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基于两间隙异步联动的一体化高压真空灭弧室电场设计

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电工技术学报 2024年第17期39卷 5555-5564页

作者：葛国伟王文博程显陈辉段晓辉郑州大学电气与信息工程学院郑州450001 平高集团有限公司平顶山467001

输电等级真空灭弧室是迫切需要解决的行业级难题,为克服单断口真空灭弧室绝缘瓶颈和多断口串联结构复杂等问题,该文提出了一种基于两间隙异步联动的一体化高压真空灭弧室结构,该结构采用辅间隙与主间隙串联异步联动,辅间隙协助主间隙绝... 详细信息

输电等级真空灭弧室是迫切需要解决的行业级难题,为克服单断口真空灭弧室绝缘瓶颈和多断口串联结构复杂等问题,该文提出了一种基于两间隙异步联动的一体化高压真空灭弧室结构,该结构采用辅间隙与主间隙串联异步联动,辅间隙协助主间隙绝缘和灭弧,有望实现252kV及以上电压等级真空灭弧室的工程应用。建立了两间隙异步联动的一体化高压真空灭弧室电场仿真模型,分析了进出线方向、主辅间隙、屏蔽罩等对电场强度和电压分布关系的影响规律,并研究了屏蔽罩结构和环形陶瓷分压电容器等分压措施对电场提升的效果。研究表明:静端盖为出线端、动端盖为进线端时,主间隙开距为60 mm、辅助间隙开距为30 mm可以满足分压关系按照开距大小分布,最大电场强度相比于长间隙开距60 mm时降低27.3%。外部并联环形陶瓷分压电容器可以满足双向分断的要求,进线端在静端盖时外部并联环形陶瓷分压电容器灭弧室相较于未并联电容的灭弧室最大电场强度降低30%左右,初步说明了基于两间隙异步联动的一体化高压真空灭弧室结构的可行性和有效性,研究可为高电压等级真空灭弧室研制提供新思路和新方法。

关键词：两间隙真空灭弧室单断口真空断路器均压措施异步联动

平顶山矿区多煤层卸压立体抽采模式与工程示范

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煤炭科学技术 2024年第9期52卷 162-172页

作者：李延河倪小明贾晋生平顶山天安煤业股份有限公司河南平顶山467000 中国平煤神马控股集团有限公司河南平顶山467000 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 河南超蓝能源科技有限公司河南平顶山467000

平顶山矿区多煤层发育、含气层段多,仅靠井下进行瓦斯治理工程量大、难度高。为了开辟平顶山矿区瓦斯抽采新模式,达到“采一层抽多层”的目的,采用气测录井与含气量测试相结合的方法精准判识了煤系主要含气层段和含气量;采用体积法评价... 详细信息

平顶山矿区多煤层发育、含气层段多,仅靠井下进行瓦斯治理工程量大、难度高。为了开辟平顶山矿区瓦斯抽采新模式,达到“采一层抽多层”的目的,采用气测录井与含气量测试相结合的方法精准判识了煤系主要含气层段和含气量;采用体积法评价了东部5对矿井采动区和采空区的煤系气资源量。基于“O”形圈理论和“防-抗-让”思想,分别优化设计了采动井、采空井的井位、层位和井身结构,构建了采动区、采空区多煤层卸压立体抽采模式并进行了工程示范。结果表明:(1)二_(1)煤层顶板200 m范围内存在四煤组、三煤组、二_(1)煤层顶板60 m范围内的砂岩/泥质砂岩互层段等3处主要含气段。平顶山矿区东部5对矿井的采动区和采空区资源量分别为26.36×10~8 m^(3)和20.00×10~8 m^(3)。(2)采动井最佳井位为0.17~0.28倍采长,且靠近回风巷条带区域;走向上,采动井的间距一般为80~100 m。创建了“大口径、避开岩体变形强烈区、P110梯型扣套管”的采动直井稳孔技术体系和“下行水平轨迹+提高套管强度”的采动L型水平井稳产技术体系,保证了产气通道的畅通性。采空井一般布置在距离回风巷30~50 m的区域,完钻位置一般为二_(1)煤层顶板40~60 m的范围;筛管布置在四煤段顶板至裂隙带底部。(3)建立了“地面采动直井/定向井-采动L型水平井-采空井”联作的卸压立体抽采模式,实现了多气源立体抽采。截至2024年4月30日,累计抽采纯量达5258.8万m^(3),总利用量达到3735.4万m^(3),率先在河南省实现了煤系气产业化开发,示范和引领带动作用显著。

关键词：煤系气多煤层卸压立体抽采模式采动区采空区平顶山矿区

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高电压等级真空断路器研究现状及展望

高电压技术 2024年第2期50卷 451-466页

作者：钟建英孙广雷杨葆鑫赵晓民李旭旭马朝阳贾航张旭升中国电气装备集团科学技术研究院有限公司上海200040 平高集团有限公司平顶山467001 河南省高压电器研究所有限公司平顶山467001 沈阳工业大学电气工程学院沈阳110027

针对绿色电网发展需求,总结对比了现阶段SF6完全替代技术和部分替代技术路线的特点及相关技术,指出真空开断技术是电网绿色低碳发展的有效手段。对比分析现阶段多断口真空断路器的技术特点及研究现状,认为单断口真空断路器在结构及可靠... 详细信息

针对绿色电网发展需求,总结对比了现阶段SF6完全替代技术和部分替代技术路线的特点及相关技术,指出真空开断技术是电网绿色低碳发展的有效手段。对比分析现阶段多断口真空断路器的技术特点及研究现状,认为单断口真空断路器在结构及可靠性方面具有显著优势。目前商业化单断口真空灭弧室已经发展到145 kV/40 kA,综述了高电压大电流单断口真空灭弧室内外绝缘技术、电弧形态演变规律及分合闸控制、温升特性和真空灭弧室焊接质量稳定性的研究现状及未来发展趋势。结果表明:真空灭弧室内部真空间隙的均压设计及长真空间隙绝缘“饱和”问题是制约灭弧室电压等提升的关键因素;耐烧蚀触头材料的制备及磁场设计对触头表面阳极斑点的形成过程和真空断路器分合闸速度匹配至关重要;选取低回路电阻的触头结构、优化真空断路器散热结构能够有效提升真空灭弧室额定通流能力;此外,总结了真空灭弧室焊接质量和稳定性的影响因素,指出陶瓷金属化并选取合适的钎焊温度和焊料能够显著提升焊接强度;最后指出真空断路器趋向于大容量、小型化、智能化、低过电压、免维护、专用化和多功能化发展。

关键词： SF6替代技术真空开断技术单断口真空灭弧室大容量可靠性

松软薄煤层条带消突下斜定向钻孔成孔护孔技术研究与应用

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煤炭工程 2024年第9期56卷 98-104页

作者：陈建忠王建强李延辉管强盛张宇昊王锋伟平顶山天安煤业股份有限公司河南平顶山467000 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

针对松软薄煤层煤巷条带消突长距离下斜钻孔,存在成孔难、易钻遇煤层顶底板、积水堵塞瓦斯抽采通道的难题,提出了氮气排渣下斜定向钻进成孔与护孔技术,采用高压氮气排渣、大功率气动螺杆钻具定向、“波浪式”轨迹控制和三层管护孔排水技... 详细信息

针对松软薄煤层煤巷条带消突长距离下斜钻孔,存在成孔难、易钻遇煤层顶底板、积水堵塞瓦斯抽采通道的难题,提出了氮气排渣下斜定向钻进成孔与护孔技术,采用高压氮气排渣、大功率气动螺杆钻具定向、“波浪式”轨迹控制和三层管护孔排水技术,在河南省平煤股份一矿开展现场试验,完成8个孔深超300 m下斜定向长钻孔,煤层钻遇率90%以上,全孔段下三层护排水管,平均下入深度302 m,支管平均抽采纯量1.66 m^(3)/min,平均瓦斯浓度17.5%。试验结果表明:该技术可有效解决松软薄煤层下斜钻孔长距离定向成孔、全孔段筛管护孔和排水的技术难题,提高了钻孔成孔深度和煤层钻遇率,实现了下斜孔全孔段护孔和排水,保障了瓦斯抽采效果,为松软薄煤层煤巷条带长距离消突提供技术保障,在类似地层条件具有广泛的应用推广价值。

关键词：松软薄煤层定向钻进煤巷条带下斜定向钻孔氮气排渣消突

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真三轴循环荷载下含裂缝砂岩能量和损伤分析

煤矿安全 2024年第5期55卷 170-179页

作者：李喜员孙矩正秦佩周洋平顶山天安煤业股份有限公司河南平顶山467002 中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁沈阳110011

探究真三轴循环荷载作用下含裂缝砂岩能量演化有助于明确岩石损伤破坏规律。开展了真三轴循环加卸载试验,分析了吸收总能量、弹性能、耗散能和塑性变形能的演化特征,并建立岩石损伤评价模型,结合断裂面细观损伤特征,探讨了岩石损伤破坏... 详细信息

探究真三轴循环荷载作用下含裂缝砂岩能量演化有助于明确岩石损伤破坏规律。开展了真三轴循环加卸载试验,分析了吸收总能量、弹性能、耗散能和塑性变形能的演化特征,并建立岩石损伤评价模型,结合断裂面细观损伤特征,探讨了岩石损伤破坏规律。结果表明:随着裂缝角度增大,试样强度越大,破坏时吸收总能量越大,分别为0.238、0.276、0.307、0.332 MJ/m^(3);试验时吸收总能量、弹性能、耗散能均逐渐增加,塑性变形能先减小后增大;通过滞回环能量和总耗散能量,建立岩石损伤破坏评价指标,两者评价结果一致,岩石损伤程度随加卸载进行呈非线性变化;试样破坏时经历循环加卸载次数越多,受挤压摩擦程度越高,断裂面细观形貌越复杂。

关键词：真三轴循环加卸载含裂缝砂岩能量演化裂缝角度岩石损伤

超远距离下组煤层超前开采覆岩应力及裂隙演化规律研究

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辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2024年第2期43卷 143-149页

作者：李延河郭明功张肖洋孙维吉房胜杰中国平煤神马集团河南平顶山467000 平顶山天安煤业股份有限公司八矿河南平顶山467000 辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000

为探究平煤股份八矿超远距离下组煤层超前开采对上覆煤岩层的影响,采用相似材料模拟实验分析超远距离下组煤层超前开采上覆煤岩层裂隙及应力演化规律,并进行现场验证。研究结果表明:超远距离下组煤层超前开采条件下,随工作面推进,上覆... 详细信息

为探究平煤股份八矿超远距离下组煤层超前开采对上覆煤岩层的影响,采用相似材料模拟实验分析超远距离下组煤层超前开采上覆煤岩层裂隙及应力演化规律,并进行现场验证。研究结果表明:超远距离下组煤层超前开采条件下,随工作面推进,上覆煤岩层裂隙率呈先上升后平稳的趋势,当工作面从187 m推进至272 m,裂隙发育最快;超远距离下组煤层超前开采对上覆煤岩层有卸压效果,但与常规情况下相比卸压滞后距离较大;上覆岩层卸压比戊组煤层大;通过现场验证发现,随工作面推进,矿压呈先上升再下降后稳定的趋势,并将工作面区域分为未干扰区、应力集中区、卸压区和稳定区。研究结论可为平煤矿区远距离下组煤层超前开采、上组煤层工作面瓦斯防治和采区工作面采掘部署提供参考。

关键词：超远距离相似材料模拟应力演化卸压效果

浅谈深孔切顶卸压技术在12110工作面中的应用

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价值工程 2024年第18期43卷 112-115页

作者：王秀锋河南平煤神马设计院有限公司平顶山467000

目的:为了解决采面上覆坚硬岩层不能及时垮落导致的安全隐患,以及造成的动压区对风巷顶底板和两帮的影响的问题,摸索出一套适用于该矿的深孔切顶卸压技术。方法:通过尝试不同钻机的性能,打钻钻孔的孔径、深度以及改善封孔工艺,分析了巷... 详细信息

目的:为了解决采面上覆坚硬岩层不能及时垮落导致的安全隐患,以及造成的动压区对风巷顶底板和两帮的影响的问题,摸索出一套适用于该矿的深孔切顶卸压技术。方法:通过尝试不同钻机的性能,打钻钻孔的孔径、深度以及改善封孔工艺,分析了巷道围岩的受力。结果:验证了适合该矿上覆坚硬岩层采面的深孔切顶卸压技术的可行性。结论:深孔切顶卸压技术解决了由于上覆岩层坚硬不易垮落而造成的顶板剧烈来压的问题,同时也为以后沿空留巷技术的应用提供了经验。

关键词：坚硬切顶卸压验证来压

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质子交换膜表面图案化技术进展

工程塑料应用 2024年第5期52卷 188-193,201页

作者：王学军冯建立杨孝虎中国平煤神马集团蓝天化工股份有限公司河南驻马店463100 平顶山神马工程塑料有限责任公司河南平顶山467013

介绍了燃料电池的种类和特点,尤其是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的技术优势、应用领域和商业化面临的主要技术障碍。简述了膜电极组件(MEA)的结构及质子交换膜(PEM)在其中的作用,指出PEM表面图案化是提升燃料电池在高温低湿条件下综合性... 详细信息

介绍了燃料电池的种类和特点,尤其是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的技术优势、应用领域和商业化面临的主要技术障碍。简述了膜电极组件(MEA)的结构及质子交换膜(PEM)在其中的作用,指出PEM表面图案化是提升燃料电池在高温低湿条件下综合性能的一个重要方法。总结了近年来PEM表面图案化的基本策略,包括模板铸膜法、模板压印法、辐照修饰法、表面打印和微观相分离法等,并探讨了各自的优缺点。讨论了图案化存在的问题和面临的挑战,并对未来发展方向进行了展望。

关键词：质子交换膜图案全氟磺酸膜电极组件燃料电池

矿井岩溶热储三维地质建模及地热资源潜力评价

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煤炭学报 2024年第8期49卷 3571-3579页

作者：张源万志军胡淞博王朱亭张波赵东中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭精准勘探与智能开发全国重点实验室江苏徐州221116 平顶山天安煤业股份有限公司煤炭开采利用研究院河南平顶山467099 平顶山天安煤业股份有限公司十矿河南平顶山467099 安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001

传统热储体积法适用于大尺度区域的地热资源量评价,用于矿井地热资源量评价时误差较大。在分析平顶山矿区“源、通、储、盖、流体”地热系统特征的基础上,建立了矿区地热成因概念模型。以平煤十矿井田为主要研究区,基于区内地热地质条... 详细信息

传统热储体积法适用于大尺度区域的地热资源量评价,用于矿井地热资源量评价时误差较大。在分析平顶山矿区“源、通、储、盖、流体”地热系统特征的基础上,建立了矿区地热成因概念模型。以平煤十矿井田为主要研究区,基于区内地热地质条件和地面、井下钻孔资料,采用地下水模型系统(Groundwater Modeling System,GMS)软件建立了研究区内地层的三维地质模型,呈现了寒武系碳酸盐岩地层及覆岩的展布情况,并对寒武系碳酸盐岩地层空间进行了数字化。提出了用于矿井地热资源评价的积分式热储体积法,采用该方法对研究区内寒武系岩溶热储静态资源量进行了估算,并评价了热储的动态资源量,得出了热储层地热资源量与地热水位标高的关系曲线。对研究区内寒武系岩溶地热水进行了水质全分析,评价了地热水的腐蚀性和结垢性。结果显示,研究区内寒武系碳酸盐岩(灰岩)层为岩溶热储层,热量主要来自寒武系朱砂洞组以深的高温岩体;地表大气降水经寒武系灰岩露头和矿区周缘深大断裂进入深部岩体,沿途被加热后储存于寒武系灰岩地层中,并持续接受深部基岩热量传输,形成水热型岩溶热储;寒武系岩溶热水静态资源量为76.8亿m3,蕴含热量1.19×10^(18) J;岩石中蕴含热量为3.25×10^(18) J;地热资源总量为4.44×10^(18) J;地热可采资源量为6.66×10^(17) J,折合标煤22.7 Mt;寒武系岩溶热水具有轻微腐蚀性,结垢性为轻微—中等,流经金属管道和容器需要做防腐和防垢处理。

关键词：矿井地热岩溶热储地质建模储量评价地热水