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富氢甲烷的爆燃特性与爆炸抑制研究进展

爆炸与冲击 2024年第7期44卷 12-35页

作者：蔡冲冲苏洋王燕河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 河南省燃爆动力灾害预警与应急工程技术研究中心河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁利用省部共建协同创新中心河南焦作454000

氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,将氢气与天然气混合形成富氢燃料,可为能源结构向可再生和绿色能源转型提供支持,但也带来了更严峻的安全挑战。为系统了解富氢甲烷燃料的应用现状及富氢甲烷燃料的安全利用,通过文献调研,从爆燃... 详细信息

氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,将氢气与天然气混合形成富氢燃料,可为能源结构向可再生和绿色能源转型提供支持,但也带来了更严峻的安全挑战。为系统了解富氢甲烷燃料的应用现状及富氢甲烷燃料的安全利用,通过文献调研,从爆燃火焰特性、爆炸特征参数、爆燃机理以及抑爆材料等方面对富氢甲烷爆燃特性与抑爆研究进行综述和讨论,并分析总结近年来的研究方向。发现随着氢气添加比的增加,火焰固有不稳定性、火焰传播速度和爆炸强度等参数存在不同程度的增强,抑爆材料的抑制效果不断减弱;目前针对多元因素耦合的富氢甲烷爆炸特性研究不足,抑爆剂协同抑爆机理尚未揭示清晰。基于此,对富氢甲烷燃料亟待解决的方向和今后研究重点进行展望,为富氢天然气产业规模化发展的安全问题提供理论依据。

关键词：富氢甲烷爆炸特征参数爆燃机理爆燃防控抑爆材料

“三软”厚煤层开采覆岩多层位离层注浆减沉技术及应用

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煤炭科学技术 2024年

作者：郭文兵吴东涛郭明杰胡玉杭杨伟强王比比河南理工大学能源科学与工程学院煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心

覆岩离层注浆离层位置精准识别及保护层厚度合理确定，对防治地表沉陷、保护地表建（构）筑物具有重要意义。为了实现覆岩多层位离层精准注浆减沉，基于组合梁理论改进了离层位置判别方法，确定了覆岩多层位离层注浆充填位置；通过弹性... 详细信息

覆岩离层注浆离层位置精准识别及保护层厚度合理确定，对防治地表沉陷、保护地表建（构）筑物具有重要意义。为了实现覆岩多层位离层精准注浆减沉，基于组合梁理论改进了离层位置判别方法，确定了覆岩多层位离层注浆充填位置；通过弹性薄板理论，建立了覆岩离层注浆保护层采动岩体结构力学模型；构建了覆岩多层位离层注浆充填空间的等效模型，并根据注浆空间上位岩层和下位岩层破断规律，给出了充填空间的最小和最大总体积量；采用概率积分法并结合地表实际监测结果，评价了“三软”厚煤层覆岩多层位离层注浆效果，并对郑州矿区裴沟煤矿22151工作面开展了实例分析。结果表明：钻孔窥视验证了多层位离层注浆位置的准确性，在距煤层152.6m中粒砂岩底部和距煤层168.6m处细粒砂岩下方之间成功实施覆岩多层位离层注浆；工作面在开采厚度为7.1m时，保护层厚度为25.2m能够实现覆岩离层注浆工作的安全实施；理论计算注浆量约为9.5×104～14.7×104t，实际工程注浆量约为13.3×104t，注采比约为0.41；采用覆岩多层位离层注浆开采后，地表最大下沉值为649.8mm，大部分民房处地表最大水平变形值处于Ⅰ级损害程度内；覆岩多层位离层注浆开采地表沉陷控制效果显著，减沉率约77.91%。研究成果丰富了覆岩离层注浆理论体系，可为“三软”厚煤层综放开采覆岩离层注浆减沉设计提供技术支持。

关键词： “三软”厚煤层软硬交互覆岩覆岩离层多层位注浆保护层沉陷控制

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褐煤基硬炭微观结构调控及其储钠特性

煤炭学报 2024年第4期49卷 2086-2098页

作者：邢宝林徐巧妙曾会会冯来宏张传祥黄光许韩学锋康伟伟屈笑笑程松河南理工大学化学化工学院河南焦作454003 河南省煤炭绿色转化重点实验室河南焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003 华能煤炭技术研究有限公司北京100000

煤炭的多元化清洁高值利用对促进我国煤炭工业低碳可持续发展具有重要作用,而煤的材料化是提升煤炭清洁高效利用水平的重要途径之一。充分利用褐煤含芳环结构、原生孔隙发达、表面活性基团丰富等特点,通过高温炭化(1000~1600℃)处理华... 详细信息

煤炭的多元化清洁高值利用对促进我国煤炭工业低碳可持续发展具有重要作用,而煤的材料化是提升煤炭清洁高效利用水平的重要途径之一。充分利用褐煤含芳环结构、原生孔隙发达、表面活性基团丰富等特点,通过高温炭化(1000~1600℃)处理华亭褐煤制备出褐煤基硬炭,探究褐煤基硬炭中类石墨微晶、无定形碳与纳米孔及表面官能团等缺陷结构在高温炭化过程中的形成机制与演变规律,揭示炭化温度对煤基硬炭微观结构的影响,并通过恒电流充放电、恒电流间歇滴定及循环伏安测试等研究不同褐煤基硬炭用作钠离子电池负极材料的电化学性能,探索微观结构对负极材料电化学储钠性能的影响机制及褐煤基硬炭的电化学储钠机理。研究表明,通过调节炭化温度可实现对褐煤基硬炭中类石墨微晶、无定形碳、纳米孔、含氧/含氮官能团等缺陷结构的调控。当炭化温度为1400℃时,所制褐煤基硬炭LHC-1400富含合理层间距(0.371 nm)的类石墨微晶,兼有适宜含量的无定形碳和纳米孔等缺陷结构,其比表面积为4.92 m^(2)/g,且含有C—O、C=O、O—C=O及吡啶氮、吡咯氮、石墨氮等含氧/含氮官能团。该硬炭用作钠离子电池负极材料的可逆容量达275 mAh/g,且在0.2 A/g电流密度下可逆容量为111 mAh/g,经200次循环后容量保持率仍可达96%,展现出良好的倍率性能和循环稳定性。褐煤基硬炭优异的储钠性能与其不同微观结构所发挥的功能与作用密切相关。硬炭中合理层间距的类石墨微晶可为Na^(+)的快速嵌入/脱出提供传输通道,以插层储钠来提供容量;硬炭中的无定形碳、开放的纳米孔和含氧/含氮等缺陷结构可为Na^(+)存储提供足够的活性位点,以吸附储钠来贡献容量;而硬炭中少量封闭孔则可为Na^(+)的存储提供足够的空间,以填充储钠来提供容量。褐煤基硬炭中“吸附-插层-填充”3种储钠方式相互协同,最终实现其高效的电化学储能。

关键词：褐煤基硬炭储钠性能微观结构调控钠离子电池负极材料

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水射流辅助滚刀破岩最佳射流角度数值模拟研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：王安鑫鲁义强张盛马建宏杨战标范宏运河南理工大学能源科学与工程学院中铁工程装备集团有限公司煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心煤炭安全生产河南省协同创新中心平顶山天安煤业股份有限公司煤炭开采利用研究院

为解决传统滚刀施工过程中遇到超高强度岩石破岩效率低的问题，采用高压水射流辅助破岩成为一种有效提高破岩效率的手段。针对水射流辅助滚刀最佳破岩冲击角度的合理确定，构建了泰森多边形算法的等效晶质岩石材料的颗粒簇离散元模型，... 详细信息

为解决传统滚刀施工过程中遇到超高强度岩石破岩效率低的问题，采用高压水射流辅助破岩成为一种有效提高破岩效率的手段。针对水射流辅助滚刀最佳破岩冲击角度的合理确定，构建了泰森多边形算法的等效晶质岩石材料的颗粒簇离散元模型，采用PFC数值分析了不同射流冲击角度下裂纹数目、岩石应力和破岩比能耗等变化规律，进一步获得了射流冲击角度对滚刀破岩效率的影响规律。研究结果表明：预切缝底端是滚刀破岩过程中应力集中区域，预切缝的存在影响裂纹扩展，与无切缝相比，有预切缝的岩石破碎时峰值荷载降低了6.11%～17.60%，其长度的增加可降低滚刀荷载，但此规律随预切缝长度增加逐步减弱；预切缝长度对破岩比能耗的影响存在界限值20 mm，超过界限值后，预切缝长度对岩石破坏行为影响减弱；改变水射流冲击角度能明显改变滚刀破岩效果，破岩比能大小随射流角度的增大呈“V”字形曲线发展，在水射流冲击角度75°辅助下获得最佳破岩效果。有助于提高TBM刀具寿命，能够为硬岩地质条件下TBM刀盘结构中水射流系统和喷嘴角度合理的布置提供理论参考。

关键词：硬岩滚刀破岩水射流冲击角度预切缝破岩比能

煤矿软弱围岩锚固孔底部扩孔区锚固效果保障方法与实验

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煤炭学报 2024年第S1期49卷 108-120页

作者：贺德印刘少伟付孟雄贾后省张玮钰宋伟鹏河南理工大学能源科学与工程学院煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心内蒙古蒙东能源有限公司敏东一矿

锚固孔扩孔锚固作为增强锚杆(索)对煤矿软弱围岩巷道支护效果的技术举措，对提升煤矿软弱围岩巷道主动支护质量及安全水平发挥了重要作用，然而，扩孔施工也明显增大了扩孔位置锚固孔的尺寸，导致按照锚杆(索)常规树脂锚固施工方式进行... 详细信息

锚固孔扩孔锚固作为增强锚杆(索)对煤矿软弱围岩巷道支护效果的技术举措，对提升煤矿软弱围岩巷道主动支护质量及安全水平发挥了重要作用，然而，扩孔施工也明显增大了扩孔位置锚固孔的尺寸，导致按照锚杆(索)常规树脂锚固施工方式进行施工时扩孔区锚固剂固化及充填效果不理想等问题，显然这不利于锚固孔扩孔锚固性能的充分发挥。为明晰锚固孔扩孔锚固时扩孔区锚固问题及其影响，并寻找有效的解决途径，以确保锚固孔扩孔条件下锚杆(索)的锚固性能，采用数值模拟及实验室实验相结合的方法开展了系统研究。研究结果表明：施工过程中树脂锚固剂弯折(曲)进入扩孔区使锚索无法对它进行有效搅拌及破碎，以及扩孔位置锚固孔体积的增大使得锚固剂不能有效充满，是导致扩孔区锚固问题的主要原因；锚索拉拔模拟结果显示扩孔区锚固缺陷对锚索的锚固性能及锚固系统的失效形式有较大影响；为改善扩孔区的锚固效果，提出了锚固孔底部扩孔区锚固效果保障方法，并实验验证了该方法的有效性，实验结果表明该方法有效确保了软弱围岩锚固孔底部扩孔区的锚固效果，增强了锚索的锚固性能。本研究有效解决了锚固孔扩孔区的锚固问题，有助于煤矿软弱围岩条件下锚索高强支护能力的充分发挥，为确保锚索对软弱围岩巷道支护效果提供了技术途径。

关键词：锚杆支护锚固孔扩孔锚固效果软弱围岩锚固力提升

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基于化学链的氮转化与利用的研究进展

燃料化学学报(中英文) 2024年

作者：武婕刘大伟马晓迅徐龙西北大学化工学院碳氢资源清洁利用国际科技合作基地陕北能源先进化工利用技术教育部工程研究中心陕西省洁净煤转化工程技术研究中心陕北能源化工产业发展协同创新中心

“双碳”背景下，氮或将成为取代碳的重要元素，可完成无碳燃料氨以及其他化合物的生产。其中，氨不仅是重要的化工原料，更是良好的能源载体。化学链技术通过重新设计反应路径，将过程分解为不同空间或时间内进行的两个或多个子反应，... 详细信息

“双碳”背景下，氮或将成为取代碳的重要元素，可完成无碳燃料氨以及其他化合物的生产。其中，氨不仅是重要的化工原料，更是良好的能源载体。化学链技术通过重新设计反应路径，将过程分解为不同空间或时间内进行的两个或多个子反应，通过载体介质的反应和再生在耦合系统中实现物质和能量传递。作为一种新兴的清洁、有效能源转化手段，化学链技术近年来得到了广泛的关注。基于此，本文对化学链技术在含氮化合物合成与转化领域中的研究进行综述，概述了以Haber-Bosch工艺为基础的多相催化和光、电等外场力驱动的化学链合成氨工艺的新发展，并对其进行总结和讨论。在含氮化合物合成方面，介绍了化学链技术用于氨氧化制一氧化氮以及烷基硝酸酯为关键中间体的烷烃化学链制醇类物质的过程。最后对基于化学链的氮转化与利用面临的挑战进行了分析和讨论，以期为今后化学链制含氮化学品提供参考。

关键词：化学链含氮化合物合成氨氨氧化

CeO/CdZnS光催化剂的制备及其可见光催化产氢性能

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复合材料学报 2024年

作者：胡雅楠刘洁徐凯旋袁中强高晓明延安大学化学与化工学院陕北低阶煤清洁高效利用协同创新中心陕西省能源资源绿色高效利用现代产业学院

采用溶剂热法制备了CdxZn1-xS固溶体、CeO2/CdxZn1-xS异质结，并利用XRD、SEM、XPS等表征手段对其样品的晶型、形貌、结构、元素组成等进行了表征。可见光照射下，研究了CdxZn1-xS固溶体、CeO2/CdxZn1-xS异质结产氢性能。Cd0.3Zn0.7S异... 详细信息

采用溶剂热法制备了CdxZn1-xS固溶体、CeO2/CdxZn1-xS异质结，并利用XRD、SEM、XPS等表征手段对其样品的晶型、形貌、结构、元素组成等进行了表征。可见光照射下，研究了CdxZn1-xS固溶体、CeO2/CdxZn1-xS异质结产氢性能。Cd0.3Zn0.7S异质结的产氢速率为3.86 mmol·g-1·h-1，分别是CdS、ZnS的4.85、11.03倍。当CeO2负载比例为10%时，CeO2/Cd0.3Zn0.7S异质结具有最佳的光催化性能，产氢速率为7.89 mmol·g-1·h-1，分别是CeO2、Cd0.3Zn0.7S固溶体的40.25、2.04倍。光照下，CeO2的电子迁移到CdxZn1-xS，使得靠近CeO2的异质结界面部分带正电，而靠近CdxZn1-xS的异质结界面部分带负电，形成内电场，增强了载流子分离与迁移性能。

关键词： CeO /Cd Zn S 固溶体异质结内电场光催化产氢

数字金融、传统金融与城市群全要素生产率增长——基于金融地理空间演进视角

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农村金融研究 2024年第9期 50-65页

作者：蔺鹏孟娜娜河北经贸大学金融学院河北经贸大学京津冀协同发展河北省协同创新中心

论文利用中国八大城市群139个城市2011—2019年的面板数据,基于金融地理空间演进视角实证考察了数字金融、传统金融驱动城市群全要素生产率（TFP）增长的空间作用机制及影响效应。研究发现,地理距离和经济距离空间权重矩阵下数字金融总... 详细信息

论文利用中国八大城市群139个城市2011—2019年的面板数据,基于金融地理空间演进视角实证考察了数字金融、传统金融驱动城市群全要素生产率（TFP）增长的空间作用机制及影响效应。研究发现,地理距离和经济距离空间权重矩阵下数字金融总指数和数字金融覆盖广度均对城市群TFP增长产生强劲且显著的正向激励效应；数字金融总指数和数字金融覆盖广度均能通过缓解金融集聚程度驱动城市群TFP提升；不同类型空间权重矩阵下数字金融与传统金融对城市群TFP增长的空间效应方向和强度具有显著的时空异质性,地理距离因素影响下数字金融与传统金融易于形成相互促进的耦合协同效应,经济距离因素影响下数字金融与传统金融之间易于产生相互竞争的替代补充效应。研究结论表明,数字金融作为传统金融的技术性升级和延续性创新,能够重塑以金融集聚为核心特征的金融地理空间格局,但其依然对传统金融供给及其金融地理结构表现出较强的路径依赖性。

关键词：数字金融传统金融全要素生产率金融地理结构城市群

天然气储层裂隙中气-液两相流的流态转变条件数学模型

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煤炭科学技术 2024年第6期52卷 155-164页

作者：闫晋倪小明郭盛强何庆宏赵彦伟宋金星河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 山西蓝焰煤层气集团有限责任公司山西晋城048200

气-液两相在储层裂隙中流动时可能存在气泡流、段塞流、环雾流等流态,查明流动时流态转变条件能为气-液两相流流态形成机理研究提供依据,有助于天然气井的生产管控。根据气-液两相流不同流态的流动特点,结合连续介质控制理论和动量守恒... 详细信息

气-液两相在储层裂隙中流动时可能存在气泡流、段塞流、环雾流等流态,查明流动时流态转变条件能为气-液两相流流态形成机理研究提供依据,有助于天然气井的生产管控。根据气-液两相流不同流态的流动特点,结合连续介质控制理论和动量守恒原理,构建了气泡流-段塞流-环雾状流等流态之间转变的数学模型,确定了各流态间变化的临界条件和主控因素,通过气-液运移产出微观流动物理模拟试验验证了所建数学模型的准确性。结果表明:气-液两相在裂隙中的流态转变是气/液相的物理性质、注气通道孔径、裂隙流动通道孔径、气相流体流速、液相流体流速等因素耦合作用的结果。气泡流与段塞流能否转变主要取决于初生气泡大小、流动通道空间、液相界面波高度;段塞流与环雾流间能否转变取决于气相流体能否击碎液相流体并使之悬浮。不同流态间转变的主要控制因素不同:气泡流与段塞流相互转变的主控因素为裂隙系统的孔径,注气通道孔径越大、流动通道孔径越小,越容易发生段塞流;段塞流与环雾流相互转化的主控制因素为流体流速、气/液相流体的物理性质,气/液相对速度越大、气/液密度差越小、液相表面张力越小,越容易发生环雾流。研究成果能够为天然气储层裂隙中气-液两相流态形成机理和天然气运移产出研究提供理论依据。

关键词：储层裂隙气-液两相流流态转化流体流速气泡流段塞流环雾流

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