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浅埋强富水区下绿色高效保水开采技术

煤炭科学技术 2024年第9期52卷 31-47页

作者：罗文王庆雄国能神东煤炭集团有限责任公司陕西榆林719315

西部地区煤层资源丰富,开采强度大,传统开采方式容易导致含水层水资源流失,产生严重的缺水问题,因此,研究浅埋强富水区的保水开采技术,通过控制岩层移动保持含水层的稳定性,研发低成本、广适用的保水开采技术和材料,形成浅埋强富水区煤... 详细信息

西部地区煤层资源丰富,开采强度大,传统开采方式容易导致含水层水资源流失,产生严重的缺水问题,因此,研究浅埋强富水区的保水开采技术,通过控制岩层移动保持含水层的稳定性,研发低成本、广适用的保水开采技术和材料,形成浅埋强富水区煤层的绿色高效保水开采体系,实现煤炭开采与水资源保护的双重目标,对保障水资源安全、维护生态平衡和促进经济发展具有重要意义。本文首先分析了保水开采现状与难题,从技术先进性和安全性等方面对现有技术进行了对比,从材料、设备和工艺等方面进行了深入研究,总结并分析了不同技术的适用条件。接着以锦界煤矿为例,依据保水采煤方案和导水裂隙带实测高度,对井田进行区域划分,提出“分区分类治理”的原则,并创新性地提出了采前第四系松散含水层底部隔水层再造技术,形成了有效隔离,实现了煤炭开采与水资源保护的协调发展,保护了自然地貌和地表植被。同时,针对现有综采架后膏体充填不高效,且支架无法做到充填非充填灵活转换的问题,设计提出了一种新型充填非充填两用支架,既可作为同一工作面分段充填、非充填支架两种模式交替使用,又可进行后部支架拆解,安装掩护梁侧护板,满足普通支架使用需求,提高了设备使用效率。最后对采后导水裂隙带裂隙顶部注浆修复改造技术和注浆效果评价进行了总结,以锦界煤矿的应用为例进行了说明,对鄂尔多斯盆地类似条件煤层开采具有广泛指导意义,为煤炭行业的绿色开采提供了重要支持。

关键词：浅埋富水区膏体充填隔水层再造保水开采绿色开采

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低阶煤基炭材料研究进展

新型炭材料（中英文） 2024年第4期39卷 611-632页

作者：宋文革曾红久王斌黄显虹李晓明孙国华国能神东煤炭集团有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017200 中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司陕西神木719315 中国科学院山西煤炭化学研究所中国科学院炭材料重点实验室山西太原030001

低阶煤因其储量丰富、富含多环芳烃有机物、含碳量高、成本低等特点,被认为是炭材料的优质前驱体。然而,由于不同低阶煤的灰分、微观结构、界面的差异,导致了煤基炭材料结构、性能难以有效调控的问题。近年来,研究人员提出了低阶煤基炭... 详细信息

低阶煤因其储量丰富、富含多环芳烃有机物、含碳量高、成本低等特点,被认为是炭材料的优质前驱体。然而,由于不同低阶煤的灰分、微观结构、界面的差异,导致了煤基炭材料结构、性能难以有效调控的问题。近年来,研究人员提出了低阶煤基炭材料微观结构、表界面调控的有效方法。本文重点总结了低阶煤制备吸附活性炭、电容炭、硬炭、石墨和纳米炭材料的差异化策略,进一步讨论了煤种和工艺对煤基炭材料的微观结构、界面特性和官能团种类等的影响。同时介绍了煤基炭材料在吸附、超级电容器和碱金属电池中的应用。最后,展望了低级煤基炭材料未来研究的方向和挑战。

关键词：低阶煤电容炭硬炭煤基石墨活性炭

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基于三维激光点云比对的煤矿巷道表面位移监测研究

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煤矿安全 2024年第7期55卷 219-225页

作者：李俊林陈建华马宝国能神东煤炭集团有限责任公司陕西榆林719000

煤矿巷道表面位移监测对于确保矿山安全和稳定运营至关重要。采用基于点云法向量的下采样算法与多尺度模型到模型的点云比对算法(Multiscale Model-to-Model Cloud Comparison,M3C2)相融合的方式,实现了对巷道表面的特征提取与整体性监... 详细信息

煤矿巷道表面位移监测对于确保矿山安全和稳定运营至关重要。采用基于点云法向量的下采样算法与多尺度模型到模型的点云比对算法(Multiscale Model-to-Model Cloud Comparison,M3C2)相融合的方式,实现了对巷道表面的特征提取与整体性监测;通过三维激光扫描仪获取的三维激光点云对巷道表面进行重构,获取三维点云模型,利用点云对比算法对不同时期的2期点云数据进行处理,并以色值表征煤矿巷道位移区域变化,运用于实际巷道表面位移监测。结果表明:应用基于点云法向量的下采样算法与M3C2算法相融合的方式成功提取特征区域并实现巷道表面位移的整体性监测,此方法能直观反映巷道表面的变形区域,相比在巷道直接应用M3C2算法性能更优。

关键词：煤矿巷道测量表面位移监测三维激光点云 M3C2算法点云法向量

神东低阶煤基电容炭材料的制备及超级电容器应用性能

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煤炭转化 2024年

作者：王斌李晓明孙国华国能神东煤炭集团有限责任公司中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司中国科学院山西煤炭化学研究所

为研究材料的比表面积和微孔孔容对低阶煤基电容炭电化学性能的影响，通过调控氢氧化钾(KOH)和神东低阶煤的比例，以固相活化法制备了系列不同微孔比例的低阶煤基电容炭。利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、元素分析(EA)和氮气吸附/脱... 详细信息

为研究材料的比表面积和微孔孔容对低阶煤基电容炭电化学性能的影响，通过调控氢氧化钾(KOH)和神东低阶煤的比例，以固相活化法制备了系列不同微孔比例的低阶煤基电容炭。利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、元素分析(EA)和氮气吸附/脱附(NADS)技术对所制备电容炭材料进行组分分析和孔结构表征，采用恒流充放电(GCD)、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等测试手段评价其超级电容性能。结果表明：随着碱炭比的升高，所制备电容炭材料的比表面积和总孔容均呈现增加的趋势(最高分别为2736.20 m2/g和1.2968 cm3/g)。而当碱/煤比例为1.6:1时，获得的煤基电容炭的比表面积为2517.80 m2/g、微孔比表面积为2485.59 m2/g，占比高达98.72%，此时为微孔孔容最大即0.0648 cm3/g。此时，煤基电容炭在有机电解液两电极体系中表现出高比容量特性，在0.05 A/g的电流密度下达到173.8 F/g，在10 A/g下仍保留有159.4 F/g的比容量，保留率为91.72%。通过CV曲线可以看出，电容炭的充放电可逆性良好，具有典型的双电层电容特性，对称型超级电容器具有较高的能量/功率密度(40.35 Wh/kg/6750 W/kg)，是一种理想的超级电容器用电极材料。

关键词：低阶煤化学活化超级电容炭微孔结构功率密度

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首套流化床甲醇制丙烯装置工艺优化

煤炭科学技术 2024年第4期52卷 359-367页

作者：董国亮柳宏伟温彦博杨云斌董永忠李旭升王吉平沈有强华亭煤业集团有限责任公司甘肃华亭744100

为了顺利完成首套流化床甲醇制丙烯FMTP工业示范装置投料试车。通过对采用大连化物所甲醇制烯烃DMTO技术、中石化甲醇制烯烃SMTO技术、神华集团甲醇制烯烃SHMTO技术和甲醇制丙烯MTP技术的同类型企业考察和技术交流,经过与FMTP工艺技术... 详细信息

为了顺利完成首套流化床甲醇制丙烯FMTP工业示范装置投料试车。通过对采用大连化物所甲醇制烯烃DMTO技术、中石化甲醇制烯烃SMTO技术、神华集团甲醇制烯烃SHMTO技术和甲醇制丙烯MTP技术的同类型企业考察和技术交流,经过与FMTP工艺技术对比分析,发现原FMTP装置催化剂回收系统、三器之间催化剂循环管道、洗涤水换热系统、余热回收系统和反应器测量仪表系统在设计方面存在不足。根据同行业装置建设和运行经验,废催化剂回收系统设计改造锁斗回收系统,催化剂循环管线优化改造为提升管加法兰管帽,洗涤水换热器优化改造二甲苯清洗系统,余热回收设备优化改造蒸汽自动吹灰系统,反应器测量仪表优化改造反吹系统。经过上述工艺优化,催化剂回收系统解析气中可燃气含量显著降低,且避免催化剂粘黏结块;三器之间催化剂循环管线优化设计提升管、提升管顶部设计缓冲管加管帽,在装置运行期间三器之间的催化剂流通顺畅,反应器待生催化剂循环量、待生管温度、待生管密度、待生管压力指标接近或达到设计指标;启动二甲苯清洗系统对堵塞的换热器进行化学冲洗,换热器清洗效果明显;自动蒸汽吹灰系统投运后,余热回收系统效率显著提高;反应器仪表反吹风优化为工艺气后避免惰性组分对分离工艺影响。FMTP装置在四次试车过程中上述系统运行平稳,为装置长周期安全稳定运行奠定基础。

关键词：流化床甲醇烯烃流化床甲醇制丙烯

多煤层采动层间覆岩破断规律及稳定性控制研究

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矿业研究与开发 2024年第8期44卷 104-112页

作者：张传玖李宣良贾士耀杨正义郭坤勇许乐国能神东煤炭集团有限责任公司布尔台煤矿内蒙古鄂尔多斯市017209 国能神东煤炭集团有限责任公司陕西神木市719315 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 重庆大学资源与安全学院重庆400044

为解决多煤层采动层间覆岩破断复杂、难控制等问题,以神东某多煤层矿井为研究背景,通过理论分析、现场监测与数值模拟相结合的研究手段,分析多煤层开采层间覆岩破断特征及运移规律。首先,基于悬臂梁理论分析计算了多煤层采动下层间覆岩... 详细信息

为解决多煤层采动层间覆岩破断复杂、难控制等问题,以神东某多煤层矿井为研究背景,通过理论分析、现场监测与数值模拟相结合的研究手段,分析多煤层开采层间覆岩破断特征及运移规律。首先,基于悬臂梁理论分析计算了多煤层采动下层间覆岩移动量,同时将现场监测数据与理论值进行对比分析;然后,采用3DEC模拟研究了多煤层在不同开采距离下层间覆岩运移及破断特征;最后,提出了煤壁锚索+层间覆岩锚网锚杆强化支护技术。结果表明:可利用多煤层开采层间覆岩运移理论计算层间覆岩裂隙发育高度;多煤层开采过程中易采用下行式开采,上、下煤层间距在20~40 m之间最为合适;多煤层采动过程中层间覆岩移动量呈先增加后降低的趋势,相较于普通支护,煤壁锚索+层间覆岩锚网锚杆强化支护的顶板移近量降低了约65%,取得了良好的支护效果。研究结果为多煤层采动条件下顶板稳定性控制提供了理论依据。

关键词：多煤层开采覆岩破断特征运移规律力学特性数值模拟

基于熵权可拓物元模型的矿区生态修复区域划分研究——以活鸡兔井为例

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河南理工大学学报(自然科学版) 2024年

作者：迟国铭陈苏社王巍王世东朱志勇焦轶恒陈志超国能神东煤炭集团大柳塔煤矿国能神东煤炭集团有限责任公司技术研究院河南理工大学测绘与国土信息工程学院

绿色矿山理念的普及使得矿区生态修复工作倍受关注，正确评估与划分生态修复区是进行生态系统恢复与重建的重要前提和依据，对提升生态环境质量具有重要意义。[目的]针对矿区生态修复区域划分研究较为匮乏问题，[方法]以大柳塔煤矿活鸡... 详细信息

绿色矿山理念的普及使得矿区生态修复工作倍受关注，正确评估与划分生态修复区是进行生态系统恢复与重建的重要前提和依据，对提升生态环境质量具有重要意义。[目的]针对矿区生态修复区域划分研究较为匮乏问题，[方法]以大柳塔煤矿活鸡兔井为研究区，选取土壤养分、植被覆盖度、土地损毁程度和地形位指数构建评价指标体系，利用熵权可拓物元模型进行矿区生态修复区域划分。[结果]结果表明：（1）熵权可拓物元模型避免了主观因素对权重的影响，并且能够将多个指标融合，进行统一的定量分级，能够为矿区进行生态修复区域划分提供重要的方法支撑。（2）研究区存在露天矿扰动区、井工矿扰动区和城镇扰动区3种扰动类型，面积分别为10.81 km2、33.05 km2和5.96 km2，共占研究区总面积的44.47%。从扰动区内部结构上看，扰动区划分结果包括人工重度干预修复区、人工辅助干预修复区和自然恢复区3种类型，其中，人工重度干预修复区面积为25.58 km2，占研究区总面积的22.83%，人工辅助干预修复区面积为17.78 km2，占研究区总面积的15.87%，自然恢复区面积为6.46km2，占研究区总面积的5.77%。（3）针对研究区不同扰动区的不同生态修复区域类型，提出不同的修复意见。对自然恢复区进行自然复绿的手段；对井工矿内的人工辅助干预修复区提出引进优势种、土壤精确施肥的手段进行修复；对于人工重度干预修复区提出调整采矿布局、削坡填平、土壤改良等手段进行修复。[结论]研究结果可为矿区生态修复项目提供参考。

关键词：矿区生态修复区域划分熵权可拓物元模型活鸡兔井

浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采强矿压显现规律

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西安科技大学学报 2024年第2期44卷 245-255页

作者：孟永兵黄庆享贺雁鹏范东林陈苏社韦业豪王君国能神东煤炭集团有限责任公司陕西神木719315 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西西安710054 国能神东煤炭集团有限责任公司石圪台煤矿陕西神木719315

浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采容易发生强矿压压架事故,严重影响工作面安全高效开采。以榆家梁煤矿43207工作面和石圪台煤矿2^(-2上)102及2^(-2上)103工作面为背景,采用理论分析、物理模拟和现场实测相结合的方法,根据间隔岩层厚... 详细信息

浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采容易发生强矿压压架事故,严重影响工作面安全高效开采。以榆家梁煤矿43207工作面和石圪台煤矿2^(-2上)102及2^(-2上)103工作面为背景,采用理论分析、物理模拟和现场实测相结合的方法,根据间隔岩层厚度和煤柱应力传递影响角,提出了过煤柱阶段划分判据,重点分析了不同间采比G、水力压裂程度条件下,过平行煤柱不同阶段的矿压显现特征。结果表明:由于上覆遗留煤柱及倒梯形覆岩结构的作用,导致煤柱影响阶段来压时支架平均载荷最大,进煤柱阶段次之,出煤柱阶段最小,强矿压位置主要集中在出煤柱影响阶段范围;间采比越小,工作面过煤柱采动期间来压时支架平均载荷越大,间采比G=5.5较G=10在进煤柱阶段、煤柱影响阶段和出煤柱阶段分别增大14.6%、14.2%和23.5%,动载效应越明显;间采比对周期来压步距影响不大,总体上煤柱影响阶段的周期来压步距是进出煤柱阶段的1.6~2倍,周期来压步距越大造成顶板悬伸长度增大,导致工作面来压时支架载荷明显。根据过煤柱阶段不同水力压裂范围的矿压规律分析,压裂后的支架平均载荷较未压裂减小11.2%~15%,来压步距减小7.8%~20.3%,水力压裂效果较明显,可有效地降低工作面过煤柱采动的强矿压风险,为类似开采条件的强矿压控制提供借鉴意义。

关键词：浅埋近距离煤层过平行煤柱强矿压显现间采比弱化效果

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8.8 m大采高工作面主运巷超前支护技术研究与应用

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煤炭工程 2024年第3期56卷 124-129页

作者：范东林王庆雄陈苏社王新国王巍刘建宇崔立军国能神东煤炭集团有限责任公司陕西神木719315 内蒙古煤炭科学研究院有限责任公司内蒙古呼和浩特010010

为解决8.8 m大采高工作面主运巷强动压、大变形等超前段支护问题,采用理论分析计算与现场实测相结合的研究方法,对上湾煤矿12403大采高工作面主运巷超前段锚索主动式支护技术开展研究。基于锚索主动式超前支护技术建立了大采高工作面主... 详细信息

为解决8.8 m大采高工作面主运巷强动压、大变形等超前段支护问题,采用理论分析计算与现场实测相结合的研究方法,对上湾煤矿12403大采高工作面主运巷超前段锚索主动式支护技术开展研究。基于锚索主动式超前支护技术建立了大采高工作面主运巷支护力学模型,计算并校核了8.8 m大采高条件下主运巷超前支承压力影响范围和锚杆(索)及围岩支护强度。同时开展了现场试验,结果表明,从距离工作面45 m位置开始,锚杆和锚索受力开始缓慢增加,但增速较小,从距离工作面20 m位置开始,锚杆和锚索受力以较大幅度增加,累计增加15~25 kN后开始趋于稳定,平均影响范围42 m左右,平均应力集中系数为1.4;在距工作面45 m时开始出现围岩变形,但前期变形量较小,随着工作面不断推进,围岩变形量逐渐增大,在测站与煤壁距离小于30 m时变形量增速较大,但围岩整体稳定且变形可控;钻孔窥视结果表明主运巷超前支护段围岩裂隙总体发育程度较低,围岩、煤层的整体性较好,锚索超前支护方式对顶板围岩起到很好的支护效果。

关键词：大采高超前支护锚索支护主运巷矿压显现