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铜基载氧体催化电厂烟气脱氧研究

燃料化学学报（中英文） 2024年第6期52卷 839-849页

作者：司马皓王雪峰邓存宝太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024

电厂烟气主要成分为N_(2)、CO_(2)和部分O_(2),将电厂烟气注入矿井采空区可实现CO_(2)封存,并替代注氮气防治遗煤自燃,但是烟气中的O_(2)是造成遗煤自燃的因素之一。因此,亟待开发一种经济有效的催化剂来脱除电厂烟气中的O_(2)。本研究... 详细信息

电厂烟气主要成分为N_(2)、CO_(2)和部分O_(2),将电厂烟气注入矿井采空区可实现CO_(2)封存,并替代注氮气防治遗煤自燃,但是烟气中的O_(2)是造成遗煤自燃的因素之一。因此,亟待开发一种经济有效的催化剂来脱除电厂烟气中的O_(2)。本研究采用共沉淀法,通过调变载体和负载量可控制备了铜基催化剂和系列xCuO/CeO_(2)催化剂,利用BET、XRD、ICP、TEM、H_(2)-TPR和XPS等手段对催化剂进行了表征,并建立催化剂结构与催化电厂烟气脱氧性能之间的构效关系。结果表明,CeO_(2)的加入提高了CuO的分散性、增加了催化剂的氧空位,提高了催化剂的活性和还原氧化性能,Cu-Ce界面结构的协同效应促进了还原氧化过程,表现出良好的活性和循环稳定性。30CuO/CeO_(2)由于其CuO颗粒尺寸最小、分散性最高、氧空位浓度最高,表现出较优的催化电厂烟气脱氧性能。本研究为开发低成本可循环使用、高活性和高稳定性的脱氧催化剂提供了参考。

关键词：化学链燃烧 CuO/CeO_(2) 氧化还原界面结构氧空位

倾斜特厚煤层区段煤柱尺寸及分区围岩控制研究

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采矿与安全工程学报 2024年第2期41卷 232-241页

作者：张博郝兵元任兴云太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024

为确定倾斜特厚煤层综放工作面沿空掘巷区段煤柱的合理尺寸,以孟家窑煤矿11503综放工作面沿空掘巷为工程背景,基于倾斜煤层基本顶破断之后的岩层结构,建立倾斜煤层工作面“大、小结构”力学模型,推导出适合小结构布置区域的低应力场范... 详细信息

为确定倾斜特厚煤层综放工作面沿空掘巷区段煤柱的合理尺寸,以孟家窑煤矿11503综放工作面沿空掘巷为工程背景,基于倾斜煤层基本顶破断之后的岩层结构,建立倾斜煤层工作面“大、小结构”力学模型,推导出适合小结构布置区域的低应力场范围表达式,并通过“尖点突变”理论分析区段煤柱发生失稳突变的充要条件。采用FLAC^(3D)模拟不同尺寸煤柱的受力及围岩变形规律。研究表明:受到煤层倾角和基本顶关键块回转挤压的影响,煤柱内部破坏形式主要为剪切破坏,破坏区域主要集中在其上部偏向采空区位置;随着煤柱宽度的增大,在沿空掘巷小范围内上覆岩层压力由实体煤承担逐渐转向由煤柱承担;结合应力场、位移场和塑性区变化情况,最终确定煤柱的合理尺寸为15 m。通过分析不同采掘阶段沿空巷道围岩应力分布和演化特征,提出适合不同阶段的围岩控制方案。结合现场工程实践表明,15 m煤柱宽度及围岩控制方案能够满足巷道稳定性要求。

关键词：区段煤柱尺寸突变理论特厚煤层分区围岩控制

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煤层透气性系数新的测试计算方法

煤炭学报 2024年第2期49卷 833-844页

作者：秦跃平刘佳苏向云中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083 太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030000

煤层透气性系数是衡量煤层瓦斯流动难易程度的关键参数。现行的煤层透气性系数计算式中,将变压力非线性偏微分方程的系数假定为常数,理论推导结果存在较大缺陷,使得现场测定的透气性系数存在较大偏差。为解决煤层透气性系数测定失准的问... 详细信息

煤层透气性系数是衡量煤层瓦斯流动难易程度的关键参数。现行的煤层透气性系数计算式中,将变压力非线性偏微分方程的系数假定为常数,理论推导结果存在较大缺陷,使得现场测定的透气性系数存在较大偏差。为解决煤层透气性系数测定失准的问题,推导了钻孔径向流量法测试煤层透气性系数的过程,并在推导过程中指出该方法存在的问题。以朗格缪尔式瓦斯含量和达西定律为基础,建立无量纲模型,将模型解算结果进行反演拟合,得到新的煤层透气性系数计算式,并通过现场实测钻孔数据进行验证,修正了现行的煤层透气性系数测试方法,提出准确可靠的计算煤层透气性系数的新方法。结果表明:用抛物线式表示煤层瓦斯含量并将变量煤层瓦斯压力p^(1.5)视为常量推导而来的煤层透气性系数计算式,相当于将瓦斯含量拟合成与压力平方成正比关系,理论与实际测算均存在较大误差。采用朗格缪尔式无量纲模型计算出的无因次瓦斯涌出速度Y’进行反演拟合,可解决现行计算方法的缺陷;当吸附常数b与原始瓦斯压力p_(0)的乘积(无因次原始瓦斯压力)不同时,Y’与无因次时间Fo’的函数曲线明显不同,由此得到了含有无因次原始瓦斯压力的透气性系数计算式;当煤层和钻孔条件一定时,由不同时间测试的瓦斯涌出量计算得到的煤层透气性系数λ值具有良好的再现性。新的煤层透气性系数现场测定方法与现行方法完全相同,不增加额外工作量,但新方法的计算更加精确可靠。

关键词：煤层透气性系数无量纲模型反演方法朗格缪尔达西定律

地应力约束下米级油页岩高温蒸汽压裂与渗流-传热特征

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中国矿业大学学报 2024年第1期53卷 68-78页

作者：王磊张睿赵阳升杨栋孟巧荣张红鸽康志勤太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西太原030024 太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 太原理工大学安全与应急管理工程学院山西晋中030600

为了探明高温蒸汽原位压裂油页岩的过程与机理,评价高温蒸汽沿着压裂裂缝热解矿层过程中温压时空演变规律,以大尺寸(米级)油页岩作为研究对象,采用实验室物理模拟的方法研究了在地应力约束下油页岩储层在高温蒸汽持续作用下表现的宏观压... 详细信息

为了探明高温蒸汽原位压裂油页岩的过程与机理,评价高温蒸汽沿着压裂裂缝热解矿层过程中温压时空演变规律,以大尺寸(米级)油页岩作为研究对象,采用实验室物理模拟的方法研究了在地应力约束下油页岩储层在高温蒸汽持续作用下表现的宏观压裂-渗流-传热特性.试验结果显示:高温蒸汽压裂需要克服地层应力和热应力叠加的约束作用,起裂压力值高,可达地应力的2倍;油页岩顶底板致密低渗,可以对压裂矿层起到较好的保温和隔热作用,热解区域完全靠蒸汽的流动规律控制;高温蒸汽沿着压裂裂缝热解矿层过程中,蒸汽压力(最大0.97 MPa)要远低于地层应力(3.82 MPa),当蒸汽沟通注热井和生产井时,二者的压力表现出协同一致的变化特征.在低地应力油页岩原位注热开采过程中,可以采用高温蒸汽压裂技术,压裂后矿层渗流通道良好,在矿层中注入较低压力的蒸汽便可实现大范围热解,通过注热井和生产井的轮换和调控,可以快速控制热解区域的走向.

关键词：油页岩蒸汽压裂渗流传热热破裂

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情绪对矿工安全行为能力影响研究

中国安全科学学报 2024年第6期34卷 39-47页

作者：张钎栗继祖申敏太原理工大学经济管理学院山西太原030024 太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024

为减少煤矿生产中安全事故的发生,从情绪控制角度,基于效价-唤醒度(V-A)情绪模型,并结合情绪唤醒方法和生理测量技术,开展矿工安全行为能力认知试验;然后通过测量不同情绪唤醒下的注意力和决策时间,采用回归分析法,探究不同情绪效价下... 详细信息

为减少煤矿生产中安全事故的发生,从情绪控制角度,基于效价-唤醒度(V-A)情绪模型,并结合情绪唤醒方法和生理测量技术,开展矿工安全行为能力认知试验;然后通过测量不同情绪唤醒下的注意力和决策时间,采用回归分析法,探究不同情绪效价下唤醒度对矿工安全行为能力的影响。结果表明:低唤醒度正性情绪中,唤醒度的降低会使矿工注意力减弱、决策时更厌恶风险;在正性情绪的高唤醒度区间,随着唤醒度的提高,矿工注意力和决策厌恶风险程度先增加后减少,直到低于中性情绪;低唤醒度负性情绪中,唤醒度降低会使矿工注意力和风险厌恶程度都降低,在负性情绪的高唤醒度区间,唤醒度的提高同样使注意力和决策的风险厌恶程度先增加后减少,甚至直到低于中性情绪;相较之下,在情绪的高唤醒度区间,正性情绪唤醒度的提高更容易使矿工安全行为能力降低到中性情绪水平以下。

关键词：情绪模型安全行为能力皮肤电活动(EDA) 注意力风险偏好生理测量

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气泡对浮选精煤压滤压力及脱水性能影响机理

洁净煤技术 2024年第5期30卷 172-179页

作者：杨长华董宪姝陈茹霞樊玉萍马晓敏冯泽宇太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024

起泡剂的加入使得煤泥浮选过程中产生稳定性强、黏度高、难以破灭的泡沫,大量泡沫的堆积严重制约了浮选精煤的压滤脱水效果。为探明气泡对浮选精煤的压滤压力及脱水性能的影响机理,使用新型加压脱水装置研究气泡对浮选精煤压滤压力、滤... 详细信息

起泡剂的加入使得煤泥浮选过程中产生稳定性强、黏度高、难以破灭的泡沫,大量泡沫的堆积严重制约了浮选精煤的压滤脱水效果。为探明气泡对浮选精煤的压滤压力及脱水性能的影响机理,使用新型加压脱水装置研究气泡对浮选精煤压滤压力、滤饼位移、滤液质量及滤饼水分的影响规律,并通过ImageJ图像处理、流变特性测试、FBRM试验和SEM表征等一系列方法对脱水机理进行探究。压滤结果表明,充气量为0.3 m ^(3)/h时,浮选精煤压滤所需压力由451.2 kg增至540.7 kg,滤饼水分增加10.7个百分点。ImageJ图像处理表明小直径气泡分布占比随充气量的增大而增大,流变性测试表明随充气量增加,浮选精煤黏度增大且动切力τ0由0.9947 mPa增至1.1703 mPa,说明颗粒定向重排作用增强;FBRM试验表明气泡的存在使浮选精煤粒径增大,发生凝聚现象,颗粒间相互作用力增大;SEM结果表明气泡使浮选精煤颗粒聚集现象明显。气泡的存在导致浮选精煤颗粒排列更加紧密,颗粒间毛细半径减小,过滤所需压力增大,同时滤饼孔隙变小,水分迁移路径更复杂,不利于水分脱除。

关键词：气泡压滤压力颗粒相互作用脱水机理

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风险感知对不安全行为的影响机制研究

应用心理学 2024年第4期30卷 365-372页

作者：刘雪莉王茜栗继祖太原理工大学安全与应急管理工程学院太原030000 太原理工大学经济管理学院太原030000

为探究高危行业从业人员风险感知对不安全行为的影响及作用机制,采用风险感知量表、自我调节疲劳量表、组织沉默量表和不安全行为量表,对304名高危行业男性从业人员展开问卷调查。结果表明风险感知通过自我调节疲劳的完全中介作用影响... 详细信息

为探究高危行业从业人员风险感知对不安全行为的影响及作用机制,采用风险感知量表、自我调节疲劳量表、组织沉默量表和不安全行为量表,对304名高危行业男性从业人员展开问卷调查。结果表明风险感知通过自我调节疲劳的完全中介作用影响不安全行为;感知的组织沉默在自我调节疲劳对不安全行为的影响中起正向调节作用,即员工感知的组织沉默程度越高,自我调节疲劳对不安全行为的影响效应越强。

关键词：风险感知自我调节疲劳组织沉默不安全行为高危行业

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重复采动影响下含瓦斯岩层瓦斯运移规律

矿业安全与环保 2024年第1期51卷 61-69页

作者：张伟赵博郭晓阳邓存宝高嘉慧太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030600

受重复采动影响,煤层邻近岩层中赋存的瓦斯解吸涌出,成为工作面瓦斯主要来源之一。为研究重复采动影响下含瓦斯岩层中瓦斯运移规律,以沙曲一矿5#煤及其邻近煤岩层为工程背景,在测定煤岩体瓦斯基础参数的基础上,通过数值模拟研究了重复... 详细信息

受重复采动影响,煤层邻近岩层中赋存的瓦斯解吸涌出,成为工作面瓦斯主要来源之一。为研究重复采动影响下含瓦斯岩层中瓦斯运移规律,以沙曲一矿5#煤及其邻近煤岩层为工程背景,在测定煤岩体瓦斯基础参数的基础上,通过数值模拟研究了重复采动影响下煤岩体卸压增透范围,得到了含瓦斯岩层渗透率的空间分布情况,进而对含瓦斯岩层瓦斯运移规律进行模拟。研究结果表明:邻近岩层中,L5灰岩层瓦斯赋存量最高,含量约为5#煤层的14.3%;重复采动导致煤岩体卸压程度增大,L5灰岩层卸压区分布在永久煤柱的边缘区;L5灰岩层卸压区内渗透率最高可达4.8×10^(-15)m^(2),为初始渗透率的7.7倍,高渗区域与卸压区域分布一致;L5灰岩层内赋存的瓦斯解吸并上涌至工作面,致使上隅角瓦斯浓度由6.1%升高至7.1%;受巷道通风影响,L5灰岩层瓦斯主要聚积在岩层后方与回风巷侧,是瓦斯抽采时应关注的重点区域。

关键词：重复采动含瓦斯岩层裂隙发育渗流特征瓦斯运移

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热压型煤成型条件优化试验研究方法

煤炭学报 2024年第2期49卷 739-752页

作者：许江贾立甘青青彭守建闫发志王旭戴诗杰焦峰李奇贤陈月霞重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆400044 江西理工大学应急管理与安全工程学院江西赣州341000 太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024 煤炭科学研究总院北京100013 华北科技学院应急技术与管理学院河北廊坊065201

针对当前煤矿瓦斯动力学物理模拟试验中型煤材料存在低强度和高渗透率问题,建立了一套热压型煤成型条件优化试验研究方法。首先,自主研发了热压型煤试验系统,并对试验系统优势和今后改进方向进行了汇总,同时基于Horsfield致密堆积理论... 详细信息

针对当前煤矿瓦斯动力学物理模拟试验中型煤材料存在低强度和高渗透率问题,建立了一套热压型煤成型条件优化试验研究方法。首先,自主研发了热压型煤试验系统,并对试验系统优势和今后改进方向进行了汇总,同时基于Horsfield致密堆积理论创建了型煤材料最优配制方案,最后形成了以马氏距离度量法和黄金分割法相结合的成型条件优化方法。为了验证试验方法的效果,通过控制成型温度为311.8℃、升温速率为5℃/min和保温时间为5.3 h,开展了不同成型压力条件下热压型煤试验研究,研究了不同成型压力条件下的热压型煤微观结构、物理力学特性和渗透特性等响应特征。结果表明:增加成型压力,总孔隙度逐渐减小,单轴抗压强度呈先增大后减少的变化趋势,破坏形式以块状剥落和纵向破裂为主,初始渗透率呈先减小后增大、最小渗透率则呈先减后增再减的变化趋势。以各成型条件的具体数值为试验点、热压型煤和原煤的关键参数为评价参量构建样本矩阵,计算各成型条件下热压型煤和原煤之间的马氏距离,再结合黄金分割法对试验区间进行优化求解,优化后的最佳成型压力为80 MPa,在此成型条件下制作的热压型煤密度、单轴抗压强度和初始渗透率分别为1.137 g/cm^(3)、12.21 MPa、1.32×10^(-15)m^(2),与原煤的1.132 g/cm^(3)、12.83 MPa、1.08×10^(-15)m^(2)相似性极高,达到了提高型煤强度、降低型煤渗透率的目的。

关键词：煤矿瓦斯热压型煤单轴抗压强度渗透率