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我国煤矿快速掘进20a发展与展望

煤炭学报 2024年第2期49卷 1199-1213页

作者：王虹陈明军张小峰中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太原030006 煤炭科学研究总院有限公司北京100013 煤矿采掘机械装备国家工程实验室山西太原030006

针对煤矿智能化快速发展,煤矿掘进面临新的机遇和挑战,笔者对我国煤矿快速掘进20 a的发展进行全面综述,以期理清掘进工艺、关键工序的技术及装备、成套装备的发展脉络及趋势,以便更好地推动掘进智能化的高速健康发展。在掘进工艺方面,... 详细信息

针对煤矿智能化快速发展,煤矿掘进面临新的机遇和挑战,笔者对我国煤矿快速掘进20 a的发展进行全面综述,以期理清掘进工艺、关键工序的技术及装备、成套装备的发展脉络及趋势,以便更好地推动掘进智能化的高速健康发展。在掘进工艺方面,双巷掘进开辟了截割、支护在不同巷道同时作业的新途径;掘锚同步工艺,时间-空间多维同步快速掘进工艺打破了先掘后支、及时全部支护的传统,创立了掘锚同步、迎头必要支护与多维空间永久支护动态匹配的分区支护方法。在掘进装备方面,形成了以纵轴、全宽横轴截割滚筒为主,全断面截割滚筒为辅的截割滚筒结构形式,并且在高功率密度减速器及整机设计理念不断突破的基础上,成功研制纵轴截割功率达315 kW、全宽横轴截割功率达560 kW的系列高效截割系统。在锚护装备方面,由传统的单体锚杆钻机发展出锚杆钻机、一键操作流程化钻机、钻机集群等,在有限空间内钻机的数量和作业安全性得到大幅提升,作业流程得到大幅简化,锚孔识别、锚护路径自动规划等智能化技术已进入工业性试验阶段。柔性运输系统的发明解决了掘进面短距离高效转载难题。在成套装备配置上,形成了以连续采煤机、掘锚一体机、掘锚机(掘进机+机载锚杆钻机)、煤矿全断面掘进机为龙头的四大类快速掘进系统,在四大快速掘进系统下,又分别形成了不同的作业线,实现了对不同地质条件巷道快速掘进的全覆盖。掘进工程系统层级上实现了具有成套装备的远程控制、集中控制、视频监测、闭锁联动、人员接近预警等智能化功能。回顾快速掘进的发展历程,提出完善时间-空间多维同步快速掘进理论、以智能掘进搜集透明地质的基础大数据、加强掘进巷道辅助作业工艺及设备研究、加强装备的智能化核心技术研发等智能掘进的发展方向。

关键词：快速掘进智能掘进截割锚护掘进成套装备

生物炭/Ca/La-LDH对水中磷酸盐的高选择性吸附机制

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中国环境科学 2024年第10期44卷 5584-5595页

作者：高敬毅崔佳丽杨栋太原理工大学环境科学与工程学院山西太原030024 山西省市政工程研究生教育创新中心山西太原030024

采用简单共沉淀法制得椰壳生物炭/Ca/La层状双金属氢氧化物(Ca/La-LDH)复合新型吸附剂(CLYK).通过SEM-EDS、BET、XRD、FTIR和XPS等对材料进行表征,研究了金属负载量、吸附剂投加量、初始pH值、共存离子及有机物对吸附磷酸盐的影响,以及... 详细信息

采用简单共沉淀法制得椰壳生物炭/Ca/La层状双金属氢氧化物(Ca/La-LDH)复合新型吸附剂(CLYK).通过SEM-EDS、BET、XRD、FTIR和XPS等对材料进行表征,研究了金属负载量、吸附剂投加量、初始pH值、共存离子及有机物对吸附磷酸盐的影响,以及吸附动力学、等温线、热力学和位点能量分布的特征.结果表明:CLYK对磷酸盐有良好的吸附性能,在金属负载量为70%,投加量为1g/L,pH值为5时,最大吸附容量为214.742mg/***的pH值适用范围广,在3~10时具有较大的吸附容量,共存离子及有机物存在下表现出对磷酸盐的高选择性吸附,吸附解吸循环试验证明了CLYK具有较好的可重复利用性.CLYK吸附磷酸盐过程符合Freundlich和准二级动力学模型,主要为多层化学吸附,热力学分析结果表明吸附为自发吸热反应.吸附机制包括化学沉淀、通过配体交换形成内球络合和静电吸引.

关键词： Ca/La-LDH 吸附机制磷酸盐生物炭

基于动态电-碳需求响应的综合能源系统日前多元低碳交易方法

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电力系统自动化 2024年第12期48卷 24-35页

作者：李伊竹林韩肖清李廷钧周鑫肖春太原理工大学电气与动力工程学院山西省太原市030024 国网山西省电力公司营销服务中心山西省太原市030001

随着电力行业碳减排任务的推进,电-碳耦合愈加紧密,为综合能源系统优化运行带来了新机遇、新挑战。根据新型电力系统多能互补、清洁低碳、安全可控、灵活高效、开放互动的基本特征,提出需求侧动态电-碳双响应的日前多级市场交易方法。首... 详细信息

随着电力行业碳减排任务的推进,电-碳耦合愈加紧密,为综合能源系统优化运行带来了新机遇、新挑战。根据新型电力系统多能互补、清洁低碳、安全可控、灵活高效、开放互动的基本特征,提出需求侧动态电-碳双响应的日前多级市场交易方法。首先,基于碳排放流理论,将源侧碳排放信息传递至各园区,实现差异运行方式下电力系统源-网-荷的精细化“电-碳”联动。然后,构建需求侧电-碳-绿证多元交易市场,鼓励更多主体参与市场,充分挖掘需求侧在经济、环境等方面的价值。最后,建立主网与各园区间的双层综合能源系统优化调度模型。上层主网发布动态电价与动态碳排放因子,下层需求侧的各园区生成有效的减排方案,使得源荷双侧形成有效互动,综合能源系统整体实现低碳经济运行。仿真结果表明,所提策略能够在较为精确表征碳排放的基础上,通过完善需求侧多元交易市场,深度挖掘园区的碳减排潜力,提高新能源的消纳率,有效平衡系统的经济性、安全性和低碳性。

关键词：需求响应碳排放碳交易绿证交易综合能源系统

湿式离合器局部润滑与摩擦特性的温升影响研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第6期44卷 831-841页

作者：赵二辉邵波乔妙杰权龙汪成文太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 山西中电科技特种装备有限公司山西太原030032

针对湿式离合器因局部润滑工况恶化而加速失效的问题,本文中建立带有表面微凸峰接触的摩擦副微观润滑摩擦计算模型,并结合小试样销-盘试验,研究温升对湿式离合器润滑油膜承载力、微凸峰接触力和接触面积、载荷承担比、局部温升和摩擦系... 详细信息

针对湿式离合器因局部润滑工况恶化而加速失效的问题,本文中建立带有表面微凸峰接触的摩擦副微观润滑摩擦计算模型,并结合小试样销-盘试验,研究温升对湿式离合器润滑油膜承载力、微凸峰接触力和接触面积、载荷承担比、局部温升和摩擦系数等的影响规律,揭示湿式离合器局部润滑与摩擦特性的温升影响机理.结果表明:随着温度从30℃升高到150℃,虽然湿式离合器摩擦副间润滑油膜的载荷承担比由约97%减小至约57%,但其仍是摩擦副间载荷的首要承担者,此外,温升过程中实际接触面积率快速增大,局部摩擦温度快速升高,摩擦系数从不足0.04快速增大到约0.11,当温度高于90℃时,摩擦系数的增大速度与实际接触面积的增大速度基本一致.

关键词：湿式离合器混合润滑摩擦特性温度影响摩擦温升

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折射率对碳点基发光太阳能聚光器光电性能的影响

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发光学报 2024年第10期45卷 1724-1731页

作者：白静静许凤利李鹏炬李歆徐文军翟燕太原工业学院材料工程系山西太原030008 太原科技大学应用科学学院山西省光场调控与融合应用技术创新中心山西太原030024 山西量界数字科技有限公司山西太原030021

发光太阳能聚光器作为一种新型的实现低成本电力的潜在光伏技术已经引起了广泛的关注。选择合适的荧光基质和性能优异的光波导介质成为该技术得以推广应用的关键。目前,多数研究者把目光聚焦在荧光基质光学性能的提高上,对光波导介质性... 详细信息

发光太阳能聚光器作为一种新型的实现低成本电力的潜在光伏技术已经引起了广泛的关注。选择合适的荧光基质和性能优异的光波导介质成为该技术得以推广应用的关键。目前,多数研究者把目光聚焦在荧光基质光学性能的提高上,对光波导介质性能的优化却鲜有报道。本文使用邻苯二甲酸和邻苯二胺两种前驱体,一步微波法快速高效地合成了一种晶态碳点。鉴于该碳点具有绿色荧光,荧光量子产率超过80%,并且吸收和发射光谱间存在较大的斯托克斯位移,适合作为新型太阳能聚光器用荧光基质。另外,采用预聚体法制备了高透明的聚氨酯膜,并作为发光太阳能聚光器用光波导介质研究了其光学性能。通过引入硫元素,该薄膜的折射率从1.483提高到1.547,这直接导致利用所制备的碳点作为荧光基质封装的聚氨酯薄膜型发光太阳能聚光器器件的光电转换效率提升了41%。该结果不仅证实了聚氨酯作为光波导介质的可行性,更为通过改良光波导介质的折射率来提高光传输的研究方法提供了实验依据。

关键词：晶态碳点光波导介质折射率发光太阳能聚光器光电转换效率

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湿法脱硫中多硫离子分离方法的建立

化工进展 2024年第4期43卷 2210-2218页

作者：高康张弦陈帅军武喜明申峻王玉高牛艳霞太原理工大学化学工程与技术学院山西太原030024 山西安弘检测技术有限公司山西太原030008

多硫离子S_(x)^(2-)是湿式催化氧化脱硫技术中H2S向单质硫转化的中间产物,在脱硫环境中,析硫反应和副盐反应存在平行竞争关系,S_(x)^(2-)的存在形态及浓度是评价两个竞争反应程度的前提条件。本文通过紫外-可见分光光度法(UV-vis)、液... 详细信息

多硫离子S_(x)^(2-)是湿式催化氧化脱硫技术中H2S向单质硫转化的中间产物,在脱硫环境中,析硫反应和副盐反应存在平行竞争关系,S_(x)^(2-)的存在形态及浓度是评价两个竞争反应程度的前提条件。本文通过紫外-可见分光光度法(UV-vis)、液相色谱-质谱仪(LC-MS)和高效液相色谱(HPLC)方法可实现对S_(x)^(2-)的存在形态及各形态浓度定量测定的目标。结果表明:UV-vis法可测定出S_(x)^(2-)的总浓度;甲基化法可将S_(x)^(2-)的各个形态进行捕捉,LC-MS和HPLC法可将各形态的甲基化多硫化物分离,且S_(x)^(2-)的硫原子数(2—10)越大保留时间越长;结合UV-vis建立的标准曲线和HPLC上各个形态S_(x)^(2-)出峰的相对强度,推算出溶液中各形态S_(x)^(2-)的绝对浓度;多硫化钠溶液主要以S_(4)^(2-)、S_(5)^(2-)、S_(6)^(2-)、S_(10)^(2-)为主,其中浓度和pH对S_(x)^(2-)的影响较小,而温度过高不利于S_(x)^(2-)的生成,从而不利于单质硫的生成。这一项工作为进一步从源头上研究副盐成因及加快析硫反应的研究奠定了基础。

关键词：多硫离子湿法脱硫硫化钠

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基于数字孪生的液压支架群跟机工艺虚拟调试方法

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煤炭科学技术 2024年第6期52卷 197-205页

作者：李娟莉郭清杰高波边强王冬波太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 煤矿综采装备山西省重点实验室山西太原030024 山西科达自控股份有限公司山西太原030006 晋能控股煤业集团同忻煤矿山西有限公司山西大同037000

针对物理综采工作面“三机”跟机自动化工艺参数调试周期长,费用成本高,以及工作环境搭建困难等问题,基于数字孪生技术,研究了液压支架群跟机行为工艺虚拟调试关键技术。首先基于现代建模技术构建了1∶1构综采“三机”孪生体,利用虚拟... 详细信息

针对物理综采工作面“三机”跟机自动化工艺参数调试周期长,费用成本高,以及工作环境搭建困难等问题,基于数字孪生技术,研究了液压支架群跟机行为工艺虚拟调试关键技术。首先基于现代建模技术构建了1∶1构综采“三机”孪生体,利用虚拟现实引擎对综采“三机”运动单元进行了虚拟重构和虚拟仿真;然后基于现代设计理论,依据“三机”协同原则实现了跟机自动化过程中的不同参数配置,建立了采煤工艺的支架行为工艺决策模型和支运装备直线度协同控制模型,并在虚拟场景中对决策模型进行预演;最后利用TCP协议建立了虚实交互通道,通过半实物仿真试验对决策模型进行了验证。结果表明:虚拟场景在执行采煤工艺时可对物理工作面场景进行精准复现,通过支架群行为决策模型可提前对液压支架工艺行为进行决策规划,通过反向控制试验可对支架控制器进行实时虚实交互,有望克服井下调试环境阻碍,对综采“三机”电液控程序的合理制定与修正提供参考价值。

关键词：虚拟现实虚拟调试液压支架群 “三机”协同行为决策

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水雾对RDX粉尘爆炸的抑制作用

爆炸与冲击 2024年第5期44卷 156-166页

作者：胡立双刘洋杨亚军祝贺梁凯丽胡双启中北大学环境与安全工程学院山西太原030051 山西江阳兴安民爆器材有限公司山西太原030041

为研究水雾对RDX粉尘爆炸的抑制作用,自主设计了可视化方管粉尘爆炸水雾抑制系统,选择了不同喷嘴类型、喷孔直径以及雾化压力等实验条件,以RDX粉尘爆炸火焰传播动态、爆炸压力以及爆炸温度等变化,判断不同条件下水雾对RDX粉尘爆炸特性... 详细信息

为研究水雾对RDX粉尘爆炸的抑制作用,自主设计了可视化方管粉尘爆炸水雾抑制系统,选择了不同喷嘴类型、喷孔直径以及雾化压力等实验条件,以RDX粉尘爆炸火焰传播动态、爆炸压力以及爆炸温度等变化,判断不同条件下水雾对RDX粉尘爆炸特性的影响。结果表明:在同一雾化压力下,不同类型喷嘴喷出水雾对RDX粉尘爆炸抑制效果不同,离心喷嘴喷出水雾抑爆效果最好;随着雾化压力增大,水雾对RDX粉尘爆炸抑制作用增强;在实验选用的0.8、1.2、1.5、2.0、2.4 mm五种孔径离心喷嘴中,1.5 mm孔径离心喷嘴喷出水雾抑爆效果最佳,在雾化压力4 MPa下,RDX粉尘爆炸压力仅为0.1184 MPa,相比于无水雾时RDX粉尘爆炸压力0.4561 MPa,压力峰值降低了74.0%,爆炸温度为234℃,相比于无水雾时RDX粉尘爆炸温度774℃,温度峰值降低了69.8%。

关键词： RDX 粉尘爆炸水雾抑爆压力

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复杂工况条件下刮板输送机永磁半直驱系统机电耦合特性研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第7期55卷 2538-2551页

作者：崔红伟苏兴涛师理智廉自生曹保林冯浩帅刘志郝斌太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原理工大学煤矿综采装备山西省重点实验室山西太原030024 山西维达传动科技有限公司山西太原030032

提出一种由永磁同步电机和行星减速器组成的刮板输送机永磁半直驱系统。基于Adams和Matlab/Simulink搭建刮板输送机机械系统多体动力学模型和永磁半直驱控制系统模型,完成机电耦合系统的联合仿真。对刮板输送机空载、轻载和重载等多种... 详细信息

提出一种由永磁同步电机和行星减速器组成的刮板输送机永磁半直驱系统。基于Adams和Matlab/Simulink搭建刮板输送机机械系统多体动力学模型和永磁半直驱控制系统模型,完成机电耦合系统的联合仿真。对刮板输送机空载、轻载和重载等多种工况进行仿真分析,得到各工况下永磁电机的输出特性和刮板输送机的动力学特性。研究结果表明:永磁半直驱系统能够实现低速大扭矩的快速输出,转速输出波动小,转矩输出具有良好的跟随性;永磁半直驱系统具有良好的启动性能和传动平稳性。刮板输送机机头转速、链环速度、链条张力在链轮多边形效应影响下呈周期性波动,受多边形效应影响链环在啮合过程中发生滑移,使得接触力呈波动变化,负载转矩和链条张力的波动随负载增大而加剧,随链轮转速增大而增大。

关键词：刮板输送机永磁同步电机半直驱系统机电耦合动力学特性