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煤矸石资源化利用新技术研究进展

矿产综合利用 2023年

作者：王晓蕾刘正武程俊杰吕梁学院矿业工程系

煤矸石是煤矿井工开采的废弃物，实施绿色利用对于环境保护具有重要意义。从煤矸石的充填利用、低热值发电利用、化工产品制备利用、建筑产品制备利用、土壤改良与肥料利用、处理污染物利用、造纸利用七个角度进行了分类，详细叙述了不... 详细信息

煤矸石是煤矿井工开采的废弃物，实施绿色利用对于环境保护具有重要意义。从煤矸石的充填利用、低热值发电利用、化工产品制备利用、建筑产品制备利用、土壤改良与肥料利用、处理污染物利用、造纸利用七个角度进行了分类，详细叙述了不同行业绿色利用技术与方法并阐述了目前存在的技术问题，未来应以低成本、高效益、推广量大的产业为主，开展以煤矸石为核心的生态产业链研究，延长煤矸石产业链，变废物劣势为经济优势，促进我国煤炭工业的可持续绿色发展。

关键词：矿业工程煤矸石绿色利用资源化利用

旋转填充床内硫酸铵溶液脱除二氧化硫的数值模拟

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安全与环境学报 2022年第1期22卷 414-419页

作者：刘丽吕梁学院矿业工程系山西吕梁033000

为降低现有设备在处理二氧化硫过程中存在费用昂贵而且操作困难的问题,遂开发旋转填充床。为进一步揭示其内部的复杂现象及放大过程,通过考虑化学反应、气液传质、持液量和有效比表面积等,建立旋转填充床中硫酸铵溶液脱除二氧化硫的数... 详细信息

为降低现有设备在处理二氧化硫过程中存在费用昂贵而且操作困难的问题,遂开发旋转填充床。为进一步揭示其内部的复杂现象及放大过程,通过考虑化学反应、气液传质、持液量和有效比表面积等,建立旋转填充床中硫酸铵溶液脱除二氧化硫的数学模型。模型经过试验验证后,进一步优化超重力因子、液体流率、气体流率、入口质量浓度以及吸收剂浓度,以期得到较高的脱硫效率。结果表明,模型可以很好地描述旋转填充床中的二氧化硫脱除过程。

关键词：环境工程学旋转填充床二氧化硫模拟脱除率

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下保护层开采时被保护层裂隙发育与渗透特征

采矿与岩层控制工程学报 2021年第3期3卷 58-66页

作者：王晶王晓蕾吕梁学院矿业工程系山西吕梁033000

保护层开采能够有效防治煤矿瓦斯问题,保护效果是保护层开采设计的重要依据。为了研究保护层开采时被保护层裂隙演化和渗透特征,采用现场测试对保护层开采前后裂隙发育特征进行分析,并对保护层开采过程中被保护层渗透率和卸压特征进行... 详细信息

保护层开采能够有效防治煤矿瓦斯问题,保护效果是保护层开采设计的重要依据。为了研究保护层开采时被保护层裂隙演化和渗透特征,采用现场测试对保护层开采前后裂隙发育特征进行分析,并对保护层开采过程中被保护层渗透率和卸压特征进行了相似模拟和数值模拟研究,研究结果表明:保护层开采前,裂隙发育数量和宽度较小,受保护层开采影响后,裂隙数量和宽度明显增加,裂隙发育度提高;保护层开采后被保护层可划分原岩应力区、支撑应力区、开采卸压区、应力恢复区4个区,支撑应力区渗透率降低,应力恢复区渗透率小幅提高,开采卸压区内渗透率可达到开采前的7倍以上;保护层开采后,被保护层卸压幅度将近50%,卸压率曲线呈“沟渠状”分布,被保护层膨胀率整体大于3‰,满足《防治煤与瓦斯突出细则》的要求,保护层开采可以达到卸压增透的效果。

关键词：保护层开采裂隙演化渗透特征卸压

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基于探测技术的底板构造区注浆加固效果评价

中国测试 2022年第7期48卷 163-168页

作者：郎君刘正武吕梁学院矿业工程系山西吕梁033000

构造区注浆加固效果评价技术对于煤矿安全开采具有重要意义,注浆效果检测是保证注浆工程达到要求的重要环节,同时,为丰富注浆效果评价技术。以山西某矿构造区加固工程作为试验矿井,采用物探技术、分段注水、钻孔电视的综合探测方法对注... 详细信息

构造区注浆加固效果评价技术对于煤矿安全开采具有重要意义,注浆效果检测是保证注浆工程达到要求的重要环节,同时,为丰富注浆效果评价技术。以山西某矿构造区加固工程作为试验矿井,采用物探技术、分段注水、钻孔电视的综合探测方法对注浆效果进行评价,并对工作面回采涌水量进行监测,提出构造区注浆效果综合探测评价表。研究结果表明:注浆后异常区范围大幅度减少,视电阻率明显升高;注浆后地层裂隙被充填,裂隙宽度主要以小于1 mm为主;注浆后地层钻孔渗透系数保持在10-5等级以下;工作面涌水量小于工作面排水能力。实现工作面的安全回采,对于构造区注浆加固工程具有重要的借鉴意义。

关键词：矿井工程物探技术注浆改造效果评价

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煤层回采过程中覆岩破坏及裂隙演化规律

中国测试 2022年第3期48卷 47-52,65页

作者：郎君吕梁学院矿业工程系山西吕梁033000

综放开采覆岩破坏高度及裂隙演化规律对于煤矿安全生产具有重要意义,以山西某矿为试验矿井,采用分段注水、钻孔电视对覆岩破坏高度进行探测,对裂隙变化特征进行定量化分析,并对工作面回采过程中裂隙及应力演化进行数值模拟研究。研究结... 详细信息

综放开采覆岩破坏高度及裂隙演化规律对于煤矿安全生产具有重要意义,以山西某矿为试验矿井,采用分段注水、钻孔电视对覆岩破坏高度进行探测,对裂隙变化特征进行定量化分析,并对工作面回采过程中裂隙及应力演化进行数值模拟研究。研究结果表明:采动后冒落带破坏垂直高度为29.8~34.3 m,裂隙带破坏垂直高度为83.8~88.2 m;回采前覆岩裂隙以低角度、小宽度为主,裂隙数量发育程度低,随着工作面的回采覆岩裂隙数量明显增加,增加的裂隙以低角度、中宽度为主;覆岩的整个运动是一个动态的、连续的发育过程;应力呈现增加—减小—稳定的变化特征;采动过程中,近煤层区域覆岩裂隙数量一直处于较高水平。

关键词：矿业工程裂隙演化渗透特征卸压

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缓倾斜中厚煤层底板破坏特征研究

中国测试 2022年第9期48卷 46-52页

作者：郎君吕梁学院矿业工程系山西吕梁033000

承压水上带压开采对于保护水资源和提高矿井采收率具有重要意义,工作面回采过程中底板破坏特征和裂隙演化规律是保证安全回采的前提。以山西某矿为试验矿井,采用分段注水、钻孔电视探测、微震技术对底板破坏深度进行研究,对工作面底板... 详细信息

承压水上带压开采对于保护水资源和提高矿井采收率具有重要意义,工作面回采过程中底板破坏特征和裂隙演化规律是保证安全回采的前提。以山西某矿为试验矿井,采用分段注水、钻孔电视探测、微震技术对底板破坏深度进行研究,对工作面底板破坏裂隙演化进行数字化分析,并对采动底板破坏特征进行模拟研究,研究结果表明:缓倾斜中厚煤层底板破坏深度为31.6~34.4 m;工作面回采前裂隙发育程度低,回采后裂隙数量呈上升—下降—持平的形态分布;工作面回采前底板裂隙宽度以小于5 mm为主,采动后裂隙宽度以11~25 mm为主;随着工作面的推进,底板破坏并产生裂隙,继而裂隙宽度增加,并产生横向裂隙,底板近煤壁区域裂隙贯通,裂隙发育程度较高;底板垂直应力曲线呈“勺子”型分布且形成较大范围的塑性破坏区,是工作面开采易突水区域。

关键词：矿业工程底板破坏裂隙演化中厚煤层

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煅烧含伊利石尾矿制备充填胶凝材料试验研究

有色金属工程 2022年第5期12卷 112-120页

作者：郭靖吕梁学院矿业工程系山西吕梁033000

尾矿的大量堆存不但占用土地,而且对周围环境造成严重影响。受可塑性差、活性低等因素制约,我国尾矿利用面临着产品附加值低、利用率低等共性难题。基于此,利用高温煅烧(600~1000℃)提高含伊利石尾矿的活性,将其应用于充填胶凝材料的制... 详细信息

尾矿的大量堆存不但占用土地,而且对周围环境造成严重影响。受可塑性差、活性低等因素制约,我国尾矿利用面临着产品附加值低、利用率低等共性难题。基于此,利用高温煅烧(600~1000℃)提高含伊利石尾矿的活性,将其应用于充填胶凝材料的制备。试验表明:含伊利石尾矿的活性随着煅烧温度的升高而增强。将1000℃条件下活化的含伊利石尾矿制备的充填胶凝材料用于井下充填,当胶凝材料和尾矿质量比为1∶6、料浆浓度为70%时,充填体3 d和28 d的抗压强度分别为0.43和2.27 MPa。与水泥基充填材料相比,利用含伊利石尾矿制备的充填胶凝材料可节省约11.87%的充填成本。据此,利用含伊利石尾矿制备充填胶凝材料,既开辟了尾矿大宗资源化利用的新途径,同时也有利于降低充填成本,切实推进我国绿色矿山建设。

关键词：尾矿煅烧充填胶凝材料抗压强度充填成本

基于NSGA-II的7050铝合金锻造力学性能多目标优化

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锻压技术 2023年 41-47页

作者：董红松李辉吕梁学院矿业工程系吕梁学院计算机科学与技术系

为探究7050铝合金锻造工艺参数对其锻件力学性能的影响,基于7050铝合金的等温锻造工艺,设计了Box-Behnken响应曲面试验,建立了7050铝合金锻件的力学性能(抗拉强度和伸长率)与锻造工艺参数(锻造温度、变形率和锻造速度)之间的回归模型,... 详细信息

为探究7050铝合金锻造工艺参数对其锻件力学性能的影响,基于7050铝合金的等温锻造工艺,设计了Box-Behnken响应曲面试验,建立了7050铝合金锻件的力学性能(抗拉强度和伸长率)与锻造工艺参数(锻造温度、变形率和锻造速度)之间的回归模型,并通过对回归模型进行方差分析,得到了各工艺参数对力学性能的影响顺序及他们之间的交互作用。基于MATLAB软件,应用非支配排序遗传算法NSGA-II对7050铝合金力学性能回归模型寻求Pareto最优解集,得到最优工艺参数组合。结果表明:7050铝合金锻造工艺参数对其锻件抗拉强度的影响顺序为:锻造温度>锻造速度>变形率>(锻造温度×锻造速度)>(变形率×锻造速度);对伸长率的影响顺序为:锻造温度>变形率>(锻造温度×锻造速度)>(锻造温度×变形率)>锻造速度。Pareto最优工艺参数组合为:锻造温度为399.8℃、变形率为59.84%、锻造速度为15.03 mm·s-1,此时,抗拉强度为605.30 MPa、伸长率为14.78%, 7050铝合金锻件的力学性能更优。

关键词： 7050铝合金力学性能 NSGA-II算法多目标优化 Pareto最优解集

基于灰色系统理论的筒形件变薄拉深工艺优化与预测

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塑性工程学报 2019年第3期26卷 57-62页

作者：贺全智李辉吕梁学院矿业工程系

为探究减薄率、凹模锥角与拉深速度3个工艺参数对筒形件变薄拉深成形质量的影响,以变薄拉深筒形件的力学性能(抗拉强度、屈服强度与布氏硬度)为目标函数,设计多组正交试验方案。基于灰色关联度,计算各个目标函数的关联系数与关联度,对... 详细信息

为探究减薄率、凹模锥角与拉深速度3个工艺参数对筒形件变薄拉深成形质量的影响,以变薄拉深筒形件的力学性能(抗拉强度、屈服强度与布氏硬度)为目标函数,设计多组正交试验方案。基于灰色关联度,计算各个目标函数的关联系数与关联度,对工艺参数进行多目标优化,并得到最优参数组合;利用灰色系统理论建立GM (0,N)灰色预测模型对目标函数进行预测。结果表明:当减薄率为45%、凹模锥角为15°、拉深速度为10 mm·s-1时,变薄拉深后筒形件的抗拉强度为679 MPa,屈服强度为623 MPa,布氏硬度为221 N·mm-2;工艺参数对变薄拉深筒形件力学性能的影响顺序为:减薄率>凹模锥角>拉深速度;利用GM (0,N)灰色预测模型对筒形件力学性能能实现较为精确的快速预测,预测误差较小,建模简单快速。

关键词：变薄拉深工艺参数灰色系统理论力学性能