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煤矿覆岩主控致灾层位危险识别及现场应用

煤炭学报 2024年第6期49卷 2589-2603页

作者：马玉镇朱斯陶潘俊锋高永涛张修峰姜福兴刘金海王冰陈洋北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 山东能源集团有限公司山东济南250014 陕西彬长矿业集团有限公司陕西咸阳711300

针对煤矿地面水力压裂技术施工中工作面覆岩主控致灾层位难以准确辨识的难题,以孟村煤矿401102工作面地面水力压裂工业试验为背景,采用理论分析、微震监测、现场调研等方法,揭示了煤矿厚硬覆岩运动诱发矿震和冲击地压的动力灾害机理,分... 详细信息

针对煤矿地面水力压裂技术施工中工作面覆岩主控致灾层位难以准确辨识的难题,以孟村煤矿401102工作面地面水力压裂工业试验为背景,采用理论分析、微震监测、现场调研等方法,揭示了煤矿厚硬覆岩运动诱发矿震和冲击地压的动力灾害机理,分析了基于载荷三带理论的厚硬覆岩分区运动特征与诱发动力灾害之间的关系,建立了基于关键层运动状态的矿震能量预测模型与采场等效附加应力估算模型,提出了基于K-means聚类算法和肘部法则的煤矿覆岩主控致灾层位识别技术方法,确定了现场压裂施工层位并进行工业试验,根据现场微震监测数据及理论分析结果进行了效果验证,得到结论如下:孟村煤矿401102工作面致冲关键层及矿震关键层均为距离煤层66 m的安定组关键层R9,其初次破断运动采场等效附加扰动应力理论值为7.23 MPa,初次破断运动释放矿震能量理论值为6.08×105 J,致灾危险性较强;震−冲关键层压裂后,矿震能量理论值降幅94%,采场等效附加扰动应力理论值降幅76%,工作面上方5×10^(3)J大能量微震事件出现明显上移趋势,上移量约为15 m;10^(3)J及以上能级微震事件频次占比显著下降,由60.39%降至17.89%,最大微震事件能量由6.65×10^(5)J降至9.75×10^(3)J;10^(2)J及以下能级微震事件频次占比显著上升,由39.61%增至82.11%。

关键词：地面水力压裂冲击地压矿震覆岩主控致灾层位识别方法

基于改进故障模式与影响分析的风电机组故障模式危害度研究

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热力发电 2024年第1期53卷 165-174页

作者：汪臻周建武范光辉潘强王建阳顾浩西安热工研究院有限公司陕西西安710054 华能新疆能源开发有限公司新疆乌鲁木齐830000 华能新疆能源开发有限公司清洁能源分公司新疆乌鲁木齐830000

故障模式与影响分析(FMEA)是辨识系统潜在故障模式,并评估其危害度的一种有效的可靠性分析方法。传统FMEA在分析过程中存在未考虑不同风险因素的权重、RPN对风险因素的变化敏感、难以处理专家主观评分信息以及未考虑故障模式间的传播影... 详细信息

故障模式与影响分析(FMEA)是辨识系统潜在故障模式,并评估其危害度的一种有效的可靠性分析方法。传统FMEA在分析过程中存在未考虑不同风险因素的权重、RPN对风险因素的变化敏感、难以处理专家主观评分信息以及未考虑故障模式间的传播影响关系等诸多缺陷。针对上述缺陷,提出了一种改进的FMEA方法。通过引入可靠性屋、粗糙集理论和理想点法来提高对故障模式危害度分析的准确性和客观性。相较于传统的FMEA,所提出的改进FMEA能够有效处理专家评分信息的主观性与不确定性问题,充分考虑了故障模式间的传播影响,能够在属性冲突及各种不确定性的情况下,对故障模式的风险等级进行排序。利用提出的改进FMEA对某型号风电机组的潜在故障模式进行了分析,获得了各故障模式的危害度排序以及各子系统的危害度排序。根据排序结果辨识出风电机组的可靠性薄弱环节和关键子系统,并给出各故障模式和各子系统的危害度权重,可为风电机组的可靠性优化设计提供数据支撑。

关键词：风电机组故障模式与影响分析可靠性屋粗糙集理论风险点辨识

我国深部冲击地压防控工程技术难题及发展方向

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1291-1302页

作者：潘俊锋夏永学王书文马文涛张晨阳王冰中煤科工开采研究院有限公司北京100013 中国中煤能源集团有限公司北京100120 煤矿灾害防控全国重点实验室重庆400000 陕西彬长矿业集团有限公司陕西咸阳711300

随着煤矿开采深度不断加大,我国深部冲击地压发生及其防治变得常态化,为了提高深部冲击地压防控技术成效,从深部冲击地压防控现场工程技术难题出发,结合灾害防治工程实践数据统计,分析了我国深部冲击地压防控因自身地质赋存地应力高,人... 详细信息

随着煤矿开采深度不断加大,我国深部冲击地压发生及其防治变得常态化,为了提高深部冲击地压防控技术成效,从深部冲击地压防控现场工程技术难题出发,结合灾害防治工程实践数据统计,分析了我国深部冲击地压防控因自身地质赋存地应力高,人为开采扰动范围大,灾害防治过程围岩卸压后应力恢复快,冲击地压防治成效低下原因归结于防冲卸压工程实施与浅部开采相比,面临“三高一低”防控技术新要求,包括高强度的大尺寸钻孔卸压,以解决厚硬煤层不容易塌孔问题;小间距高密度施工钻孔,以解决钻孔卸压范围不联通问题;多轮反复高频度施工,以解决深部煤层卸压后应力恢复快问题;采掘工作面进尺低速度推进,以解决开采扰动强度大问题。针对深部冲击地压“三高一低”防控新要求模式,为了进一步提高冲击地压防控安全可靠性,以常规源头防控冲击地压采用优化开拓开采部署的局限性为背景,提出了深部冲击地压上覆岩层结构与载荷主动调控区域防控冲击地压技术,并提出了进一步需要解决的科学问题;以近年来几起典型的冲击地压事故存在防治方案“漏靶”问题为背景,开发了深部冲击地压采掘空间局部靶向防控技术,并指出了下一步还需要解决的科学难题;以煤矿冲击地压防治措施实施后,难以评判安全性问题为背景,提出了深部冲击地压防治卸压达标评判技术,并指出了下一步还需要解决的科学难题;以煤炭行业大力推广开采智能化,治灾仍需靠人工,人员处于高危环境作业问题,探索了深部冲击地压防治过程智慧智能化新兴研究方向及其面临的科学难题。最后,客观的指出,冲击地压防控绝不纯粹是理论与技术问题,人类对专业问题的认知也是酿成事故的重要原因之一,结合现场工程实践,讨论了冲击地压概念、冲击地压机理是否清楚、冲击地压能否预测、冲击地压能否防治以及冲击地压矿井怎么办等行业焦点专业问题,指出冲击地压工程难题是人类与自然界作斗争,需要从业人员客观认知,客观接受并深入研究,成效是显著的。

关键词：冲击地压深部开采 “三高一低” 源头防控靶向防控卸压达标智能防冲

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絮凝-电化学氧化协同工艺处理兰炭废水

中国环境科学 2024年第4期44卷 2063-2072页

作者：王亚宋永辉李金城尹宁董萍王一帆龙江李弯弯西安建筑科技大学陕西省黄金与资源重点实验室陕西西安710055 长安大学水利与环境学院陕西西安710054 陕西新能星炭能源有限公司陕西西安710199

采用絮凝-电化学氧化协同工艺处理兰炭废水,探究了反应过程中絮凝剂投加量、反应时间、初始pH值、外加电压以及NaCl添加量对化学需氧量(COD)和氨氮(NH_(3)-N)去除的影响及絮凝-电化学氧化协同作用机制.结果表明,随着絮凝剂聚合氯化铝铁(... 详细信息

采用絮凝-电化学氧化协同工艺处理兰炭废水,探究了反应过程中絮凝剂投加量、反应时间、初始pH值、外加电压以及NaCl添加量对化学需氧量(COD)和氨氮(NH_(3)-N)去除的影响及絮凝-电化学氧化协同作用机制.结果表明,随着絮凝剂聚合氯化铝铁(PAFC)投加量和外加电压的增加,兰炭废水中COD和NH_(3)-N的去除率逐渐升高.当PAFC投加量为50g/L、电压6V、反应时间4h,初始pH=9,NaCl添加量30g/L时,COD和NH_(3)-N去除率分别为82.37%和100%,更换极板进行二次电解COD去除率可达100%.兰炭废水中有机污染物主要是苯酚类､醇类和酰胺类物质,处理后酚类物质含量大幅减少,酮类、醇类和酸类物质相对占比有所增加.絮凝-电化学氧化过程中,PAFC既是絮凝剂又是Cl^(-)的提供者,其水解产生的Cl^(-)与NaCl引入的Cl^(-)在电场作用下向阳极定向迁移.阳极表面发生氧化反应产生的有效氯(Cl_(2)/ClO^(-))将兰炭废水中有机污染物氧化成中间产物氯酚,与絮凝剂中Al^(3+)的水解产物Al(OH)^(2+)、Al(OH)^(+)_(2)及Al(OH)_(3)通过静电和吸附作用结合形成絮凝体被去除.废水中剩余少量的氯酚及酰胺、环己二醇等有机污染物及NH_(3)-N则在ClO^(-)的间接氧化作用下转化为N_(2)、CO_(2)和H_(2)O得以去除.

关键词：兰炭废水絮凝电解电化学氧化协同作用聚合氯化铝铁(PAFC)

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柔模墙沿空留巷灾害一体化防治技术研究

矿业安全与环保 2024年第1期51卷 36-42页

作者：刘忠平高亮张金贵王晓利杨超李海瑞刘荣刘武强陕西开拓建筑科技有限公司陕西西安710054 陕西开拓新矿业工程有限公司陕西西安710054 陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司陕西神木719300 榆林市能源局陕西榆林719000 西安科技大学陕西西安710054

在煤炭保供和工作面限员双重压力下,将煤矿灾害分别进行治理的理念和技术已不能适应新时代煤矿发展要求。通过工业性试验研究提出一种紧跟回采工作面浇筑1道饱满密实接顶且可即时承载的柔模混凝土连续墙,密闭采空区,保留原有巷道,并将... 详细信息

在煤炭保供和工作面限员双重压力下,将煤矿灾害分别进行治理的理念和技术已不能适应新时代煤矿发展要求。通过工业性试验研究提出一种紧跟回采工作面浇筑1道饱满密实接顶且可即时承载的柔模混凝土连续墙,密闭采空区,保留原有巷道,并将保留下来的巷道作为灾害一体化防治工程平台。给出了利用该平台进行矿井水、火、瓦斯、顶板、热害、强矿压等重大灾害综合治理的技术途径,总结了该技术的适用条件,介绍了该技术在国家能源集团、潞安化工集团、陕煤集团等单位的灾害一体化防治效果。

关键词：柔模混凝土连续墙沿空留巷煤矿灾害一体化防治

Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂对半焦基DC-SOFC性能的影响

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1647-1656页

作者：刘国阳周安宁刘倩王俊哲西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054 陕西煤业新型能源科技股份有限公司陕西西安710199

半焦与CO_(2)的气化反应速率是影响半焦燃料基DC-SOFC电池性能的关键。为提高半焦的CO_(2)气化反应性,采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了具有钙钛矿结构的Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂,用SEM、XRD、XPS、低温氮气吸脱附等分析手段研究了Ca_(2)Fe_... 详细信息

半焦与CO_(2)的气化反应速率是影响半焦燃料基DC-SOFC电池性能的关键。为提高半焦的CO_(2)气化反应性,采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了具有钙钛矿结构的Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂,用SEM、XRD、XPS、低温氮气吸脱附等分析手段研究了Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂的形貌和结构,采用热重分析实验研究Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂对半焦燃料的CO_(2)气化反应催化活性;在Ag-GDC|YSZ|GDC-Ag电解质支撑电池系统上,研究了添加Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂对半焦燃料基DC-SOFC输出性能的影响。结果表明,随着催化剂焙烧温度的提高,Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂晶粒尺寸逐渐增大、比表面积降低,750℃焙烧的催化剂具有良好的分散性、颗粒尺寸约为0.1μm,在半焦的CO_(2)气化反应中催化作用最好;相较于CaO和Fe2O3,Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂结构中吸附氧浓度更高,在半焦的CO_(2)气化反应中表现出更为优异的催化活性;Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂的循环稳定性取决于催化剂结构的热稳定性,其循环使用时活性降低主要归因于半焦燃料中无机灰分的包裹。催化剂对DC-SOFC输出性能影响表明,当半焦中添加10%的Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂时,电池的峰值功率密度从15.3 mW/cm^(2)增大到23.7 mW/cm^(2);EIS分析表明阳极传质阻力是影响DC-SOFC输出性能和燃料利用率的主要因素,降低灰分、催化剂累积带来的传质阻力可有效提高电池寿命和燃料利用率。

关键词：直接碳固体氧化物燃料电池钙钛矿催化剂 C-CO_(2)气化反应

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煤基固废矿化封存CO_(2)技术研究进展

煤炭科学技术 2024年第2期52卷 309-328页

作者：朱磊古文哲宋天奇何志伟刘治成中煤能源研究院有限责任公司陕西西安710054 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

“碳达峰、碳中和”目标是中国维护全球生态安全的大国责任担当,也是实现高质量发展和生态文明建设的重要途径,CO_(2)减排势在必行。“相对富煤、贫油、少气”的能源资源禀赋格局导致中国主体能源仍以碳排放强度较高的煤炭为主,煤炭作... 详细信息

“碳达峰、碳中和”目标是中国维护全球生态安全的大国责任担当,也是实现高质量发展和生态文明建设的重要途径,CO_(2)减排势在必行。“相对富煤、贫油、少气”的能源资源禀赋格局导致中国主体能源仍以碳排放强度较高的煤炭为主,煤炭作为电力、钢铁、煤化工等高耗能行业的重要能源与原料,在“双碳”目标实现过程中占有重要地位,煤炭工业通过低碳转型实现碳达峰,既是煤炭工业高质量发展的内在要求,也是落实国家“双碳”战略目标的重要抓手。相对于传统天然矿化原料,煤基固废矿化封存CO_(2)具有原料丰富、产物友好、能耗较低、反应迅速等优点,同时可以产出高附加值产物用于化工、建筑等领域,受到了广泛的关注。介绍了我国主要煤基固废煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏、气化渣、炉底渣的特点,分析了我国主要CO_(2)排放源及产生量;回顾了按照矿化封存位置不同的原位和非原位CO_(2)矿化技术及按照矿化机理不同的直接碳酸化和间接碳酸化技术;综述了以煤基固废作为原料进行CO_(2)矿化封存技术的研究进展,发现该技术反应条件苛刻,成本较高,处理规模小,研究尚停留在实验室阶段;简述了以煤基固废作为载体,利用采空区作为储源矿化封存CO_(2)技术,主要包括构筑功能性充填体及制备负碳型充填材料2种技术;分析了煤基固废矿化封存CO_(2)现存问题及未来研究方向。煤基固废为原料的CO_(2)矿化技术,未来应优化工艺流程,降低反应成本,进一步加强工业化推广的研究;针对以煤基固废作为载体,利用采空区作为储源的CO_(2)矿化封存技术,未来应加强对深度矿化机理、封存风险评价及长期稳定性的研究,提高CO_(2)封存规模和长期稳定性。在此基础上,利用煤基固废制备浆体充填材料,以水为载体,以泵为动力,以管路为通道,将充填材料及CO_(2)输送至采空区进行矿化反应,同时结合微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术,封闭岩体采动裂隙,实现CO_(2)矿化封存。

关键词： “双碳”目标碳排放煤基固废矿化封存源头减排

热电联供电厂厂级供热集中智能管控系统开发及应用研究

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中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1493-1500,I0020页

作者：曾海波周传杰肖波杨利王明坤温海涛国能长源汉川发电有限公司湖北省汉川市431614 西安热工研究院有限公司陕西省西安市710054 国能智深控制技术有限公司北京市昌平区102209

为了解决多台机组供热负荷调节分散、供热系统压力波动大、供热经济性差的问题,首先提出基于MODBUS通信方式下多台机组供热单元互联控制的厂级供热集中智能管控系统;然后,结合机组实际性能试验数据建立机组性能仿真模型,获得不同电负荷... 详细信息

为了解决多台机组供热负荷调节分散、供热系统压力波动大、供热经济性差的问题,首先提出基于MODBUS通信方式下多台机组供热单元互联控制的厂级供热集中智能管控系统;然后,结合机组实际性能试验数据建立机组性能仿真模型,获得不同电负荷下冷热再抽汽量与煤耗量的关系;最后,考虑机组安全运行边界,建立适用于多台机组热负荷经济分配的数学模型,以厂级总耗煤量最低寻优为目标,获得各机组热负荷分配方案,并成功在某装机6台、总容量3320 MW燃煤电厂实现了工程示范应用。结果表明:厂级供热集中智能管控系统可采用流量指令方式在机组安全运行边界内对各机组供热流量进行自动调节;全厂对外供热流量在50~400 t/h之间变化时,厂级供热集中智能管控系统可将供热母管压力控制在设定值的±0.03 MPa以内;通过对总供热负荷智能寻优分配,全厂总煤耗量可降低0.13~3.53 t/h。

关键词：热电联供电厂供热系统集中控制自动调节智能寻优热电负荷安全性

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煤与天然气共气化制合成气技术中试研究

应用化工 2024年第7期53卷 1575-1577,1582页

作者：王普光罗二红赵蒙陕西延长中煤榆林能源化工有限公司陕西靖边718500 西北化工研究院有限公司陕西西安710061

为了提高陕北地区煤和天然气资源综合利用效率,优化合成气成分,使反应热量耦合,在前期研究基础上进行了煤与天然气气流床共气化技术中试研究。介绍了煤与天然气共气化中试装置的建设规模以及工艺流程,在试验过程中考察了装置的长周期运... 详细信息

为了提高陕北地区煤和天然气资源综合利用效率,优化合成气成分,使反应热量耦合,在前期研究基础上进行了煤与天然气气流床共气化技术中试研究。介绍了煤与天然气共气化中试装置的建设规模以及工艺流程,在试验过程中考察了装置的长周期运行稳定性,同时探究了气化压力、操作负荷、天然气与煤比对共气化反应的影响。认为在稳定操作条件下,煤与天然气共气化能够降低原料消耗、同时减排二氧化碳,与传统水煤浆气化相比具有一定技术优势。

关键词：煤天然气共气化合成气