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煤基液体产物中酚类化合物的组成研究

煤炭学报 2018年第1期43卷 265-271页

作者：毛学锋煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院北京100013 煤炭资源开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室北京100013

以5种不同煤加工转化过程得到的液体产物煤衍生油为原料,研究了其中酚类化合物的组成与分布特征。首先将不同煤衍生油蒸馏切取富含酚170~210℃酚油馏分,采用酸碱抽提法提取其富集酚类组分,其次对富集酚类组分进行硅醚衍生化预处理,最后... 详细信息

以5种不同煤加工转化过程得到的液体产物煤衍生油为原料,研究了其中酚类化合物的组成与分布特征。首先将不同煤衍生油蒸馏切取富含酚170~210℃酚油馏分,采用酸碱抽提法提取其富集酚类组分,其次对富集酚类组分进行硅醚衍生化预处理,最后利用GC/MS详细分析了酚油馏分中酚类化合物的组成与分布。结果表明:不同煤衍生油的酚油馏分中酚类化合物主要由烷基苯酚、茚满醇、苯二酚3种类型组成,其中烷基苯酚均占90%以上。4号CDO其酚类类型包括烷基苯酚、茚满醇、苯二酚3部分,其中烷基苯酚占92.4%。低级酚占全部酚类的86.1%,高级酚占13.9%;2号CDO其酚类类型由烷基苯酚、苯二酚2部分组成,其中烷基苯酚占99.89%。低级酚占全部酚类的99.5%,高级酚仅占0.5%;1号CDO和3号CDO其酚类类型只包含烷基苯酚类,高温炼焦产生的1号CDO全部以低级酚为主。3号CDO低级酚占全部酚类的98.4%,高级酚占1.6%;5号CDO其酚类类型包括烷基苯酚、茚满醇2部分,其中烷基苯酚占94.8%。低级酚占全部酚类的91.6%,高级酚含量占8.4%。因此,应足够重视不同煤衍生油中低级酚的提取利用。

关键词：煤衍生油酚油馏分低级酚高级酚硅醚衍生化

动态回采工作面煤壁瓦斯涌出数值计算及现场应用

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煤炭科学技术 2021年第6期49卷 195-204页

作者：刘彦青煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

为了准确预测计算动态推采期间回采工作面煤壁瓦斯涌出量,以超化煤矿22051综采工作面为研究对象,建立煤层多组分瓦斯含量-压力赋存模型,考虑了工作面推进速度、采动影响下煤层渗透率变化,通过引入移动坐标系和采动作用下工作面前方煤层... 详细信息

为了准确预测计算动态推采期间回采工作面煤壁瓦斯涌出量,以超化煤矿22051综采工作面为研究对象,建立煤层多组分瓦斯含量-压力赋存模型,考虑了工作面推进速度、采动影响下煤层渗透率变化,通过引入移动坐标系和采动作用下工作面前方煤层渗透率分布模型,构建了动态推采期间工作面煤壁多组分瓦斯涌出数值计算模型,采用有限差分法编制相应的解算程序,模拟计算回采工作面煤壁瓦斯涌出量。以瓦斯平衡方程、风量平衡方程为基础构建工作面瓦斯涌出量分源测算数学模型,结合工作面现场风量瓦斯分段测定法,实测了工作面煤壁瓦斯涌出量。对比分析了22051工作面煤壁瓦斯涌出量数值模拟结果与实测结果,研究表明:该工作面煤壁瓦斯涌出数值计算模型中工作面平均日推进速度参数应该由该工作面25~35 d的实际推进度计算得到,工作面回采进尺状况对工作面煤壁前方煤层瓦斯渗流运移具有重要影响作用,该工作面在当前开采条件和煤层瓦斯赋存渗流条件下,工作面煤壁瓦斯涌出量取决于25~35 d的工作面回采进尺状况,工作面煤壁瓦斯涌出存在明显的时间累加与延迟效应。

关键词：工作面推进速度有限差分法工作面煤壁瓦斯涌出量

深孔顶板预裂爆破力构协同防冲机理及工程实践

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煤炭学报 2021年第11期46卷 3419-3432页

作者：赵善坤煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

通过对深孔顶板预裂爆破过程的分析,提出了深孔顶板预裂爆破力构协同防冲机理并对其类型进行划分,模拟分析了不同爆孔布置方式下的爆破岩体Mises等效应力场、塑性破坏区及典型质点有效应力和位移变化规律并进行现场冲击地压防治实践。... 详细信息

通过对深孔顶板预裂爆破过程的分析,提出了深孔顶板预裂爆破力构协同防冲机理并对其类型进行划分,模拟分析了不同爆孔布置方式下的爆破岩体Mises等效应力场、塑性破坏区及典型质点有效应力和位移变化规律并进行现场冲击地压防治实践。研究表明,深孔顶板预裂爆破通过强力冲击动载破岩作用、高温高压高速爆轰气体冲击气楔作用和热交换回弹拉伸作用对顶板进行损伤破坏,降低岩体内部结构单元储能能力,促使相邻爆孔之间裂隙的贯通,形成岩层结构破断弱面,使其在矿山压力作用下沿预定位置弯曲破断,具有弱化顶板岩层介质力学属性和优化岩层破断结构的双重作用。相比于直线式和三花式爆孔布孔方式,深浅组合式使得爆破后Mises有效应力在作用范围和作用时间上更加充分,增加了爆破裂隙密度及多向发展的可能性,延长了爆破衰减能量作用岩石的时间,致使塑性破坏区范围更加发育,爆破块度更加碎裂均匀,当工作面由未断顶区域进入断顶区域或者进出相邻不同断顶预裂设计施工区域时,因人为造成上覆顶板岩层结构运动不协调,应力与能量传递不连续,易于诱发冲击地压。当顶板爆破施工区域微震监测出现“缺震”现象时,可将其作为冲击危险典型预测前兆信息。

关键词：深孔顶板预裂爆破力构协同防控布孔方式缺震冲击地压

不同覆岩类型高强度采动裂隙发育特征对比研究

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煤炭科学技术 2021年第10期49卷 9-15页

作者：李江华王东昊黎灵郭文砚煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

覆岩破坏裂隙发育高度是矿井顶板突水预测及防治的关键要素,而覆岩强度类型和开采强度是覆岩破坏裂隙发育特征的主要影响因素。对覆岩破坏高度进行预计时,覆岩类型划分标准和采煤方法对应的经验公式选择非常重要。采用钻孔冲洗液消耗量... 详细信息

覆岩破坏裂隙发育高度是矿井顶板突水预测及防治的关键要素,而覆岩强度类型和开采强度是覆岩破坏裂隙发育特征的主要影响因素。对覆岩破坏高度进行预计时,覆岩类型划分标准和采煤方法对应的经验公式选择非常重要。采用钻孔冲洗液消耗量和钻孔电视观测相结合的方法,测得了坚硬和软弱地层高强度开采条件下覆岩破坏裂隙发育特征,得出坚硬岩层采动裂隙发育,冲洗液消耗量变化断断续续或者完全漏失,且岩层断裂倾角大,引起岩层采动传播影响角较大。软弱地层遇水易软化、塌孔,钻孔电视成像较为模糊,垮落带难以观测,需采用综合方法进行“两带”顶点的判别。对于近距离特厚煤层开采,下层煤垮落带高度波及到上层煤采空区时,需采用综合采厚计算下分层的导水裂缝带发育高度,《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采指南》中综合采厚公式已不适用。为此通过构建近距离特厚煤层开采垮落带高度与层间距关系数学模型,提出了适合该地质条件的综合采厚计算公式,由于受煤层间距的影响使综合垮落带高度增大,并且上组煤对综合采厚影响较小,造成垮采比明显增大,得出坚硬顶板高强度开采综合垮采比为9.39~9.62,裂采比大于17.80,约为软弱覆岩的2倍,表明覆岩强度类型对高强度开采覆岩破坏裂隙发育特征影响明显,公式适用性强,研究成果可为覆岩破坏高度观测及水害防治现场实践提供参考。

关键词：覆岩类型近距离煤层高强度开采采动裂隙

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煤层气采出水中化学需氧量去除的实验研究

煤炭转化 2019年第6期42卷 62-69页

作者：马栋煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室

为去除煤层气采出水中的金属离子和COD(化学需氧量),采用正交实验研究了各工艺条件(pH值、Na2CO3加入量、聚合氯化铝(PAC)加入量和反应时间)对絮凝沉淀去除水中金属离子和COD的影响,获得了最优化的工艺参数。为确保水质达标排放,继续研... 详细信息

为去除煤层气采出水中的金属离子和COD(化学需氧量),采用正交实验研究了各工艺条件(pH值、Na2CO3加入量、聚合氯化铝(PAC)加入量和反应时间)对絮凝沉淀去除水中金属离子和COD的影响,获得了最优化的工艺参数。为确保水质达标排放,继续研究了臭氧催化氧化对COD去除效果的影响。结果表明:絮凝沉淀可有效去除煤层气采出水中的金属离子和COD,通过比较得出最优化的工艺条件为:pH值11,Na2CO3加入量0.2 g/(100 mL),PAC加入量3.0 g/(100 mL),反应时间30 min,在该条件下COD的去除率为53.28%(质量分数,下同),钙、镁、锌、锰离子的去除率分别为76.87%,99.42%,66.72%和77.58%;活性氧化铝负载Cu,Mn,Ni,Fe和Co的催化活性依次降低,反应60 min后COD去除率分别为35.29%,34.01%,33.73%,33.01%和31.99%;臭氧催化氧化能有效去除醇类、酯类及含氮杂环化合物,相比于臭氧单独氧化能明显提高COD的去除率;以MnOx-NiOx/γ-Al2O3为催化剂,固定催化剂投加量为50 g/L,臭氧投加量为180 mg/(L·h),反应60 min,臭氧催化氧化对COD的去除率为51.3%,比单独氧化对COD的去除率高20.8%。

关键词：煤层气采出水金属离子 COD 絮凝沉淀臭氧催化氧化去除效果

特厚煤层大空间综放采场覆岩运动及其来压规律研究

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采矿与安全工程学报 2020年第5期37卷 943-950页

作者：孔令海煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013

为实现复杂条件下特厚煤层综放工作面安全高效开采,采用理论分析、相似模拟试验和微震监测等多种方法,对极近距采空区下特厚煤层综放采场大空间覆岩结构形式及其运动规律和覆岩来压机理进行研究。结果表明:1)上部2^#煤层的开采,从下向... 详细信息

为实现复杂条件下特厚煤层综放工作面安全高效开采,采用理论分析、相似模拟试验和微震监测等多种方法,对极近距采空区下特厚煤层综放采场大空间覆岩结构形式及其运动规律和覆岩来压机理进行研究。结果表明:1)上部2^#煤层的开采,从下向上的上覆岩层依次发生垮落、断裂和弯曲下沉运动,上覆岩层完整性得到破坏,且不易积聚弹性能,降低了下部极近距离特厚煤层综放工作面顶板动压系数和来压强度;2)考虑上部煤层的采动影响,在特厚煤层综放采场,上覆岩层下沉运动空间大,采动围岩超前破坏范围大,基本顶岩梁岩块数量多于一般综放采场,且其下沉运动主要为回转失稳或剪切滑落失稳,采场覆岩动压发生的可能性降低;3)相似模拟试验、微震监测和现场实测等结果与理论分析基本吻合,特厚煤层综放采场覆岩超前远距离破坏范围达400 m;4)支架工作阻力和现场矿压实测结果表明,支架工作状态较稳定,来压动载系数平均1.19~1.22,支架来压步距离散性较大、规律性不强,工作面整体来压强度较小。结果可为类似条件下特厚煤层综放工作面支架选型、顶板控制、高效生产等提供参考。

关键词：近距离采空区特厚煤层综放开采覆岩结构运动微震监测支架工作阻力

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重质油与长焰煤共加氢反应性能

石油学报（石油加工） 2019年第4期35卷 798-806页

作者：胡发亭李军芳毛学锋煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室

将高温煤焦油、催化裂化油浆分别与新疆长焰煤进行共处理实验,考察了实验条件对共处理反应性能的影响。综合分析共处理条件对原料油转化率、油产率、气产率和沥青质产率的影响规律,得到合适的实验条件为:催化剂质量分数1%,重质油与长焰... 详细信息

将高温煤焦油、催化裂化油浆分别与新疆长焰煤进行共处理实验,考察了实验条件对共处理反应性能的影响。综合分析共处理条件对原料油转化率、油产率、气产率和沥青质产率的影响规律,得到合适的实验条件为:催化剂质量分数1%,重质油与长焰煤质量比2∶1,反应温度450℃,氢初压10MPa,反应时间120min。对煤-油共处理产物进行蒸馏特性分析可知:高温煤焦油共处理产物主要集中在低于230℃馏分,收率为35.14%;催化裂化油浆共处理产物主要集中在170~370℃和370~500℃馏分。

关键词：催化裂化油浆高温煤焦油长焰煤煤油共加氢反应性能

一种新型煤与瓦斯突出物理模拟系统研制与应用

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煤炭学报 2024年第S1期49卷 327-339页

作者：刘永茜霍中刚李宏艳舒龙勇孙中学汪东刘学史兴旺煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013

物理力学实验模拟是研究煤与瓦斯突出机理和发育规律的重要技术方法之一。研发一种新型煤与瓦斯突出模拟系统,旨在借助现有先进监测技术和装备,结合具体瓦斯地质模拟条件,开发出先进的实验设计方案,实现复杂场景下的煤与瓦斯突出现象模... 详细信息

物理力学实验模拟是研究煤与瓦斯突出机理和发育规律的重要技术方法之一。研发一种新型煤与瓦斯突出模拟系统,旨在借助现有先进监测技术和装备,结合具体瓦斯地质模拟条件,开发出先进的实验设计方案,实现复杂场景下的煤与瓦斯突出现象模拟,助推煤与瓦斯突出机理研究。本模拟系统由应力加载子系统、实验箱体子系统、动力牵引子系统、气压控制子系统、诱突装备子系统、模拟巷道子系统和测控子系统7部分构成,在各个子系统设计过程中都不同程度地实现了技术方法提升,整个系统形成了标志性创新成果。模拟系统有如下特点:(1)完善了三轴同步连续非均匀加载技术装备的高载荷加/卸载功能。试件加载由X、Y和Z方向的10个独立压头完成,试件尺寸为400 mm×400 mm×1200 mm,载荷强度最大25 MPa,最大密闭气压6.0 MPa,上述10个压头中的任意个体可根据指令独立或同步完成行程内的加/卸载任务,并实现了水平应力分层加卸载。(2)形成了系统制样、装样、密封、加载一体化工艺。实验箱体为新型分体式结构,由动力牵引系统辅助实验箱体完成试件成型、应力加载和模拟材料搬运,且箱体结构平移量控制精准。(3)集成多种诱突技术于同一模拟平台,完成了包括箱体、突出窗口等多项技术装备功能创新,完成了动力诱突、二级爆破片联动诱突、变径钻进诱突等多种诱突技术及装备研制,且在动力诱突和变径钻进诱突技术装备上实现了原始创新,并经过了实验模拟验证。(4)实现了关键装置结构体的设计创新。双层钢板箱体缓解了同步加载的应力集中并提高箱体结构气密性,突出口的内腔设计提高了诱突效率,模拟巷道端头结构与管道“软包硬”结构设计提高了系统安全性,变径钻头结构实现了Rouleauxs triangle理论的工程化应用。(5)多元信息监测及数据融合实现了模拟测试的精准化。采用了先进的数据采集系统(应力、气压、温度等数据)和包括声发射、高速摄像机等监控技术装备,实现了煤与瓦斯突出的多元数据精准监测。(6)工程案例模拟证实了系统应用的可靠性。通过平煤“3·22”突出案例模拟,完成了系统功能的整体检验,并发现了突出过程中断层构造对地应力、气体压力和温度的影响规律,证实了本物理力学模拟系统性能可靠,可为煤与瓦斯突出机理研究提供平台支撑作用。

关键词：煤与瓦斯突出物理模拟地质构造诱突技术控制系统装备研制

煤衍生油和低阶煤在固体酸催化剂条件下共处理产物特性

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石油学报（石油加工） 2019年第3期35卷 569-574页

高温煤焦油是一种劣质煤衍生重油,和低阶煤进行加氢共处理是实现其高效利用的重要途径。对煤和煤焦油在固体酸催化剂条件下加氢共处理的产物进行蒸馏特性、元素、族组成和GC-MS分析。结果表明:小于230 ℃馏分收率较高,为35.14%;C、N元... 详细信息

高温煤焦油是一种劣质煤衍生重油,和低阶煤进行加氢共处理是实现其高效利用的重要途径。对煤和煤焦油在固体酸催化剂条件下加氢共处理的产物进行蒸馏特性、元素、族组成和GC-MS分析。结果表明:小于230 ℃馏分收率较高,为35.14%;C、N元素含量随着沸点升高依次上升,H、O元素含量、H/C原子比随沸点升高依次下降。随着各馏分沸点的升高,饱和烃和一环化合物含量逐渐下降,二环、三环化合物含量呈先增大后减小趋势,其中二环化合物在230~300 ℃馏分达到最大值,三环化合物在300~350 ℃馏分达到最大值,小于230 ℃馏分和230~300 ℃馏分中所含烃类化合物主要为由1~3环的芳香结构组成的结构单元和脂肪结构的桥键组成,也有含量很少的带杂原子的芳香环结构。

关键词：高温煤焦油低阶煤固体酸催化剂加氢共处理产物特性