检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭学报 2024年第2期49卷 1161-1173页

作者：秦波涛冯乐乐邵旭中国矿业大学安全工程学院江苏徐州 221116

燃煤发电是我国能源安全的重要保障,但烟气中会排放大量CO2,同时,也会产生大量粉煤灰.利用粉煤灰矿化封存电厂烟气CO2,并将矿化产物进行综合利用,可达到大宗固废处置与CO2 长效封存的双重目的.目前,粉煤灰矿化电厂烟气CO2 技术仍存在矿... 详细信息

燃煤发电是我国能源安全的重要保障,但烟气中会排放大量CO2,同时,也会产生大量粉煤灰.利用粉煤灰矿化封存电厂烟气CO2,并将矿化产物进行综合利用,可达到大宗固废处置与CO2 长效封存的双重目的.目前,粉煤灰矿化电厂烟气CO2 技术仍存在矿化效率低、反应时间长、CO2 处理量小等不足,其对应的关键科学问题和技术瓶颈亟待解决.简要介绍了粉煤灰矿化烟气CO2 的基本原理,分析了不同反应条件对粉煤灰碱土金属离子浸出和CO2 矿化反应效率的影响机制,对比了CO2 直接矿化反应工艺、碱土金属预浸出工艺、CO2 预吸收工艺等 3种流程的优缺点,提出了包含粉煤灰碱土金属离子高效浸出、CO2 矿化反应过程强化、粉煤灰矿化CO2 智能装备、矿化效果综合评价等方面的粉煤灰高效矿化烟气CO2 技术体系,总结了粉煤灰矿化CO2 产物的物理化学性质,提出了粉煤灰矿化CO2 产物高值化综合利用的构想.最后,凝练出了粉煤灰碱土金属离子快速浸出与CO2 高效矿化特性、粉煤灰矿化CO2 大型反应器中多相混合与反应规律、粉煤灰浆液矿化CO2 产物性质的调控机制等 3个关键科学问题,指明了基础研究-关键技术与装备研发-工程应用全链条的攻关方向,为粉煤灰高效矿化烟气CO2 及产物综合利用提供了参考,对于双碳目标实现和固废综合利用具有重要意义.

关键词：电厂烟气粉煤灰二氧化碳矿化固废利用

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掘进工作面前方应力异常地-电响应特征研究

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第3期65卷 614-624页

作者：王欣宇王恩元岳建华朱国庆程德强刘晓斐李德行郑司建中国矿业大学安全工程学院徐州221116 中国矿业大学资源与地球科学学院徐州221116 中国矿业大学信息与控制工程学院徐州221116 中国矿业大学碳中和研究院徐州221116

煤矿掘进工作面前方的应力和结构异常区是煤与瓦斯突出的高发区域。为研究直流电法应用于煤体应力分布和异常区超前探测的可行性,该文开展了煤样单轴分级加载视电阻率测试试验,研究了煤样单轴分级加载过程中,视电阻率的时空演化规律;利... 详细信息

煤矿掘进工作面前方的应力和结构异常区是煤与瓦斯突出的高发区域。为研究直流电法应用于煤体应力分布和异常区超前探测的可行性,该文开展了煤样单轴分级加载视电阻率测试试验,研究了煤样单轴分级加载过程中,视电阻率的时空演化规律;利用直流电法超前探技术对突出矿井的掘进工作面进行了连续跟踪探测,揭示了煤矿掘进工作面前方的应力分布与视电阻率的区域对应关系,以及应力异常区域的地-电响应特征,并与钻屑量和实际揭露情况进行了对比验证。该文研究结果表明:受载煤样的视电阻率时空演化规律与应力变化密切相关,高阻区域和视电阻率均值随应力增加呈先减少后增大的趋势,煤样的结构演变是视电阻率变化的主要原因;掘进工作面前方的视电阻率与煤体应力分布较吻合,从迎头向煤体深处,呈先降低后缓慢升高,并逐渐趋于稳定的变化趋势,能基本反映应力“三带”分布情况;当原岩应力区出现较明显的高低阻不规律分布特征时,可视为应力或结构异常区域响应信号;基于钻屑量和后期揭露发现,视电阻率划分区域与实际情况的一致性较高,表明直流电法可有效探测和识别煤岩体掘进工作面前方的应力分布和异常区域。该文研究结果不仅可为基于直流电法的煤与瓦斯突出危险区域精准超前探测提供理论依据和技术支撑,还可为拓展煤岩动力灾害超前预警提供参考。

关键词：煤与瓦斯突出直流电法探测预警应力异常灾害防控

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基于显微拉曼光谱的微塑料定量分析研究

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光谱学与光谱分析 2023年第5期43卷 1645-1650页

作者：郑丽娜冯子康韩臻李佳林冯温婷中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

微塑料在环境中分布广泛,具有潜在的健康暴露风险,开发一种准确可靠的监测方法十分必要。研究了两种基于拉曼光谱的微塑料定量分析方法。一是悬浮液中微塑料质量浓度的定量分析,通过拉曼光谱测定加入定量二氧化硅进行标定后的不同浓度... 详细信息

微塑料在环境中分布广泛,具有潜在的健康暴露风险,开发一种准确可靠的监测方法十分必要。研究了两种基于拉曼光谱的微塑料定量分析方法。一是悬浮液中微塑料质量浓度的定量分析,通过拉曼光谱测定加入定量二氧化硅进行标定后的不同浓度微塑料悬浮液特征峰强度,探究微塑料悬浮液特征峰强度与质量浓度之间的关系,结果表明微塑料质量浓度与标定后的特征峰强度具有良好的相关性(R^(2)=0.96),但此方法需要提前收集环境中的微塑料并采用搅拌与超声振荡等方法进行处理以制备测量所需的悬浮液样品,测量前需采用定标物质对悬浮液特征峰强度进行标定,以及在微塑料浓度高时无法完全悬浮所有的微塑料从而导致测量效果不佳等问题均会降低该方法的实用性。二是滤膜表面上微塑料质量的定量分析,通过气溶胶发生器产生微塑料气溶胶,并将其收集在滤膜表面,通过拉曼光谱面扫描模式测定滤膜上微塑料样品的特征峰以确定微塑料样品的存在状态,从而探究沉积在滤膜表面的微塑料气溶胶样品的峰识别频率与微塑料质量之间的相关性,结果表明微塑料气溶胶样品的峰识别频率与质量之间具有较好的相关性(R^(2)=0.95)。传统采样方法使得微塑料样品在滤膜上大面积分布且分布不均匀,以及测量区域占比太小导致较大相对测量误差(2%~6%)的出现。该研究在保持样品表面沉积密度不变的情况下采用气溶胶微浓缩技术采样,缩小样品沉积面积,减少微塑料样品的收集量,提高测量区域占比。结果表明,采用气溶胶微浓缩技术可以有效提高微塑料气溶胶样品的峰识别频率与质量之间的相关性(R^(2)=0.97),相对测量误差也降低至2%~4%。该方法不需要微塑料悬浮液制备与定标等繁琐的操作,可将空气中的微塑料直接收集到滤膜表面进行微塑料的定量分析,减少测量所需的时间,有望应用于环境中微塑料颗粒的实时监测。

关键词：微塑料拉曼光谱定量

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温度冲击效应诱导干热岩孔裂隙结构演化及损伤破坏机制

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煤炭学报 2024年第12期49卷 4855-4872页

作者：孙勇翟成丛钰洲郑仰峰唐伟王帅来永帅王宇陈爱坤中国矿业大学低碳能源与动力工程学院江苏徐州 221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州 221116

干热岩型地热能是一种清洁可再生能源,具有稳定高效、永久持续的优点,其开发的主要瓶颈是在深部低孔、低渗热储构造渗流换热裂隙通道.常规水力压裂方法在深部高应力束缚下起裂压力高,裂缝形态单一、难扩展.液氮循环冷冲击方法是通过周... 详细信息

干热岩型地热能是一种清洁可再生能源,具有稳定高效、永久持续的优点,其开发的主要瓶颈是在深部低孔、低渗热储构造渗流换热裂隙通道.常规水力压裂方法在深部高应力束缚下起裂压力高,裂缝形态单一、难扩展.液氮循环冷冲击方法是通过周期向热储注入液氮,利用液氮对热储的温度冲击效应诱导强热应力,形成复杂裂隙网络.为研究温度冲击效应对干热岩的损伤破坏机制,对干热岩进行了液氮循环冷冲击处理,测试了温度分布、孔隙结构及力学特征变化,分析了"温度冲击-孔隙发育-力学损伤"级联破坏机制,结果表明:液氮冷冲击造成干热岩温度场时空剧变,降温速率高,温度梯度大,诱导热应力最高可达 6.75 MPa;循环冷冲击过程干热岩孔隙数量增加,尺寸扩展,微、中孔增加最明显,孔隙率最高可达 10.45%,而高温差和多冷冲击次数作用下干热岩大孔及裂隙数量增加,形成裂隙网络;这进一步导致干热岩塑性增强,抗拉强度降低,最低仅 1.70 MPa,损伤阈值更小.温度冲击诱导矿物晶粒收缩,在晶粒边界产生拉伸应力,当其值超过抗拉强度,就会导致张拉裂隙产生.孔裂隙主要出现在石英晶粒边界及内部.温度是干热岩损伤的主控因素,冷冲击次数能够保证干热岩的持续损伤.矿物晶粒的热膨胀系数差异、液氮的快速降温、循环冲击的疲劳损伤作用是造成干热岩温度冲击损伤的主要原因.

关键词：干热岩增强型地热系统液氮冷冲击孔隙结构力学特征损伤机制

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基于IFM-KS模型的多层煤开采上覆岩层移动模型

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采矿与岩层控制工程学报 2024年第1期6卷 34-47页

作者：程健维盛树平冉德志马永侦中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

双系煤层条件下的重复开采使得单层开采后已经趋于稳定的岩层再次“活化”,加剧了变形破坏的影响。因此,对煤层重复开采后引起的覆岩移动规律进行研究具有十分重要的意义。基于“力学模型+几何方法”融合的IFM-KS模型,提出了适用于多层... 详细信息

双系煤层条件下的重复开采使得单层开采后已经趋于稳定的岩层再次“活化”,加剧了变形破坏的影响。因此,对煤层重复开采后引起的覆岩移动规律进行研究具有十分重要的意义。基于“力学模型+几何方法”融合的IFM-KS模型,提出了适用于多层开采条件下的岩层移动计算模型,揭示了煤层重复开采情况下岩层二次扰动后的移动变形规律。通过理论计算及UDEC数值计算方法验证了双系煤层开采情况岩层移动新模型的预测准确性。结果表明,理论计算的岩层位移结果与采用数值模拟得到的结果整体呈相同的沉降趋势,平均误差率约为15%。结合岩层移动模型计算结果,层间及上覆岩层空隙率的相关计算,与单层煤开采相比,双系煤层开采后造成的采空区空隙率变化剧烈,岩层破坏更加严重,上下采空区可通过裂隙沟通形成漏风通道。该计算模型能为类似采动件下岩层变形预计、采空区空隙率分布等提供一定的参考。

关键词：岩层移动关键层影响函数法重复开采

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“学术班主任”制度的实践与探索——以中国矿业大学安全工程学院为例

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西部学刊 2019年第4期 101-103页

作者：刘世通吕鑫中国矿业大学安全工程学院团委中国矿业大学公共管理学院

通过对中国矿业大学安全工程学院专业教授担任学术班主任实践情况的调查,对本科生"学术班主任"制度人才培养模式的成效进行了探讨,认为本科生"学术班主任"制度能够有效地提高大学生学术研究水平、科技创新能力,以... 详细信息

通过对中国矿业大学安全工程学院专业教授担任学术班主任实践情况的调查,对本科生"学术班主任"制度人才培养模式的成效进行了探讨,认为本科生"学术班主任"制度能够有效地提高大学生学术研究水平、科技创新能力,以及促进形成良好的学习风气。为进一步完善学术班主任辅导机制,要加强规范制度化建设,通过相应激励政策调动学术班主任的积极性。

关键词：专业教授学术班主任辅导机制

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超低阻呼吸防护用聚乳酸纳米纤维膜制备及长效过滤性能

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煤炭学报 2024年第4期49卷 1952-1963页

作者：朱金佗梁琛裕朱桂英王存民徐欢王亮中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学材料与物理学院江苏徐州221116

长期暴露于大气环境中高浓度的细颗粒物(PM_(2.5))会对人类的长期健康效应产生消极影响,传统空气过滤材料难以兼顾高效、低阻的防护效果,且不可降解,不仅加剧全球塑料污染,还易产生更强的微塑料危害。为此,制备了一种具有空气滑移效应... 详细信息

长期暴露于大气环境中高浓度的细颗粒物(PM_(2.5))会对人类的长期健康效应产生消极影响,传统空气过滤材料难以兼顾高效、低阻的防护效果,且不可降解,不仅加剧全球塑料污染,还易产生更强的微塑料危害。为此,制备了一种具有空气滑移效应、自供能且可生物降解的纳米纤维膜,以保障长效、低阻呼吸防护。提出两步水热法制备平均粒径49.6 nm、易分散的BaTiO_(3)电介质,同时利用“静电纺丝-静电喷雾”法将BTO纳米颗粒(BTO NPs)原位嵌入PLA纤维膜,利用BTO NPs的摩擦电效应和尺寸效应同步调控纤维膜的过滤效率和空气阻力。通过控制喷雾悬浮液中BTO NPs的浓度,探讨其与PLA/BTO纤维膜电活性、过滤性能和力学性能之间的关系。微观表征和性能测试结果表明:PLA/BTO纤维膜具有优异的电活性、过滤性能及力学性能。PLA/BTO纤维膜表面电势可高达5.9 kV,介电常数达1.20 F/m,平均输出电压高达12.4 V;得益于增强的空气分子滑移效应和电活性,PLA/BTO10纤维膜在显著降低空气阻力(低至20 Pa)的同时,对PM_(0.3)过滤效率提升了7.78%~9.05%,对PM_(2.5)过滤效率提升了2.90%~13.19%,即使在85 L/min高测试流量下仍能保证高达97.25%的PM_(2.5)过滤效率;同时,PLA/BTO纤维膜拉伸强度增幅高达60%(拉伸强度22.5 MPa),断裂伸长率增幅高达68%(断裂伸长率25%),而断裂韧性最高可提升1.3倍(断裂韧性3.6 MJ/m^(3))。因此,提出的兼具长效、低阻过滤且可降解纤维膜在呼吸防护领域具有广阔的应用前景,也为缓解废弃口罩加剧的塑料污染现状提供了一种新思路。

关键词：可降解自供能电活性过滤性能空气阻力

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PLA/ZIF-8-NS纳米纤维膜的制备及高效滤除超细颗粒物性能

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高等学校化学学报 2025年第2期46卷 163-173页

作者：王圣程王存民郝雅馨朱桂英李欣雨宋欣译张明明徐欢何新建徐州工程学院土木工程学院中国矿业大学安全工程学院中国矿业大学材料与物理学院中国安全生产科学研究院

通过微波辅助法制备了具有高比表面积的咪唑酸分子筛框架-8（ZIF-8）纳米片（ZIF-8-NS）,并将其作为纳米电介质均匀分散到聚乳酸（PLA）溶液中,通过静电纺丝技术制备了ZIF-8-NS功能化PLA（PLA/ZIF-8-NS）纳米纤维膜；研究了PLA/ZIF-8-N... 详细信息

通过微波辅助法制备了具有高比表面积的咪唑酸分子筛框架-8（ZIF-8）纳米片（ZIF-8-NS）,并将其作为纳米电介质均匀分散到聚乳酸（PLA）溶液中,通过静电纺丝技术制备了ZIF-8-NS功能化PLA（PLA/ZIF-8-NS）纳米纤维膜；研究了PLA/ZIF-8-NS纳米纤维膜的微观结构及性能.结果表明,ZIF-8-NS的加入使PLA/ZIF-8-NS纤维明显细化（平均直径253 nm）,且纤维表面粗糙度提升;PLA/ZIF-8-NS纳米纤维膜的表面电位达到10.4 k V,介电常数达到2.71,表现出优异的电荷存储能力;PLA/ZIF-8-NS纳米纤维膜对颗粒物的滤除性能优异,在85 L/min的高空气流速下对PM0.3和PM0.3～2.5的过滤效率分别达到95.57%和99.95%,空气阻力为305.3 Pa,且过滤360 min后对PM0.3仍能保持98.50%的高过滤效率;PLA/ZIF-8-NS纳米纤维膜还具有优异的抗菌性能,对金黄色葡萄球菌的抑菌率达到99.9%.研究结果表明,PLA/ZIF-8-NS纳米纤维膜在实现长效低阻颗粒物滤除方面具有巨大潜力,能够为高尘环境作业人员的呼吸健康防护提供重要保障.

关键词：聚乳酸纳米纤维膜咪唑酸分子筛框架-8纳米片界面极化长效过滤

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基于高能自由基化学活化的煤孔隙演化规律及增透机制研究

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采矿与安全工程学报 2023年第6期40卷 1335-1346页

作者：辛海会卢梁杨永良唐佐吴津峰徐泽怡张鹏程田文江中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

提高煤层渗透率是实现煤层瓦斯高效抽采、防治矿井瓦斯灾害的重要途径。针对瓦斯在煤结构微孔堆积、孔隙渗透率低的问题,提出孔壁反应性消解的煤结构扩孔增容思路,采用活化过硫酸盐生成羟基和过硫酸根等高能自由基活化消解煤有机结构,... 详细信息

提高煤层渗透率是实现煤层瓦斯高效抽采、防治矿井瓦斯灾害的重要途径。针对瓦斯在煤结构微孔堆积、孔隙渗透率低的问题,提出孔壁反应性消解的煤结构扩孔增容思路,采用活化过硫酸盐生成羟基和过硫酸根等高能自由基活化消解煤有机结构,分析了作用煤体的孔隙分布、孔容、比表面积及孔隙分形特征的演变规律,阐明了煤活性官能团及结构特征参数的变化规律,揭示了煤孔壁芳香结构反应性溶蚀的扩孔增容机制。结果表明,羟基和过硫酸根高能自由基活化作用煤体后,煤样的微孔增加主要集中在0.7nm以下的超微孔,且微孔扩孔作用显著,生成了大量的介孔和大孔,含瓦斯高阶烟煤介孔体积增长了50%以上,大孔体积增长了40%以上。随着煤阶增加,扩孔增容率显著提升,无烟煤介孔体积增长达到了578.91%,大孔体积增长达到了331.37%。煤的比表面积增大均在50%以上,同时处置后煤体分形维数D1增大,孔隙粗糙度增大,增加了孔隙宽度和孔隙连通性。煤侧链的甲基亚甲基含量降低,芳香环含量和芳香度显著增大,阐明了煤孔壁中侧链脂肪烃和低聚合度芳香环反应消解的扩孔增容机制。研究结果为活化过硫酸盐在煤层瓦斯增透抽采中的现场应用提供了理论基础。

关键词：煤孔隙分布高能自由基比表面积官能团增透机制

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煤与瓦斯突出两相流运移规律研究进展

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煤炭科学技术 2023年第8期51卷 129-139页

作者：张超林蒲静轩宋世豪严吉立陆杰中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

煤与瓦斯突出是煤矿中一种极其复杂的动力现象,主要表现为瓦斯窒息和煤粉冲击、掩埋,严重威胁煤矿的安全生产。揭示煤与瓦斯突出两相流运移规律及其主控因素,对于厘清突出发生致灾机理、指导现场防灾避灾具有重要意义。近年来,相关学者... 详细信息

煤与瓦斯突出是煤矿中一种极其复杂的动力现象,主要表现为瓦斯窒息和煤粉冲击、掩埋,严重威胁煤矿的安全生产。揭示煤与瓦斯突出两相流运移规律及其主控因素,对于厘清突出发生致灾机理、指导现场防灾避灾具有重要意义。近年来,相关学者开展了大量的煤与瓦斯突出两相流试验和理论研究,并取得了丰硕的研究成果,本文就两相流模拟试验装置及国内外学者在突出两相流领域取得的研究成果2个方面进行总结与分析。首先,系统回顾了现有的煤与瓦斯突出两相流物理模拟试验装置,对比分析了不同试验装置的关键参数及功能优势;在此基础上,深入总结了突出煤粉流的运移速度、运移形态和堆积分布特征,以及突出冲击波的形成原因、传播速度和衰减规律;最后,重点梳理了巷道结构、瓦斯压力、煤粉粒径、地应力和气体组分等因素对突出两相流的影响和控制作用。分析认为,现阶段煤与瓦斯突出两相流研究呈现出突出过程可视化、巷道结构复杂化、数据采集多元化、影响因素全面化、研究手段多样化等特点,基本掌握了突出两相流的发生机理及传播致灾规律,但在相似体系(相似准则和相似材料)的建立和完善、两相流与通风系统共存互扰机制、两相流多因素耦合致灾机理、两相流“致灾-防控一体化”研究等方面仍需进一步深入探索。

关键词：煤与瓦斯突出两相流冲击波运移规律流体力学

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