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多关键层窄煤柱冲击地压发生机理与三级协同防治技术

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煤炭学报 2024年第S1期49卷 45-56页

作者：翁明月苏士杰孙如达谢非丁国利夏永学中天合创能源有限责任公司中煤科工开采研究院有限公司

以门克庆煤矿11–3106工作面为背景，建立了11–3106工作面上覆厚硬覆岩结构破断模型，研究了深部厚硬顶板高强度开采条件下多关键层窄煤柱临空巷道冲击地压发生机理，提出了“钻-爆-压”三级协同卸压防治技术并现场应用，采用震波CT技... 详细信息

以门克庆煤矿11–3106工作面为背景，建立了11–3106工作面上覆厚硬覆岩结构破断模型，研究了深部厚硬顶板高强度开采条件下多关键层窄煤柱临空巷道冲击地压发生机理，提出了“钻-爆-压”三级协同卸压防治技术并现场应用，采用震波CT技术、微震监测、支架压力监测和地表沉降观测等多种手段进行了卸压效果验证。研究结果表明：11–3106工作面上覆存在高、低位关键层，当两关键层破断时，均可能造成覆岩大范围运动，临空巷道围岩受动载扰动影响大；窄煤柱承载能力低，使得覆岩载荷向巷道实体煤侧传递，实体煤侧应力增高，是冲击启动的主要区域；在侧向固定支承压力和本工作面移动支承压力叠加作用下，实体煤侧应力集中程度不断升高，受坚硬顶板周期性破断影响，“动静”加载容易诱发临空巷道冲击显现；坚硬顶板既是11–3106工作面系统内高静载力源，又是系统外强动载荷来源。对于11–3106工作面的冲击地压防治，应同时从3个方面入手：(1)弱化煤体，形成冲击发生的缓冲隔离带；(2)预裂低位顶板，减弱煤岩体致密程度，破坏系统内外的蓄能条件；(3)预裂高位顶板，人为诱发中高位关键层破断。开发了“钻-爆-压”三级协同卸压防治技术，现场实施后，降低了高、低位厚硬顶板破断带来的冲击动载，减弱了煤体内高应力区的应力集中程度，高能量微震事件大幅减少，降低了工作面回采期间的围岩活动性，工作面顶板来压强度降低，地面沉降值增加200%，表明“钻-爆-压”三级协同卸压具有良好的“释能减冲”效果，可为类似厚硬顶板条件下窄煤柱工作面的冲击地压防治提供借鉴。

关键词：冲击地压窄煤柱应力演化致灾机理三级协同卸压

蒙脱石/二烷基二硫代磷酸钼复合润滑油添加剂的摩擦学性能

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 170-179页

作者：康向南钟升旭丁锐马军李梁朱玉芹国家能源集团宁夏煤业公司枣泉煤矿宁夏灵武750409 中煤科工机器人科技有限公司广东深圳518052

添加剂是改善润滑油性能的重要手段,对蒙脱石(MMT)和有机钼复合润滑油添加剂的减摩抗磨性能进行了研究,期望取得较单一添加剂更优异的润滑效果,提高机械设备在恶劣工况下的运行稳定性和安全性。研究结果表明:有机钼中的二烷基二硫代磷酸... 详细信息

添加剂是改善润滑油性能的重要手段,对蒙脱石(MMT)和有机钼复合润滑油添加剂的减摩抗磨性能进行了研究,期望取得较单一添加剂更优异的润滑效果,提高机械设备在恶劣工况下的运行稳定性和安全性。研究结果表明:有机钼中的二烷基二硫代磷酸钼(MoDDP)和MMT作为单一润滑油添加剂均表现出较好的润滑性能,随着MMT和MoDDP添加质量分数的增加,摩擦系数和磨斑直径呈现先降低后升高的趋势,MMT和MoDDP的最佳添加质量分数分别为3.0%和1.5%。与基础油相比,1.5%MoDDP可分别降低41.0%的摩擦系数和48.9%的磨斑直径,3.0%MMT可分别降低40.6%的摩擦系数和48.2%的磨斑直径。与单一添加剂MMT、MoDDP相比,3.0%MMT/1.5%MoDDP复合添加剂可进一步改善润滑油的减摩抗磨性能,相较于基础油,可分别降低56.3%的摩擦系数和52.3%的磨斑直径。MMT和MoDDP具有优良的润滑性能和协同作用,润滑过程中能生成MoS_(2)、MoO_(2)、FeS_(2)、Fe_(2)O_(3)化学反应膜和SiO_(2)物理吸附膜,能够有效地降低摩擦、减少磨损。

关键词：蒙脱石二烷基二硫代磷酸钼复合润滑油添加剂减摩抗磨

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废旧三元锂电池正极材料回收再生研究进展

化工新型材料 2024年第S1期52卷 5-12,18页

作者：曹世伟马伊杨路卢峰王家骏曹腾良邢延林立群赵振伦刘冬然刘喆沧州旭阳化工有限公司沧州061113

现今,三元锂电池(NCM)电池因其性能优越、较低的成本和理想的循环稳定性等优点可广泛应用于移动电子产品、储能、军事等领域,全球电动新能源汽车又推动了NCM电池生产的进一步扩大,其需求量与产量逐年增加,含有废旧NCM正极材料的废旧电... 详细信息

现今,三元锂电池(NCM)电池因其性能优越、较低的成本和理想的循环稳定性等优点可广泛应用于移动电子产品、储能、军事等领域,全球电动新能源汽车又推动了NCM电池生产的进一步扩大,其需求量与产量逐年增加,含有废旧NCM正极材料的废旧电池将出现一个峰值。废旧NCM电池含有丰富有价金属资源,其中最具回收价值的是三元正极材料中的镍钴锰酸锂,同时不合理处置也会对破坏环境。为此,废旧NCM电池的回收在资源、经济和环境上收益颇丰。综述了废旧三元锂电池火法、湿法以及新兴绿色浸出法回收工艺,并比较了其优缺点。最后,系统分析了浸出后废旧三元锂电池正极材料分离再生的具体方法以及各自的发展方向,并且展望了废旧锂离子电池回收朝着环保化、低成本、自动化的方向发展,旨在为电池回收提供一些技术工艺上的新思路。

关键词：废旧三元锂电池正极材料浸出分离再生

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马来酸酐熔融接枝聚烯烃的制备及其应用

塑料 2024年第2期53卷 63-67,73页

作者：曹妮董福华完继光张会军中煤陕西榆林能源化工有限公司陕西榆林719000

通过熔融挤出反应制备了聚烯烃接枝马来酸酐相容剂,以聚丙烯为基体,利用正交实验,研究了马来酸酐(MAH)含量、过氧化二异丙苯(DCP)含量、苯乙烯(St)含量以及聚乙烯(PE)含量对接枝率的影响,并将自制的相容剂用于玻纤增强聚丙烯(GF/PP)复... 详细信息

通过熔融挤出反应制备了聚烯烃接枝马来酸酐相容剂,以聚丙烯为基体,利用正交实验,研究了马来酸酐(MAH)含量、过氧化二异丙苯(DCP)含量、苯乙烯(St)含量以及聚乙烯(PE)含量对接枝率的影响,并将自制的相容剂用于玻纤增强聚丙烯(GF/PP)复合材料,对力学性能和断面形貌进行了测试分析。结果表明,傅里叶变换红外光谱(FTIR)显示,MAH、苯乙烯成功接枝到PP/PE上;加入苯乙烯后,接枝率明显提升;4种因素对接枝率的影响顺序为苯乙烯>PE>MAH>DCP,最佳配方为MAH含量为5%、DCP含量为0.2%、苯乙烯含量为5%、PE含量为10%;自制相容剂对GF/PP增容效果较好,力学性能显著提升。

关键词：马来酸酐熔融接枝接枝率复合材料力学性能

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煤矸石浆体充填技术应用与展望

煤炭科学技术 2024年第4期52卷 93-104页

作者：朱磊古文哲袁超峰刘成勇潘浩宋天奇盛奉天中煤能源研究院有限责任公司陕西西安710054 中煤西安设计工程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 中煤(鄂尔多斯市)能源科技有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017000

为实现煤矸石原位、绿色和规模化处置,煤矸石浆体充填技术作为新兴充填技术近年来得到了快速发展与应用。论文系统回顾和总结了煤矸石浆体充填技术框架提出、浆体充填理论体系形成、工程示范应用及技术迭代创新等不同阶段下浆体充填标... 详细信息

为实现煤矸石原位、绿色和规模化处置,煤矸石浆体充填技术作为新兴充填技术近年来得到了快速发展与应用。论文系统回顾和总结了煤矸石浆体充填技术框架提出、浆体充填理论体系形成、工程示范应用及技术迭代创新等不同阶段下浆体充填标志性成果与关键工艺技术,形成了高位注浆、低位灌浆和邻位注浆3种充填方式,建立了煤矸石浆体采空区垮落带流动的“介入理论”和浆体管道输送的“三度一场”理论,成功开展了国内外首套煤矸石井下浆体充填和地面制浆+井下邻位注浆充填示范工程;阐述了煤矸石浆体充填技术体系,围绕煤矸石浆体充填过程中的煤矸石破碎、成品矸石粉料加水制浆、制备浆体泵送和井下目标区域充填等工艺流程,探讨了煤矸石高效分级破碎、浆体精准制备、浆体管道输送和末端充填等关键技术核心问题,分析了破碎设备、筛分设备、计量设备、搅拌设备和泵送设备等关键设备技术原理与应用场景;以张家峁煤矿小空间、多设备、高能力的煤矸石浆体充填需求为工程背景,创新研发设计了煤矸石浆体充填地面制浆、管道输送、井下充填和智能控制等不同系统的布置,年充填矸石量可达55.4万t,形成了煤矸石浆体充填工程示范,实现了矿井矸石零排放和绿色处置,树立了良好的地区示范效应;未来煤矸石浆体充填技术将围绕设备小型轻量化、系统高度集成化、技术迭代创新化等方向进一步研究发展,为构建煤矿绿色开采技术体系、实现国家“双碳”目标提供技术支撑。

关键词：煤矸石浆体充填煤矸石高级分级破碎绿色开采 “双碳”目标

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陕西煤矿冲击地压发生规律与分类防治

煤炭科学技术 2024年第1期52卷 95-105页

作者：潘俊锋刘少虹马文涛夏永学王书文冯美华中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤矿灾害防控全国重点实验室(冲击地压防控分实验室) 北京100013 国家能源集团国源电力(神东电力)公司北京100033 中国中煤能源集团有限公司北京100120

随着煤炭资源开采区域不断向西部以及深部转移,西部地区冲击地压矿井数量呈井喷式增长。陕西省作为煤炭大省,煤炭开发供应规模稳居全国前列,但冲击地压灾害尤为突出,为了有效遏制本地区煤矿冲击地压频繁发生势头,并为类似条件矿区冲击... 详细信息

随着煤炭资源开采区域不断向西部以及深部转移,西部地区冲击地压矿井数量呈井喷式增长。陕西省作为煤炭大省,煤炭开发供应规模稳居全国前列,但冲击地压灾害尤为突出,为了有效遏制本地区煤矿冲击地压频繁发生势头,并为类似条件矿区冲击地压防治提供借鉴,通过分析陕西煤矿10年来的24座矿井、85起冲击地压案例,基本厘清了冲击地压发生规律,并开展了基于主控因素的分类防治研究。研究结果表明:陕西省煤矿冲击地压具有灾害矿井集中、灾害程度严重、多灾害叠加影响显著、防治难度大等特点;冲击地压监测技术、防治技术与地方法规建设历程几乎同步,达到了起步晚,起点高,示范效应强的结果;基于冲击地压主控因素,将陕西省冲击地压划分为3大类,分别为:坚硬顶板主导型、地质构造主导型和宽煤柱主导型,并针对主控因素提出弱化坚硬顶板、转移煤柱高集中应力、释放构造应力的防治方法。通过10年来的工程实践,不断优化矿井开采设计,探索煤层厚硬顶板千米顺层钻孔区域压裂新技术,加大防冲卸压技术的落实,冲击地压显现逐年减少,成果显著。

关键词：冲击地压陕西煤矿冲击地压监测冲击地压防治主控因素分类防治

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

干旱区高矿化度矿井水的水化学特征与成因——以陕北大海则煤矿为例

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南水北调与水利科技（中英文） 2024年第S01期22卷 75-83页

作者：智宝岩李和平梁向阳郭红波梁士昌肖彬虎中煤陕西能源化工集团有限公司陕西榆林719000 中煤科工西安研究院(集团)有限公司西安710077 中煤陕西榆林能源化工有限公司陕西榆林719000

为揭示干旱区高矿化度矿井水水化学特征,采集大海则煤矿地下水及矿井水水样38组,借助Piper三线图、同位素技术、Schoeller图、Gibbs图、离子比例系数图等手段研究高矿化度矿井水的水文地球化学特征,并揭示其成因机制,提出相应的处理措... 详细信息

为揭示干旱区高矿化度矿井水水化学特征,采集大海则煤矿地下水及矿井水水样38组,借助Piper三线图、同位素技术、Schoeller图、Gibbs图、离子比例系数图等手段研究高矿化度矿井水的水文地球化学特征,并揭示其成因机制,提出相应的处理措施。结果表明:研究区各充水含水层水样以阳离子Na+为主,阴离子以SO_(4)^(2-)为主;直罗组地下水及矿井水溶解性总固体(TDS)均超出标准限值,TDS质量浓度均值分别为2768.57、3057.07mg/L;第四系水、洛河组及安定组地下水水化学类型以HCO_(3)^(-)Ca型为主,少量HCO_(3)^(-)Na型,直罗组地下水及矿井水水化学类型为SO_(4)^(-)Na型,直罗组地下水与矿井水δ(D)和δ(^(18)O)值差异小,矿井水主要来源于直罗组地下水补给;矿井水矿化度较高与直罗组地下水矿化度高直接相关,高矿化度地下水在蒸发浓缩和岩石风化控制双重控制下逐步演化形成,钠主要来自钠长石等硅酸盐矿物的溶解、硫酸根来自于石膏的溶解、钙离子除来源于石膏溶解外,还与钙长石等硅酸盐矿物的溶解有关;除此,主要离子的演化的还受阳离子交换作用的影响;矿井水TDS质量浓度为500~3000 mg/L,选择纳滤和反渗透联合对其进行处理,处理后可直接用于生产、生活或者生态。

关键词：高矿化度矿井水大海则煤矿水化学特征形成机制

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水力耦合作用下煤岩渗流动态演化规律

采矿与岩层控制工程学报 2024年第2期6卷 36-47页

作者：吕明杰刘立仁张小涛陈博陕西德源府谷能源有限公司三道沟煤矿陕西府谷719400 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

为探究煤层注水时水在煤体中的渗流演化规律,采用实验室试验与数值模拟结合的方法,开展了地应力及孔隙水压力耦合作用下煤体结构变形及渗透率演化规律试验,并建立了水力耦合下体积变形演化数学模型,基于UDF二次开发进行了煤岩注水渗流... 详细信息

为探究煤层注水时水在煤体中的渗流演化规律,采用实验室试验与数值模拟结合的方法,开展了地应力及孔隙水压力耦合作用下煤体结构变形及渗透率演化规律试验,并建立了水力耦合下体积变形演化数学模型,基于UDF二次开发进行了煤岩注水渗流动态演化数值模拟。研究结果表明:煤岩孔隙率变化受应力与水压共同作用的影响;煤岩轴向变形量与水压分布由上至下呈递减式传递,体积变形与轴向力、孔隙水压大小成正相关;孔隙水压为赋存于孔裂隙的自由水提供渗透动力,并对煤岩基质骨架产生力学作用,水压越大,煤岩基质骨架越容易破坏;采用UDF程序加载渗透性试验结果对孔隙率随孔隙水压变化进行拟合的结果更接近试验结果,误差较小,对于研究煤岩渗流规律可以提供一定的参考。

关键词：煤层注水渗流 UDF 孔隙率流固耦合数值模拟

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