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盘江矿区焦煤和无烟煤的傅里叶红外光谱分析探讨

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冶金分析 2023年第6期43卷 69-76页

作者：苟仁涛江成玉许石青林华颖焦安军王沉贵州大学矿业学院贵州省复杂地质矿山开采安全技术工程中心

煤的化学组分及结构与其理化性质密切相关。为探究贵州盘江矿区不同变质程度煤对煤体官能团分布特征及其结构参数差异的影响，选取贵州盘江矿区具有代表性的焦煤(中变质程度煤)和无烟煤(高变质程度煤),采用傅里叶红外光谱(FTIR)进行了... 详细信息

煤的化学组分及结构与其理化性质密切相关。为探究贵州盘江矿区不同变质程度煤对煤体官能团分布特征及其结构参数差异的影响，选取贵州盘江矿区具有代表性的焦煤(中变质程度煤)和无烟煤(高变质程度煤),采用傅里叶红外光谱(FTIR)进行了测试分析，并结合分峰拟合技术对两种煤的官能团特征及结构参数进行了对比分析。FTIR分析表明：随着煤变质程度的加深，煤中的水分及挥发分质量分数由1.60%、28.8%减少到1.28%、9.10%,固定碳质量分数由60.59%增加至77.69%。通过分峰拟合分析可知，随着煤变质程度的加深，含氧结构的成分及甲基基团逐渐减少，拟合度总体比芳香烃结构和脂肪烃结构略低，亚甲基的含量高于甲基的含量，氧化过程中亚甲基表现得更为活跃。结构参数的计算结果表明，随着煤的变质程度的加深，芳香度(I)由0.43增加至1.12,芳香环缩聚程度(DOC)由2.18增加至5.90,成熟度(M)由0.81增加至0.97,说明脂肪链长程度逐渐减小，支链化程度不断增大，有机质也逐渐增多。

关键词：傅里叶红外光谱(FTIR) 焦煤无烟煤煤化学结构分峰拟合

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深部页岩高温高压吸附特性分析

特种油气藏 2017年第3期24卷 129-134页

作者：李希建李维维黄海帆沈仲辉贵州大学贵州贵阳550025 复杂地质矿山开采安全技术工程中心贵州贵阳550025

为了研究高温高压条件下深部页岩的吸附特性,选取黔北和黔东南牛蹄塘组黑色页岩在压力为0~35 MPa、温度为60~80℃条件下进行等温吸附实验。研究发现:页岩对甲烷的等温吸附曲线在高温高压条件下具有明显的峰值,温度越低峰值出现得越早;... 详细信息

为了研究高温高压条件下深部页岩的吸附特性,选取黔北和黔东南牛蹄塘组黑色页岩在压力为0~35 MPa、温度为60~80℃条件下进行等温吸附实验。研究发现:页岩对甲烷的等温吸附曲线在高温高压条件下具有明显的峰值,温度越低峰值出现得越早;峰值出现前,温度越低对吸附的影响越大,曲线符合Ⅰ型吸附曲线特性;峰值出现后,温度越高对吸附的影响越大,吸附量随压力的升高呈缓直线下降趋势,温度越高下降得越快,主要原因是样品孔隙结构的破坏和分子间作用力的变化。研究成果对深部页岩气的评估和开采具有重要的理论和实践指导意义。

关键词：页岩气深部页岩吸附特性高温高压等温吸附曲线曲线峰值

黔西北构造煤与原生结构煤孔隙结构对吸解特性影响实验研究

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采矿与安全工程学报 2017年第1期34卷 170-176页

作者：李希建沈仲辉刘钰许石青贵州大学矿业学院复杂地质矿山开采安全技术工程中心瓦斯灾害防治与煤层气开发研究所贵州贵阳550025

以黔西北青龙煤矿和小屯煤矿的构造煤和原生结构煤为研究对象,利用全自动氮吸附仪分别测得煤样的液氮等温吸解曲线。根据BJH法分别绘制了煤样的孔径分布图,对比了构造煤和原生结构煤孔隙结构对吸解特性的影响。结果表明:构造煤的BET比... 详细信息

以黔西北青龙煤矿和小屯煤矿的构造煤和原生结构煤为研究对象,利用全自动氮吸附仪分别测得煤样的液氮等温吸解曲线。根据BJH法分别绘制了煤样的孔径分布图,对比了构造煤和原生结构煤孔隙结构对吸解特性的影响。结果表明:构造煤的BET比表面积、孔容均大于原生结构煤,构造煤的孔直径小于原生结构煤;在相同压力条件下,构造煤的解吸量与吸附量之差明显大于原生结构煤;构造煤的解吸量和解吸速度均大于原生结构煤;构造煤和原生结构煤的等温吸附线均具有Ⅱ类等温吸附线的特征;在相对压力约为0.4~0.5时,构造煤与原生结构煤解吸曲线均出现一个较大的拐点;构造煤与原生结构煤吸附与解吸均出现"滞后"现象,且构造煤脱附时很难达到吸附起始点,构造煤比原生结构煤存在更多"墨水瓶"型微孔;构造煤的微孔主要集中在2~3nm左右,原生结构煤的微孔主要集中在4 nm左右;黔西北煤的解吸空间主要集中在大于3~4 nm的微孔孔隙。

关键词：构造煤原生结构煤孔隙结构吸解特性实验研究

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顶板断层附近采动作用规律研究

煤炭技术 2017年第2期36卷 60-62页

作者：贺征勋刘勇康向涛钟德洋田燚郭建达贵州大学矿业学院贵阳550025 复杂地质矿山开采安全技术工程中心贵阳550025

根据贵州某矿111013回采工作面的地质条件制作相似试验模型,模拟回采工作面从靠近到远离顶板断层过程。研究结果表明:随着回采工作面靠近断层,顶板断层附近煤岩体稳定性变差,周期来压步距变小;工作面距离顶板断层10 m时,断层远端上、下... 详细信息

根据贵州某矿111013回采工作面的地质条件制作相似试验模型,模拟回采工作面从靠近到远离顶板断层过程。研究结果表明:随着回采工作面靠近断层,顶板断层附近煤岩体稳定性变差,周期来压步距变小;工作面距离顶板断层10 m时,断层远端上、下盘发生显著滑移,以下盘向下滑移为主,此时断层近端发生剧烈垮塌;当回采工作面位于顶板断层正下方时,断层面上的正应力和剪应力均达到极值。

关键词：顶板断层采动作用规律周期来压步距

数字图像技术结合小岛法在煤分形特征中的应用

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中国安全生产科学技术 2021年第3期17卷 77-83页

作者：陈恋袁梅许石青韦善阳杨萌萌徐林贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 复杂地质矿山开采安全技术工程中心贵州贵阳550025

为探究煤的孔裂隙结构分形特征,以贵州富煤区4个煤层的煤样为研究对象,基于扫描电镜和低温液氮实验综合表征煤样的孔裂隙发育程度及连通性,应用Photoshop,Image-Pro-Plus图像处理技术对煤的SEM图像进行二值化处理及主要参数提取;结合小... 详细信息

为探究煤的孔裂隙结构分形特征,以贵州富煤区4个煤层的煤样为研究对象,基于扫描电镜和低温液氮实验综合表征煤样的孔裂隙发育程度及连通性,应用Photoshop,Image-Pro-Plus图像处理技术对煤的SEM图像进行二值化处理及主要参数提取;结合小岛法计算煤样的孔裂隙分形维数值,并与扫描电镜、低温液氮实验分析结果进行对比。结果表明:经扫描电镜和低温液氮实验发现,4个煤层的孔裂隙连通性优先顺序依次为六盘水煤田3#煤层>黔北煤田9#煤层>黔北煤田8#煤层>织纳煤田8#煤层;借助图像处理技术并结合小岛法对实验煤样的孔裂隙分形维数进行计算,各实验煤层分形维数由小到大依次为六盘水煤田3#煤层技术与小岛法分形相结合能真实、准确地反映煤的分形特征。

关键词：煤分形特征扫描电镜低温液氮图像处理技术小岛法

基于FOWA-模糊综合评价法的煤矿瓦斯爆炸危险性评价研究

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数学的实践与认识 2019年第7期49卷 261-269页

作者：孙光裕江泽标康向涛孙悦彭鑫贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 复杂地质矿山开采安全技术工程中心贵州贵阳550025

为了对煤矿瓦斯爆炸危险性进行更科学地评价,依据三类危险源理论建立了包括防爆设备完好率、管理人员管理水平等15个评价指标的煤矿瓦斯爆炸危险性评价指标体系,并构建了基于FOWA模糊综合评价法的煤矿瓦斯爆炸危险性评价方法,同时以山... 详细信息

为了对煤矿瓦斯爆炸危险性进行更科学地评价,依据三类危险源理论建立了包括防爆设备完好率、管理人员管理水平等15个评价指标的煤矿瓦斯爆炸危险性评价指标体系,并构建了基于FOWA模糊综合评价法的煤矿瓦斯爆炸危险性评价方法,同时以山西某矿掘进工作面为例进行实例验证.结果表明:方法的评价结果与实际结果相吻合,验证了评价体系的合理性及评价方法的可靠性.

关键词：模糊有序加权平均算子(FOWA) 三角模糊数互补判断矩阵模糊综合评价法瓦斯爆炸

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页岩气吸附分子模拟中宏观影响因素微观化

煤炭技术 2017年第6期36卷 40-42页

作者：黄海帆李希建李维维沈仲辉贵州大学矿业学院贵阳550025 复杂地质矿山开采安全技术工程中心贵阳550025

为采用蒙特卡罗分子模拟方法模拟页岩对甲烷的吸附特性,需根据页岩气的吸附微观物理模型确定影响吸附特性的宏观因素,将宏观参数进行微观化处理。研究表明:页岩对甲烷的吸附量主要取决于孔隙的吸附面积和甲烷的分子密度;页岩吸附与储集... 详细信息

为采用蒙特卡罗分子模拟方法模拟页岩对甲烷的吸附特性,需根据页岩气的吸附微观物理模型确定影响吸附特性的宏观因素,将宏观参数进行微观化处理。研究表明:页岩对甲烷的吸附量主要取决于孔隙的吸附面积和甲烷的分子密度;页岩吸附与储集空间以纳米级微孔为主,等温吸附模拟实验表明狭缝孔模型适合理想化描述甲烷分子的吸附状态。

关键词：蒙特卡罗方法宏观因素微观化

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瓦斯风化带有效抽采效果影响因素的数值模拟

中国科技论文 2023年第5期18卷 541-546页

作者：夏勋鹏江成玉王沉苟仁涛蔡春林贵州大学矿业学院贵阳550025 贵州大学复杂地质矿山开采安全技术工程中心贵阳550025

为了分析西南地区复杂地质条件下的瓦斯抽采特征,以贵州某矿6号煤层瓦斯风化带为工程背景,基于达西定律推导了裂隙煤体瓦斯渗流的数学方程,构建了COMSOL有限元软件的瓦斯抽采数值模型,研究了不同影响因素下瓦斯风化带瓦斯抽采效果差异,... 详细信息

为了分析西南地区复杂地质条件下的瓦斯抽采特征,以贵州某矿6号煤层瓦斯风化带为工程背景,基于达西定律推导了裂隙煤体瓦斯渗流的数学方程,构建了COMSOL有限元软件的瓦斯抽采数值模型,研究了不同影响因素下瓦斯风化带瓦斯抽采效果差异,并通过正交试验分析了4个影响因素的重要程度。结果表明:对瓦斯风化带瓦斯抽采效果影响最大的因素是抽采压力,其次是初始渗透率,最后是抽采时间和钻孔半径。其中,抽采压力为1.0×10^(5)MPa和初始渗透率为2.0×10^(-14)m^(2)时,抽采效果最为明显;而抽采时间为300 min及钻孔半径为100 mm时,整体瓦斯抽采活动已趋于平衡。综上,可主要采取降低瓦斯抽采压力来保证瓦斯抽采效果。本研究对于相似地质条件下瓦斯风化带的瓦斯抽采工作具有借鉴意义。

关键词：抽采效果瓦斯风化带数值模拟临界压力影响因素正交试验

SiO_(2)-H_(2)O纳米流体强化煤尘润湿性的微观机理研究

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化工学报 2023年第9期74卷 3931-3945页

作者：赵佳佳田世祥李鹏谢洪高贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州省复杂地质矿山开采安全技术工程中心贵州贵阳550025 中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122

煤尘污染是世界煤炭行业亟需解决的难题之一,探索绿色高效的新型煤尘润湿剂对于该领域来说具有潜在的应用价值。以Wender模型为研究对象,借助Materials Studio分子模拟软件与物理实验探究了SiO_(2)-H_(2)O纳米流体对煤尘润湿性的影响机... 详细信息

煤尘污染是世界煤炭行业亟需解决的难题之一,探索绿色高效的新型煤尘润湿剂对于该领域来说具有潜在的应用价值。以Wender模型为研究对象,借助Materials Studio分子模拟软件与物理实验探究了SiO_(2)-H_(2)O纳米流体对煤尘润湿性的影响机制。研究表明:SiO_(2)纳米颗粒(NPs)的反应活性较高,其表面羟基容易与煤分子和水分子形成氢键,从而影响煤尘的润湿特性。NPs与煤分子的相互作用能力较强,其吸附在煤尘表面后能吸附更多的水分子。当体系中NPs的吸附数量为0~5时,随NPs数量的增加,吸附体系中煤和NPs、NPs和水之间的相互作用能以及固-液分子间氢键的数量呈增大的趋势。煤和NPs中氢、氧原子之间的g(r)曲线值最大,峰值较高,而煤和水中氢、氧原子之间的g(r)曲线与之相反。随着NPs吸附数量的增加,水分子均方位移与扩散系数呈增大的趋势,加速了对煤尘的润湿。与水相比,纳米流体具有较低的表面张力,当颗粒浓度为2.0%(质量)时,改性煤尘接触角下降率达到了52.85%~61.51%,同时纳米流体处理后的煤尘表面NPs吸附集聚现象明显。本研究分子模拟结果与实验结果相互验证,阐明了NPs强化煤尘润湿性的微观机理,获得了NPs对煤尘润湿性的影响规律,揭示了NPs在煤尘表面的吸附特征,为SiO_(2)-H_(2)O纳米流体强化煤尘润湿性奠定了理论基础。

关键词： SiO_(2)-H_(2)O纳米流体煤尘润湿性分子模拟