灰(HD)具有较高CO_(2)吸收能力;西柏坡热电厂粉煤灰(XB)具有较高且稳定CO_(2)吸收量及矿化固碳效率,在3个样品中矿化反应固碳潜力最高。 展开更多
关键词 CO_(2)封存 碳捕集、利用与封存(CCUS) 多煤阶粉煤灰 直接矿化 矿化条件优化 固碳性能表征
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扎赉诺尔煤田煤炭地下气化地质评价与有利区优选 被引量：1
10
作者 崔义 陶树 +8 位作者 王志珩 吴亚宁 井庆贺 李寿君 李德军 郭洁 闫寿庆 焦扬 邹迪 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2596-2609,共14页
煤炭地下气化(UCG)技术是一种将原位煤层在地下进行有控制的燃烧,以获取可燃合成气的技术,该技术有望发展成为弥补我国天然气供需缺口的重要技术。UCG过程的选址问题需综合考虑煤岩自身特性及煤层地质环境等诸多因素,客观的选址评价工... 煤炭地下气化(UCG)技术是一种将原位煤层在地下进行有控制的燃烧,以获取可燃合成气的技术,该技术有望发展成为弥补我国天然气供需缺口的重要技术。UCG过程的选址问题需综合考虑煤岩自身特性及煤层地质环境等诸多因素,客观的选址评价工作是地下气化稳定运行的基本保障。在查明扎赉诺尔煤田地质条件的基础上,从煤岩煤质特征、煤炭赋存条件、构造条件和水文地质条件4个方面综合分析伊敏组主煤层UCG的可行性。运用层次分析(AHP)法和模糊数学评价法,优选4个一级评价指标和13个二级评价指标以构建多层次模糊数学评价模型,明确扎赉诺尔煤田UCG有利区分布特征。结果表明:该煤田Ⅱ_(2-1)和Ⅱ_(3)煤层为褐煤,以中等全水分含量、低灰分产率、高挥发分产率煤为主,煤中氮、硫等有害元素含量低;2层煤的发热量平均值(Q_(net,ar))分别为23.41和23.73 MJ/kg;气化活性(CO_(2),900℃)的平均值分别为91.90%和79.64%;热稳定性(TS-6)的平均值分别为58.95%和58.20%;煤灰熔点分别为1145和1170℃。煤层厚度大且侧向分布稳定(煤厚变异系数10.14%~33.55%)、埋深适中,断层复杂程度较低,煤层平均单位涌水量整体较低,含煤层系发育良好且稳定的隔水层。整体而言,扎赉诺尔煤田Ⅱ_(2-1)和Ⅱ_(3)煤层具有实施UCG项目的可行性,其中,灵东煤矿南部为Ⅱ_(2-1)煤层UCG的Ⅰ类有利区,灵东煤矿、灵东煤矿南部和灵泉煤矿南部为Ⅱ_(3)煤层UCG的Ⅰ类有利区,建议进一步开展有利区内煤炭气化物理模拟试验,获取气化产物及气化效率等关键参数,并落实气化炉建设方案、优化气化工艺。 展开更多
关键词 煤炭地下气化(UCG) 有利区 多层次模糊数学评价 扎赉诺尔煤田
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胺功能化沸石吸附剂载体的结构性质对CO_(2)吸附性能的影响 被引量：1
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作者 刘天祥 李蓉 +1 位作者 李晶莹 马晓迅 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2840-2850,共11页
为了探究胺功能化沸石吸附剂载体的结构性质对其CO_(2)吸附性能的影响并进一步探索出低成本制备高效CO_(2)吸附剂的有效方法,采用不同的后处理方法对MCM–41沸石的孔道结构进行改造,并将四乙烯五胺(TEPA)负载在这些沸石上制备胺功能化... 为了探究胺功能化沸石吸附剂载体的结构性质对其CO_(2)吸附性能的影响并进一步探索出低成本制备高效CO_(2)吸附剂的有效方法,采用不同的后处理方法对MCM–41沸石的孔道结构进行改造,并将四乙烯五胺(TEPA)负载在这些沸石上制备胺功能化吸附剂。利用N_(2)吸脱附、扫描电镜、X射线衍射、红外光谱等方法对沸石载体进行表征,并利用热重分析仪(TGA)对吸附剂的吸附性能进行评价,系统研究了载体的结构性质、活性胺负载量以及吸附温度对CO_(2)吸附性能的影响,计算了吸附剂的吸附动力学和吸附活化能。最后,通过循环吸脱附实验评估了吸附剂的稳定性。结果表明,通过合理设计载体的结构,可以有效提升基于不同吸附原理的吸附剂的CO_(2)吸附性能。微孔沸石对物理吸附过程更有利,而具有宽孔径分布的多级介孔沸石则比微孔沸石在负载TEPA后表现出更好的化学吸附性能。在80℃和15%(体积分数)CO_(2)条件下,经结构改造并负载TEPA的吸附剂(M–N−T60)的最大吸附容量达到4.04 mmol/g。10次吸脱附循环后,其吸附容量仅下降8.4%,表现出良好的循环稳定性能,这表明M–N−T60为一种有望应用于烟气中CO_(2)捕集的吸附材料。 展开更多
关键词 CO_(2)捕集 胺功能化吸附剂 MCM–41沸石 后处理改性 循环稳定性
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《煤炭学报》2024年总目次
12
《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期I0001-I0018,共18页
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金属干扰环境下矿井瞬变电磁有限元正演模拟研究 被引量：2
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作者 朱姣 姜志海 +3 位作者 殷长春 邱长凯 李毛飞 高兆丰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4578-4589,共12页
金属干扰一直以来都是影响矿井瞬变电磁探测数据可靠性的关键因素之一。不仅给数据解释带来误判、错判,甚至导致接收信号彻底无效,因此系统研究金属环境下的瞬变电磁响应特征至关重要。可采用三维矢量有限元法实现金属干扰环境下的瞬变... 金属干扰一直以来都是影响矿井瞬变电磁探测数据可靠性的关键因素之一。不仅给数据解释带来误判、错判,甚至导致接收信号彻底无效,因此系统研究金属环境下的瞬变电磁响应特征至关重要。可采用三维矢量有限元法实现金属干扰环境下的瞬变电磁正演模拟。利用精细化四面体网格对全空间计算区域进行空间离散,同时引入二阶后退欧拉时间离散格式,将直接求解器MUMPS用于线性方程的求解,最终获得高精度的数值解。在验证算法精度的基础上给出金属干扰环境下的矿井瞬变电磁响应,证明非结构有限元法对交界面电阻率差异巨大、磁导率参数较大的含金属模型依然能够进行较好的模拟。为系统分析金属干扰环境下瞬变电磁响应规律,设计切合实际尺寸的典型块状金属和金属工字钢模型。以精细化四面体网格拟合金属模型界面并提取数值模型的电磁扩散剖面,分析金属体与接收线圈距离及金属体尺寸对响应信号的影响。非结构有限元法数值模拟结果表明:巷道内金属的存在使得电磁场信号产生畸变,感应电动势曲线在晚延时产生异常高值。并且金属体尺寸越大、距离越近,则感应电动势响应幅值更大、影响范围越广,甚至淹没目标含水地质体的信号。可移动的块状金属与连续的工字钢在响应特征上具有相似的规律,因此在工程实践中可通过调整距离等方式对其处理。 展开更多
关键词 矿井瞬变电磁法 金属干扰 三维正演模拟 矢量有限元 全空间
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深部巷帮煤体失稳机制及能量释放特征 被引量：3
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作者 丁可 顾清恒 +1 位作者 王连国 郭嘉兴 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3759-3780,共22页
冲击地压灾害已成为国内外煤矿井下开采的重大安全隐患。利用真三轴电液伺服加载试验系统,研究了巷帮煤岩组合体三向应力加载、煤体三向和两向应力加载下的应力-应变规律、破坏特征、声发射活动规律,建立了巷帮深、浅部煤体的强度准则关... 冲击地压灾害已成为国内外煤矿井下开采的重大安全隐患。利用真三轴电液伺服加载试验系统,研究了巷帮煤岩组合体三向应力加载、煤体三向和两向应力加载下的应力-应变规律、破坏特征、声发射活动规律,建立了巷帮深、浅部煤体的强度准则关系,分析了深部巷帮煤体的能量释放特征,揭示了深部巷帮煤体失稳诱冲机理。结果表明:不同应力类型的煤体试样受应力环境及结构差异的影响,巷帮浅部煤体试样和高σ_(2)围压条件下的巷帮煤岩组合体试样在峰值应力后均产生应力快速跌落现象,脆性破坏与冲击性较强;在破坏机制上,巷帮浅部煤体试样主要受张拉−剪切耦合机制控制;巷帮深部煤体试样主要受剪切机制控制;巷帮煤岩组合体试样靠近约束面、自由面区域分别受剪切、张拉−剪切耦合机制控制。同围压条件下巷帮浅部煤体更容易破坏,进而基于巷道煤帮冲击能量释放的来源,建立了深部巷帮煤体失稳模型,揭示了深部巷帮煤体失稳机制。 展开更多
关键词 深部开采 煤巷 冲击地压 巷帮煤体失稳 能量释放
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密褐褶菌(Gloeophyllum trabeum)抑制高硫煤自燃特性研究
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作者 董宪伟 李晓茜 +2 位作者 王福生 韩铁生 董轩萌 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期1052-1067,共16页
为绿色经济、环境友好地抑制高硫煤氧化自燃,利用可持续、能耗低的微生物法脱硫,选择密褐褶菌(Gloeophyllum trabeum)浸出高硫煤,密褐褶菌降解纤维素时会发生Fenton反应,其产物H_(2)O_(2)与煤发生氧化-还原反应脱除FeS_(2),达到抑制煤... 为绿色经济、环境友好地抑制高硫煤氧化自燃,利用可持续、能耗低的微生物法脱硫,选择密褐褶菌(Gloeophyllum trabeum)浸出高硫煤,密褐褶菌降解纤维素时会发生Fenton反应,其产物H_(2)O_(2)与煤发生氧化-还原反应脱除FeS_(2),达到抑制煤自燃的目的。将密褐褶菌与煤浆作用30d后酸洗、干燥,通过含硫量测定、工业分析、XRD、FTIR、同步热分析等实验,从宏观性能和微观机理等方面明晰密褐褶菌作用后对煤结构及组分的变化。结果表明:密褐褶菌作用后的高硫煤的全硫脱除率均在50%以上,且主要脱除无机硫,脱硫煤的挥发分降低。利用Jade软件对X射线衍射结果进行分析,经密褐褶菌脱硫后2种煤样中黄铁矿的质量分数有所减少,分别从64.30%下降到52.40%、从57.10%下降到45.70%,石英的质量分数上升。5.02%高硫煤的芳香烃质量分数升高了2.81%,含氧官能团质量分数下降了2.38%;3.04%高硫煤的芳香烃质量分数升高了3.79%,含氧官能团质量分数下降了4.23%,脂肪烃质量分数下降了1.92%。脱硫煤氧化自燃的特征温度点后移,其中2种煤样的着火点T6分别推迟了18、32℃,总释放热量分别降低472.66、348.19J/g;受热分解阶段的反应活化能E分别提高11.79、38.67kJ/mol,指前因子A均变大,表明经密褐褶菌脱硫后不易发生煤氧复合反应。因此,通过密褐褶菌脱除FeS2抑制煤自燃具有可行性,为抑制高硫煤氧化自燃提供实验基础。 展开更多
关键词 密褐褶菌 高硫煤 煤自燃 脱硫 FENTON反应
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松软厚煤层区段煤柱剪切滑块运动机理及协同控制技术 被引量：7
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作者 王方田 屈鸿飞 +3 位作者 张洋 刘超 郝文华 江振鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1332-1344,共13页
松软厚煤层区段煤柱高、煤壁暴露面积大,加之煤质松软、裂隙发育,强采动作用下极易造成煤柱失稳,巷道维护难度极大。以山西伏岩煤业3号煤层开采为工程背景,基于剪切滑块理论,探究采掘扰动下煤柱变形破坏机理,求解煤柱剪切滑块运动范围... 松软厚煤层区段煤柱高、煤壁暴露面积大,加之煤质松软、裂隙发育,强采动作用下极易造成煤柱失稳,巷道维护难度极大。以山西伏岩煤业3号煤层开采为工程背景,基于剪切滑块理论,探究采掘扰动下煤柱变形破坏机理,求解煤柱剪切滑块运动范围及应力分布规律,揭示煤柱侧帮剪切滑块运动机理,提出煤柱稳定性协同控制对策并在现场进行工程实践验证。结果表明:①采用极限平衡理论与叠加理论,确定了煤柱剪切滑块运动范围及煤柱垂直应力分布规律,阐明煤柱剪切滑块安全系数分布规律:0~1.26 m深度,煤柱上部安全系数较小;在1.26~3.95 m处,煤柱中线部分大面积安全系数较小,易受顶板来压破坏。②提出了1种以“注浆加固—锚索强化—切顶卸压”为主体的区段煤柱协同控制技术,煤柱侧裂隙较无支护条件及原支护条件分别减少62.89%和46.26%,巷道围岩完整性大幅提高,形成了强承载结构,有效控制了煤柱变形及底臌。③根据松软厚煤层区段煤柱条件,合理确定了协同控制设计参数,并对煤柱防控效果进行试验监测评估。现场试验结果表明,煤柱裂隙得到充分填充,注浆后煤体强度提高63%以上;巷道位移、锚杆索受力、离层等均在可控范围,表明协同控制技术明显提高了煤柱承载力,回采巷道围岩变形得到有效控制,为工作面安全高效开采提供了空间保障。 展开更多
关键词 松软煤层 煤柱 剪切滑块 协同控制 围岩稳定性
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冲击地压矿井充填工作面超前采动应力对充填体充实率的反馈机制 被引量：5
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作者 王兆会 陈明振 +8 位作者 李强 王伟 李增强 徐德生 郑晓晨 孙少龙 吴传平 郭心洋 安君琦 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1804-1818,共15页
高应力是深部矿井冲击地压灾变频率走高的主要原因,充填开采则是控制岩层运动,缓解采动应力集中程度,降低围岩破坏和冲击风险的有效手段。为研究采空区充填体对超前采动应力的控制能力,以山东古城煤矿1123充填工作面为工程背景,采用理... 高应力是深部矿井冲击地压灾变频率走高的主要原因,充填开采则是控制岩层运动,缓解采动应力集中程度,降低围岩破坏和冲击风险的有效手段。为研究采空区充填体对超前采动应力的控制能力,以山东古城煤矿1123充填工作面为工程背景,采用理论分析、室内试验、现场实测手段探究充填开采工作面采动应力分布规律,揭示超前采动应力对充填体充实率的反馈机制,指导冲击地压矿井充实率确定。结果表明:工作面开采初期充填体充实率低于80%,坚硬顶板下沉量大,超前采动影响范围大于30 m,应力集中系数达到1.5,断层影响区采动应力影响范围和集中系数分别增至60 m和1.65,片帮冒顶等围岩失稳现象增多;实测了采空区充填体承载应力全程动态演化特征,承载应力分布曲线划分为“快速降低—短暂稳定—快速升高—缓慢降低—二次稳定”5个阶段,低充实率条件下采空区上、中、下3个区域承载应力稳定值分别为1.9、5.2、2.8 MPa;将采空区充填体划分为非充分压实区和充分压实区,构建了充填体支撑作用下坚硬顶板连续沉降模型,得到了坚硬顶板“ʅ”型沉降曲线,非充分压实区范围随充实率近似呈线性减小;试验得到充填体弹性模量和单轴抗压强度随凝固时间的演化曲线,结合顶板沉降曲线和推进速度得到工作面前后采动应力全区域分布曲线;建立了超前采动应力集中程度与充填体承载能力的负指数函数关系,揭示了超前采动应力对充填体充实率的负向反馈机制,实现充填开采降载防冲效果的定量评价;提出了充填体充实率“三位一体”协同提升措施,将1123工作面充实率升高至90%,增强了充填体承载能力,超前采动应力集中系数降至1.3,厚顶煤膨胀变形量减少至50 mm,坚硬顶板破断致冲风险显著降低。 展开更多
关键词 冲击地压 充填开采 坚硬顶板 采动应力 反馈机制
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鄂尔多斯盆地北部直罗组地下水地球化学特征及其指示意义 被引量：9
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作者 孙魁 范立民 +7 位作者 马万超 陈建平 彭捷 张鹏华 高帅 李成 苗彦平 王宏科 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2004-2020,共17页
煤矿水害是陕北侏罗纪煤田的主要灾害,直罗组地下水是主要突水水源之一。为研究鄂尔多斯盆地北部直罗组地下水地球化学特征及其指示意义,借助Durov图、Piper三线图、Gibbs图、Stiff图以及主成分分析等手段,深入研究直罗组地下水地球化... 煤矿水害是陕北侏罗纪煤田的主要灾害,直罗组地下水是主要突水水源之一。为研究鄂尔多斯盆地北部直罗组地下水地球化学特征及其指示意义,借助Durov图、Piper三线图、Gibbs图、Stiff图以及主成分分析等手段,深入研究直罗组地下水地球化学特征,阐释其对直罗组与上覆含水层之间水力联系及地下水径流条件的指示意义。结果表明:自西部正常基岩区至东部风化基岩区,直罗组地下水pH以及TDS、K^(+)+Na^(+)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-)质量浓度均呈现出逐渐减小的趋势。直罗组地下水水化学类型存在一定差异,西部直罗组埋藏较深区域,地下水水化学类型以SO_(4)-Na型、SO_(4)·Cl^(-)Na型和HCO_(3)·SO_(4)-Na型为主,向东至直罗组基岩风化区,地下水类型过渡为HCO_(3)-Ca型和HCO_(3)-Ca·Mg型等。直罗组地下水水化学形成受岩石风化作用、交替吸附作用、脱硫酸作用以及溶滤作用的控制。氢氧同位素和水化学特征对含水层之间水力联系具有明显的指示作用,氢氧同位素、典型钻孔地下水水化学离子浓度和区域地下水水化学特征分析表明,研究区西部直罗组正常基岩地下水与洛河组、萨拉乌苏组地下水基本不存在水力联系;东部直罗组风化基岩与萨拉乌苏组地下水水力联系紧密。卤族元素Cl^(-)对直罗组地下水径流条件指示作用明显,研究区西部直罗组正常基岩地下水径流滞缓,地下水以静储量为主;而在基岩风化区,由于直罗组风化基岩孔隙、裂隙发育,储水性和渗透性明显增强,并与第四系地下水发生了强烈的混合作用,地下水径流强度大,地下水以动储量为主。 展开更多
关键词 直罗组含水层 水化学特征 水力联系 地下水径流条件 鄂尔多斯盆地
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新型能源体系发展背景下煤炭清洁高效转化的挑战及途径 被引量：49
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作者 谢克昌 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期47-56,共10页
当今世界地缘政治风险加剧、气候环境问题凸显,能源转型变革加快。在此背景下,构建更加适应形势变化的能源体系对提高我国能源供应系统的可持续性及安全稳定性意义重大。目前我国化石能源仍占据主体地位。油气资源存在能源安全问题及新... 当今世界地缘政治风险加剧、气候环境问题凸显,能源转型变革加快。在此背景下,构建更加适应形势变化的能源体系对提高我国能源供应系统的可持续性及安全稳定性意义重大。目前我国化石能源仍占据主体地位。油气资源存在能源安全问题及新能源技术水平有待提升,中国短期内对煤炭能源仍将保持较高依赖性。因此,推进煤炭清洁高效转化对于新型能源体系的构建具有重要意义。首先对新型能源体系的具体内涵与构建方向展开讨论,并在此基础上,对新时代中国煤化工产业的发展现状以及面临的机遇与挑战进行了阐述,以期为煤炭的清洁高效转化技术的进步及煤化工产业的未来发展提供建议。新时代要求赋予新型能源体系更多的内涵。因此从战略上看,未来能源体系应具备“安全高效、清洁低碳、多元协同、智能普惠”多个特征,这也对煤炭产业的清洁高效发展提出了更高的要求。我国的煤炭清洁高效转化已取得显著进步,但多个关键技术仍亟待突破。结合煤炭产业转型发展与“双碳”目标关系的系统性认识,在新型能源体系建设的需求下,推进煤炭清洁高效转化对于社会经济发展、助力“双碳”目标实现具有重要意义,其关键在于加强该领域相关学科专业的基础研究和煤炭清洁高效转化技术的创新开发。 展开更多
关键词 能源革命 新型能源体系 煤化工 煤转化技术 清洁高效
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回采巷道围岩变形的能量演化规律及控制方法研究 被引量：2
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作者 刘洪涛 韩洲 +5 位作者 陈子晗 韩子俊 刘勤裕 张红凯 张丹丹 梁嘉璐 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期565-578,共14页
针对煤矿回采巷道围岩变形破坏问题,从围岩产生塑性耗散角度展开研究,使其从破坏本质、机理和控制方面形成一种稳定体系。提出了耗散能形态分布特征以及分布方程,理论研究了致使围岩塑性耗散能发生形态变化的影响因素。探讨了塑性耗散... 针对煤矿回采巷道围岩变形破坏问题,从围岩产生塑性耗散角度展开研究,使其从破坏本质、机理和控制方面形成一种稳定体系。提出了耗散能形态分布特征以及分布方程,理论研究了致使围岩塑性耗散能发生形态变化的影响因素。探讨了塑性耗散能分布形态与塑性破坏之间的联系,认为围岩产生塑性耗散是致使发生破坏的关键因素。基于霍尔辛赫煤矿回采巷道进行现场调研和数值模拟,进一步通过理论分析、数值模拟研究采动巷道围岩变形的能量演化规律与控制技术。结果表明:①推导出非均匀应力场圆形巷道围岩塑性耗散能分布方程,理论得出塑性耗散能会经历圆形—“类正方形”—“蝶形”等发展阶段,探究了不同原岩应力场、关键岩石材料物理力学参数以及其他因素对巷道围岩耗散能差异性分布的影响程度。②获得了采动影响下巷道围岩的能量演化规律,将塑性区与塑性耗散能进行关联,揭示了能量耗散作用下巷道围岩塑性区的演化规律。③从能量角度获得了有效支护范围对巷道围岩耗散能的影响,并通过耗散能影响塑性破坏扩展理论,提出巷道围岩支护方法,当巷道围岩产生塑性变形时,通过对耗散能扩展区域加强支护,固化巷道围岩的受力状态,避免巷道围岩失稳引起周边围岩应力状态恶化。 展开更多
关键词 能量 回采巷道 耗散能 吸能支护 塑性区
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