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强化重力分选机物料群粒度效应及迁移规律

中南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：张学彬陶有俊张岭杨露卢劲璇时向前山东理工大学资源与环境工程学院中国矿业大学煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室化工学院

首先，以主要脉石矿物石英和代表性煤样为试验材料，分析了强化重力分选机中单物料群迁移对粒度属性的响应规律，探究了其粒度效应和分级效应；其次，阐明了物料群迁移过程和稳定-失稳机制；最后，明晰了分选过程中各粒级在精煤产品中... 详细信息

首先，以主要脉石矿物石英和代表性煤样为试验材料，分析了强化重力分选机中单物料群迁移对粒度属性的响应规律，探究了其粒度效应和分级效应；其次，阐明了物料群迁移过程和稳定-失稳机制；最后，明晰了分选过程中各粒级在精煤产品中空间分布与迁移规律，并探讨了强化重力场中双向介质耦合作用。研究结果表明：不同粒级物料群在强化重力场中对转动频率和反冲水压具有特定的响应规律，细粒级易富集于溢流，粗粒级易富集于底流，且粒度效应对粒径小于0.045 mm的颗粒空间分布影响更显著；强化重力场中分级效应明显，分离粒度为60～95μm，分级粒度为142.44～350.62μm；随转动频率和反冲水压增加，分级粒度逐渐降低；不同分级粒度下的分级效率对转动频率和反冲水压响应规律相似，但随分级粒度增加，分级效率逐渐降低；物料迁移过程包括沉积、分选、滞留3个阶段。物料在分选区内的迁移存在稳定-失稳现象，这归结于入料粒度及分选过程的不连续性；细粒煤各窄粒级精煤产率和灰分都随转动频率增加而降低，随反冲水压增加而升高，且中间粒级分选效果明显，细粒煤各粒级分选特性与单物料群分选中粒度效应和迁移规律相符合；强化重力分选机中存在明显的双向介质耦合作用，可以用来制备不同要求的精煤产品，比如超低灰煤。

关键词：强化重力分选机粒度效应分级效应迁移规律耦合作用

缓倾斜煤层坚硬顶板断层活化微震时空演化规律及诱冲机制

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采矿与岩层控制工程学报 2024年第3期6卷 1-15页

作者：崔峰陆长亮王昊贾冲西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安科技大学教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021

以宽沟缓倾斜煤层I010203工作面为研究背景,结合理论分析、数值模拟等手段对工作面过断层的位移场、应力场变化规律进行了研究,并根据现场监测数据,得到以下结论:(1)根据超前支承压力理论计算与现场实测,将采煤工作面过断层分为3个开采... 详细信息

以宽沟缓倾斜煤层I010203工作面为研究背景,结合理论分析、数值模拟等手段对工作面过断层的位移场、应力场变化规律进行了研究,并根据现场监测数据,得到以下结论:(1)根据超前支承压力理论计算与现场实测,将采煤工作面过断层分为3个开采区域,正常开采区域、超前影响区域与断层影响区域,工作面推进过程中微震能量变化由“低频次、高能量”→“低频次、低能量”→“高频次、高能量”;(2)受I010203工作面倾斜角度的影响,工作面运输巷微震能量事件多于工作面回风巷,同时根据采煤工作面微震能量事件分析,在采掘扰动作用下工作面极易发生两种冲击类型事故,断层活化型冲击和断层煤柱型冲击;(3)当采煤工作面距断层较远时,构造应力在采掘扰动作用下释放,微震总能量相对活跃,应力表现为应力显现阶段,随着工作面逐渐推进至断层,微震总能量由稳定阶段转变为活跃阶段,同时断层活化显现由蓄能阶段转变为断层活化阶段;(4)分析宽沟I010203采煤工作面数值模拟结果得到,工作面逐渐向断层推进过程中,其断层接触面由初始活化阶段转变为活化稳定阶段,最终接近断层时表现为活化加剧阶段,其与采煤工作面期间微震大能量事件变化规律基本吻合。

关键词：微震能量断层活化失稳断层煤柱型冲击断层活化型冲击采掘扰动

面向双碳目标的煤粉纯化-燃烧：纯化反应N转化研究

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洁净煤技术 2024年

作者：张驰任强强韩绍博胡玉洁崔瑞芳李林宣中国科学院大学中国科学院工程热物理研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室

“双碳”背景下对煤炭清洁燃烧提出了更高的要求。煤粉纯化-燃烧是一种新型燃烧技术。为探究反应温度对煤粉纯化反应氮析出与转化特性的影响，在自行搭建的1700℃四温区滴管炉试验台上，设置不同温度条件进行反应。结果表明：反应温度从... 详细信息

“双碳”背景下对煤炭清洁燃烧提出了更高的要求。煤粉纯化-燃烧是一种新型燃烧技术。为探究反应温度对煤粉纯化反应氮析出与转化特性的影响，在自行搭建的1700℃四温区滴管炉试验台上，设置不同温度条件进行反应。结果表明：反应温度从900℃提升至1300℃，煤气中H2和CO占比大幅度增加，煤气产率和煤气组分均有所增加；各组分转化率有所增加，N元素转化率从48.26% 跃升至83.14%，相当一部分焦炭N在高温时发生转化，其中大部分N被还原成N2，转化为NH3和HCN的比例也有所增加，而促进燃烧前燃料N的析出是煤燃烧NOx减排的关键所在，可见纯化反应有潜力与后续燃烧进行有机结合，进一步降低NOx的排放。

关键词：煤粉纯化反应滴管炉氮转化

相控砂体展布与富水规律研究——以文家坡井田延安组二段为例

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湖南科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期39卷 1-8页

作者：陈贤良冯西会西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 西安科技大学陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室陕西西安710054 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021

从沉积学角度揭示沉积相与砂体展布以及富水规律的内在联系,为矿井水害防治提供理论依据,以文家坡井田延安组二段为研究对象,利用录井、测井、地震和水文等地质资料开展相控砂体展布与富水规律研究.结果表明:延安组二段主要发育湖泊和... 详细信息

从沉积学角度揭示沉积相与砂体展布以及富水规律的内在联系,为矿井水害防治提供理论依据,以文家坡井田延安组二段为研究对象,利用录井、测井、地震和水文等地质资料开展相控砂体展布与富水规律研究.结果表明:延安组二段主要发育湖泊和曲流河三角洲沉积,识别出分支河道、水下分支河道、河口坝和滩坝4种主要砂体类型;砂体的空间展布受沉积相控制明显,研究区东北部的分支河道砂体和中南部的水下分支河道砂体的厚度大、粒度粗、孔隙度值高,为研究区富水异常的重点区域,在后期4号煤层开采过程中应加强矿井水害防治工作.

关键词：沉积相砂体展布富水性延安组二段文家坡井田

含钙镁煤基固废CO_(2)矿化封存及其产物性能研究进展

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煤炭科学技术 2024年第5期52卷 301-315页

作者：高影涂亚楠王卫东李振齐永心张佳峰中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710054

随着化石碳资源的过度消耗,导致CO_(2)等温室气体的大量排放,全球气候变化已经成为全人类面对的重大挑战之一,同时,煤炭资源开发利用过程中会产生大量的粉煤灰、脱硫石膏等含钙镁煤基固废。如何实现CO_(2)高效捕集与封存是当下面临的极... 详细信息

随着化石碳资源的过度消耗,导致CO_(2)等温室气体的大量排放,全球气候变化已经成为全人类面对的重大挑战之一,同时,煤炭资源开发利用过程中会产生大量的粉煤灰、脱硫石膏等含钙镁煤基固废。如何实现CO_(2)高效捕集与封存是当下面临的极具挑战性课题,粉煤灰、煤气化灰渣等大宗重污染工业固废的大规模综合利用仍亟待突破。在“双碳”目标下,利用煤基固废矿化封存CO_(2)是一项具有巨大潜力的高效应对全球变暖的策略,利用含钙镁煤基固废进行矿物碳酸化对于二氧化碳捕集与封存(CCS)以及固废的资源化处置都具有很大前景。然而,它的工业应用瓶颈依旧无法突破。综述了以典型煤基固废粉煤灰(FA)、脱硫石膏(FGDG)以及煤气化灰渣(CGS)为原料的CO_(2)矿化技术的发展现状,旨在探讨其技术局限性的原因。首先,简要阐述了煤基固废CO_(2)矿化的途径,揭示了煤基固废CO_(2)矿化反应过程和原理。其次,重点讨论了典型煤基固废的矿化潜力和工艺,明晰CO_(2)矿化过程中工艺参数对产物性能的调控机理。最后,总结了煤基固废CO_(2)矿化产物的性能并且利用全生命周期评估(Life Cycle Assessment,LCA)阐明矿化工艺的可行性及其对环境的影响。研究将对煤基固废CO_(2)矿化的工艺技术提供优化建议,以期推动煤炭工业的低碳转型战略目标。

关键词：煤基固废 CO_(2)矿化粉煤灰脱硫石膏煤气化渣二氧化碳捕集与封存(CCS)

鄂尔多斯盆地中东部石炭纪本溪组致密砂岩储层含气性测井综合评价

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科学技术与工程 2024年第13期24卷 5364-5371页

作者：李新虎丁佳萌程光艺刘晓梅马天录西安科技大学地质与环境学院西安710054 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室西安710021

鄂尔多斯盆地中东部石炭纪本溪组致密砂岩粒度较细,泥质含量较高,孔隙度低、渗透率极差,使测井对其含气性的解释难度增大。基于化验分析资料,重点应用核磁共振、阵列声波、阵列感应等成像测井资料,结合常规测井,建立了4类7种方法的本溪... 详细信息

鄂尔多斯盆地中东部石炭纪本溪组致密砂岩粒度较细,泥质含量较高,孔隙度低、渗透率极差,使测井对其含气性的解释难度增大。基于化验分析资料,重点应用核磁共振、阵列声波、阵列感应等成像测井资料,结合常规测井,建立了4类7种方法的本溪组细粒致密砂岩储层含气性测井评价方法研究,利用测井资料综合开展储层含气性的有效识别。研究表明,综合运用常规和成像测井,对本溪组细粒致密砂岩储层含气性综合评价提供了更加有效的途径。开展本溪组细粒致密砂岩储层含气性测井综合评价研究,对煤系致密砂岩气的勘探和开发具有重要的理论意义和应用价值。

关键词：本溪组致密砂岩含气性成像测井

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出生缺陷与细胞再生专栏导读

中国生物化学与分子生物学报 2024年第5期40卷 573-574页

作者：解军山西医科大学基础医学院生物化学与分子生物学教研室煤炭环境致病与防治教育部重点实验室出生缺陷与细胞再生山西省重点实验室太原030001

预防出生缺陷是提高人口质量的重要手段。出生缺陷是新生儿先天机体或功能的异常,表现在身体、智力或对社会的影响。中国儿童人口基数庞大,随着国家生育政策的调整,预防出生缺陷显得尤为重要。多数出生缺陷的致病原因及发病机制还没有明... 详细信息

预防出生缺陷是提高人口质量的重要手段。出生缺陷是新生儿先天机体或功能的异常,表现在身体、智力或对社会的影响。中国儿童人口基数庞大,随着国家生育政策的调整,预防出生缺陷显得尤为重要。多数出生缺陷的致病原因及发病机制还没有明晰,有效的治疗和干预策略更亟待研究与开发。本专栏聚焦“出生缺陷与细胞再生”,汇集了山西医科大学、首都儿科研究所、北京工业大学等专家的5篇相关综述及五篇研究论文,旨在为该研究方向的学者提供科学知识资源和研究参考。

关键词：北京工业大学出生缺陷细胞再生研究与开发人口基数干预策略山西医科大学人口质量

富油煤原位热解多物理场演化规律数值模拟研究

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煤田地质与勘探 2024年第7期52卷 25-34页

作者：杨甫程相强李明杰吴志强魏进家曹虎生陕西省煤田地质集团有限公司陕西西安710021 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021 西安交通大学化学工程与技术学院陕西西安710049

【目的】富油煤原位热解是一种具有清洁、高效、安全等优势的煤炭资源新兴利用技术,尚处于起步阶段,多物理场演化规律及关键工艺参数对富油煤原位热解过程具有重要影响。【方法】通过构建耦合流体流动、传热以及化学反应的多物理场数值... 详细信息

【目的】富油煤原位热解是一种具有清洁、高效、安全等优势的煤炭资源新兴利用技术,尚处于起步阶段,多物理场演化规律及关键工艺参数对富油煤原位热解过程具有重要影响。【方法】通过构建耦合流体流动、传热以及化学反应的多物理场数值模型,并与富油煤圆柱煤样热解实验的结果对比分析,以验证多物理场耦合模型的可靠性。根据先导试验条件,采用均质/非均质渗透率模型研究了渗透率、热载体流量以及致裂区高度对热解过程中传热传质的影响。【结果和结论】结果表明,增大渗透率有利于快速生产,对于均质渗透率模型而言,当渗透率为1μm2时热解反应仅需38 d即可完成,建议对煤层进行冲击致裂使得煤层渗透率达到达西级别。而对于非均质渗透率模型,在加热前期增大热载体流量可以提高传质传热速率。热载体流量为0.12 kg/s时,高渗区域热解反应完成仅需12 d左右。后期当中心高渗区域煤热解完成后,反应及渗流速率变慢,提高热载体流量对反应速率的影响较小。实际生产中建议前期选择较大的热载体流量(0.12 kg/s)促进高渗区域快速热解,更快产生焦油;后期可减小热载体流量节省成本。增大致裂区高度可提高热解速率,致裂区高度为6 m时,热解反应仅需130 d左右即可完成。实际应用中需综合考虑冲击致裂成本以及热解时间成本。

关键词：富油煤原位热解数值模拟多物理场

基于改进U-Net的煤矸图像分割模型与放煤控制技术研究

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煤炭学报 2024年

作者：袁永秦正寒夏永琪武让李立宝李勇中国矿业大学矿业工程学院中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室中煤天津设计工程有限责任公司

煤矸识别技术是综放工作面实现智能化的关键技术之一，同时也是该领域的面临的一个重要挑战。针对目前煤矸图像数据集整体质量差、数据规模小，煤矸图像分割模型检测速度慢、识别精度低等问题，参考实际综放工作面搭建了大尺寸等比例综... 详细信息

煤矸识别技术是综放工作面实现智能化的关键技术之一，同时也是该领域的面临的一个重要挑战。针对目前煤矸图像数据集整体质量差、数据规模小，煤矸图像分割模型检测速度慢、识别精度低等问题，参考实际综放工作面搭建了大尺寸等比例综放开采相似模拟平台，基于该平台建立了煤矸图像采集系统采集构建了高清仿真综放面煤矸图像数据集；提出一种基于特征金字塔网络（FPN）和空洞空间金字塔池化（ASPP）的改进U-Net煤矸分割模型，提高了煤矸图像的分割精度。通过在U-Net模型的跳跃连接中添加FPN模块，同时在解码器部分引入ASPP模块，建立了FPN-ASPP-U-Net煤矸分割模型。消融实验验证了FPN模块和ASPP模块对U-Net模型性能的提升，实验结果表明：FPN-ASPP-U-Net模型分割效果最好，均准确率（mAcc）为97.29%，均F1得分（mF1-Score）为97.44%，均交并比（mIoU）为95.65%，模型参数量（Param）为29.64 M，浮点运算量（FLOPs）为341.29G，每秒帧数（FPS）为41.1f/s，与U-Net模型相比，mIoU、mF1-score和mAcc分别提升了2.64%、1.06%和1.15%，模型参数量仅仅增加了0.33 M，改进后的模型在图像分割速度上有少量提升。设计了FPN-ASPP-U-Net模型与PSPNet、SegFormer、DeepLabV3+、PSANet语义分割模型的图像分割效果对比实验，结果表明：FPN-ASPP-U-Net模型对煤矸图像分割的性能最好，同时模型整体计算参数量最小，在分割精度和分割速度之间有着较好的平衡。对于粉尘影响下的不清晰图像，采用暗通道与高斯加权相结合的方法对图像数据集进行去雾增强，轻度粉尘、中度粉尘、重度粉尘去雾前后的模型对煤的分割精度提高了14.81%、17.79%、23.62%，对矸的分割精度提高了11.73%、14.50%、14.86%。基于研究结论提出了FPN-ASPP-U-Net模型的煤矸图像混矸率计算方法，开展了煤矸图像分割控制放煤试验，以混矸率20%作为放煤口关闭的阈值，单次放煤口开关期间真实混矸率与模型预测混矸率平均误差率为4.71%，验证了基于煤矸图像混矸率对放煤控制的可行性。最后，封装模型代码研发了煤矸图像智能识别软件，设计了煤矸分割现场应用方案，在榆树田煤矿110501综放面进行了图像控制放煤试验，验证了该方法能够对煤矸图像进行精准分割，对放煤口开关进行合理控制，提高了综放面的智能化水平，为推动煤矿进一步智能化建设提供了有效的技术手段与参考价值。

关键词：放顶煤煤矸识别图像分割混矸率 U-Net模型