检索结果-内蒙古大学图书馆

化工进展 2021年第10期40卷 5720-5729页

作者：海玉琰何灿马瑞熊日华北京低碳清洁能源研究院北京102211 煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京100011

反渗透(RO)/纳滤(NF)膜元件在长期运行过程中会不可避免地发生膜污染,当产水水质无法满足应用指标时,就需要对膜元件进行更换。膜剖检分析是研究和确定膜污染最直观有效的方法,通过膜剖检分析及膜污染诊断可以为膜元件的日常维护、膜系... 详细信息

反渗透(RO)/纳滤(NF)膜元件在长期运行过程中会不可避免地发生膜污染,当产水水质无法满足应用指标时,就需要对膜元件进行更换。膜剖检分析是研究和确定膜污染最直观有效的方法,通过膜剖检分析及膜污染诊断可以为膜元件的日常维护、膜系统运行优化和膜性能修复提供有效依据。但是,目前对于膜剖检分析的实践及膜污染诊断研究还不系统、不全面。本文针对RO/NF膜剖检分析及膜污染诊断相关研究,介绍了膜元件剖检分析流程和各类膜污染分析方法,分析了实际应用中存在的问题,并根据膜剖检分析的意义和价值,重点综述了膜污染成分诊断、膜污染分布情况诊断、不同应用场景膜污染情况对比和不同膜材料的污染情况对比研究进展,以期为膜污染机制研究、膜污染预防控制和膜系统运行改善提供参考。

关键词：膜化学分析膜污染膜剖检反渗透纳滤

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基于传感器实时监测的矿井突水水源远程自动化监测系统

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自动化与仪表 2025年第5期 76-79页

作者：钟振成王海棠刘立国魏世荣煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京低碳清洁能源研究院国家能源投资集团有限责任公司国能神东煤炭集团有限责任公司

针对矿井突水水源监测数据采集效率低、全面性差的问题，设计基于传感器实时监测的矿井突水水源远程自动化监测系统。传感器实时监测网络采集矿井水的液位、压力、流量等水文信息，并通过PLC监测主站和工业以太环网传输至地面远程监测... 详细信息

针对矿井突水水源监测数据采集效率低、全面性差的问题，设计基于传感器实时监测的矿井突水水源远程自动化监测系统。传感器实时监测网络采集矿井水的液位、压力、流量等水文信息，并通过PLC监测主站和工业以太环网传输至地面远程监测中心，采用回声状态神经网络算法对传感器采集的监测数据进行处理和分析，实现矿井突水水源的自动化监测和预警，并通过用KingView组态软件设计人机界面，实现采集及监测数据的实时显示、报警处理等。实验结果表明，该系统采集节点可以全面覆盖矿井突水风险点，实现精准全面的监测数据采集，同时实现矿井突水水源的自动化监测，并以可视化形式展现具体矿井突水水源位置信息。

关键词：传感器实时监测矿井突水水源远程监测自动化回声状态网络

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神东矿区天然矿物中的氟化物浸出规律研究

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煤炭科学技术 2023年第2期51卷 436-448页

作者：张海琴包一翔唐佳伟曹志国蒋斌斌李杰李井峰刘兆峰国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102209 北京低碳清洁能源研究院北京102209 国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司内蒙古鄂尔多斯719315

随着神东矿区煤炭开采向深部转移,矿井水中氟化物超标问题凸显,因此研究氟化物的主要来源对控制矿井水中的氟化物浓度具有重要的意义。为证明天然含氟矿物是矿井水中的氟的主要来源,深入了解天然含氟矿物在矿井水中的浸出过程,以神东矿... 详细信息

随着神东矿区煤炭开采向深部转移,矿井水中氟化物超标问题凸显,因此研究氟化物的主要来源对控制矿井水中的氟化物浓度具有重要的意义。为证明天然含氟矿物是矿井水中的氟的主要来源,深入了解天然含氟矿物在矿井水中的浸出过程,以神东矿区为对象,分析了不同深度矿井水中的水质变化规律,研究了不同深度矿物中的氟化物变化,并讨论了天然含氟矿物在矿井水中的氟化物浸出规律。研究结果表明,当煤炭开采深度大于120 m时,矿井水中氟化物浓度超过地表III类氟化物标准值,并且含氟矿物在天然矿物中的比例增大。通过对矿井水中阴阳离子成分分析,认为矿井水中氟化物主要来源于煤炭开采深部含氟矿物的浸出。研究不同水岩作用条件下含氟矿物浸出规律发现,提高水岩作用强度,可以加速含氟矿物中氟化物的浸出;当岩水比例增大(大于1∶50)时,部分含氟矿物的氟浸出浓度大于1.0 mg/L;特别在酸性或碱性条件下,由于离子交换作用和溶解平衡机制,含氟矿物中难溶性氟化物发生浸出。综上所述,在一定的水岩作用环境中,天然含氟矿物中的氟化物浸出,可导致矿井水中氟化物浓度超标(大于1.0 mg/L),这一结论为在复杂地质条件下精确管控天然矿物的氟化物浸出提供了重要指导。

关键词：矿井水天然含氟矿物氟来源氟化物浸出矿井水污染

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亲水和疏水改性膜的抗结垢和润湿能力的对比

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化工进展 2023年第8期42卷 4458-4464页

作者：李雪佳李鹏李志霞晋墩尚郭强宋旭锋宋芃彭跃莲国能神东煤炭集团有限责任公司煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室陕西榆林719315 北京工业大学环境与生命学部北京100124 北京低碳清洁能源研究院北京101303 煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102208

膜蒸馏过程受料液盐度的影响较小,可以处理高矿化度的矿井水,但膜污染和润湿制约其工业化应用。本文首次全面比较了两种商业化的疏水膜,即平板聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏氟乙烯(PVDF),以及分别进行亲水和疏水表面改性后制备的PVA-PAA/PTFE... 详细信息

膜蒸馏过程受料液盐度的影响较小,可以处理高矿化度的矿井水,但膜污染和润湿制约其工业化应用。本文首次全面比较了两种商业化的疏水膜,即平板聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏氟乙烯(PVDF),以及分别进行亲水和疏水表面改性后制备的PVA-PAA/PTFE和Teflon/PVDF两种复合膜,在直接接触式膜蒸馏(DCMD)中浓缩饱和硫酸钙溶液时的结垢和润湿程度。重点分析了两种基膜和复合膜的结垢和润湿机理,探讨它们在矿井水浓缩中的应用潜力和最佳膜结构。实验结果显示,饱和硫酸钙浓缩过程中,膜表面结垢是主要影响因素,PTFE膜和PVDF膜尽管膜微观结构差别巨大,但抗结垢能力接近;Teflon/PVDF复合膜因其表面有滑移特性而表现出完美的抗结垢性能,PVA-PAA/PTFE复合膜尽管有致密的亲水表面,抗结垢能力并不强。

关键词：矿井水膜蒸馏亲水改性疏水改性结垢润湿

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基于井下生态保护的煤矿职业健康防护理论与技术体系

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煤炭学报 2021年第3期46卷 950-958页

作者：顾大钊李全生煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102209 国家能源投资集团有限责任公司科技部北京100011 北京低碳清洁能源研究院北京102209

职业健康是人类社会发展过程中的焦点问题。煤矿采掘活动伴生的粉尘、尾气、噪声等恶化了井下生态环境。由于井下空间有限,仅靠人工通风难以快速将污染空气稀释至清洁空气的标准,对人员健康等均有不同程度的损害,甚至引发尘肺病。针对... 详细信息

职业健康是人类社会发展过程中的焦点问题。煤矿采掘活动伴生的粉尘、尾气、噪声等恶化了井下生态环境。由于井下空间有限,仅靠人工通风难以快速将污染空气稀释至清洁空气的标准,对人员健康等均有不同程度的损害,甚至引发尘肺病。针对煤矿生产过程中尘肺病防治难,且从业人员众多的问题,分析了我国尘肺病治理现状;以煤矿井下生态保护为基础,系统分析了采掘过程中产尘途径和井下人员工作及设备运行环境,阐释了井下生态的概念及内涵,提出了以开发前规划、开发中保护、开发后利用为内涵的煤矿井下生态全生命周期保护利用理念;形成了以采掘源头降尘、除尘,扩散过程控尘及增强人员有效防护的"源头控尘-扩散降尘-有效防护"的系统防护模式;建立了基于开采源头减尘、降尘的煤矿开采规划布局及开采工艺优化的井下生态保护与高可靠、轻量化、智能化个体防护装置有机结合的煤矿职业健康防护技术体系。提出了基于源头减尘降尘的煤炭开采布局、煤层高效注水增润、高效环保抑尘降尘剂、干式高效过滤除尘、液压支架架间局部密闭隔尘、采煤机尘源自动跟踪喷雾降尘、难密封尘源高效捕收,综掘机气液联动吸风喷雾降尘等煤矿井下生态保护关键技术。

关键词：职业健康井下生态保护煤矿粉尘尘肺病智能化个体防护

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低浓度聚丙烯酰胺含量的检测及溶液离子的影响

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工程科学学报 2024年第6期46卷 1012-1023页

作者：饶博邹文杰赵伟余可馨北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102211 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

处理后选矿废水中残余的聚丙烯酰胺(PAM)影响回水水质及其回用,本文为建立一种低检出限的低浓度PAM快速检测方法,在190~300 nm波长范围内建立了4种类型及分子量不同PAM的紫外吸收光谱,研究了不同浓度K^(+)和Ca^(2+)对PAM浓度检测的影响... 详细信息

处理后选矿废水中残余的聚丙烯酰胺(PAM)影响回水水质及其回用,本文为建立一种低检出限的低浓度PAM快速检测方法,在190~300 nm波长范围内建立了4种类型及分子量不同PAM的紫外吸收光谱,研究了不同浓度K^(+)和Ca^(2+)对PAM浓度检测的影响,并通过原子力显微镜(AFM)分析了PAM分子构象的变化.结果表明,4种类型的PAM峰值吸光度均在波长194 nm处测得,PAM浓度与吸光度之间具有强线性关系(R^(2)>0.98),检出限均低于0.1 mg·L^(-1),但PAM类型影响其浓度与吸光度的线性关系.随着K^(+)和Ca^(2+)浓度的增加,PAM溶液吸光度特征峰的强度逐渐降低并降速减缓,最大吸收波长不断红移,分别沉积在二氧化硅和金基底的APAM-3与CPAM-12的表面形貌粗糙度分别随K^(+)和Ca^(2+)浓度的增加而增大,说明PAM分子链在溶液中的构象逐渐变卷曲,使紫外光谱特征吸收峰的峰值降低,10、100 mmol·L^(-1) K^(+)与1、10 mmol·L^(-1) Ca^(2+)对PAM构象变化的影响程度基本相同.本研究实现聚丙烯酰胺的快速定量检测,对开展选矿水处理中聚丙烯酰胺的迁移规律研究具有重要意义.

关键词：紫外分光光度法聚丙烯酰胺浓度检测溶液离子原子力显微镜(AFM)

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“煤炭绿色开采科技创新与工程实践”专题

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中国矿业 2025年第3期34卷 112页

作者：张村李晓斌中国矿业大学(北京)能源与矿业学院国际先进材料学会《Journal of Geophysics and Engineering》编辑部《Sustainability》编辑部国家能源集团北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室中国煤炭学会碳中和科学与工程专业委员会《采矿与岩层控制工程学报》编辑部《Natural Resources Research》编辑部

编者按煤炭作为我国能源体系的基石，在国家能源安全保障中发挥着不可替代的战略作用。作为全球最大的煤炭生产国和消费国，煤炭工业不仅承担着我国能源供应“压舱石”的历史使命，更在新能源体系构建的过渡期发挥着重要的稳定支撑作用...

编者按煤炭作为我国能源体系的基石，在国家能源安全保障中发挥着不可替代的战略作用。作为全球最大的煤炭生产国和消费国，煤炭工业不仅承担着我国能源供应“压舱石”的历史使命，更在新能源体系构建的过渡期发挥着重要的稳定支撑作用。然而，煤炭开采和利用也带来了一系列环境问题和社会问题，包括矿井水资源破坏、地表塌陷、土地损毁和生态环境恶化等。随着全球气候变化问题的加剧和“双碳”目标的推进，我国正在积极推动煤炭行业向绿色低碳方向转型，煤炭绿色开采和资源高效利用将是我国煤炭行业发展的必然趋势。基于此，中国矿业大学（北京）张村副教授、国家能源集团北京低碳清洁能源研究院李晓斌博士联合《中国矿业》杂志社共同邀请高校、企业、科研院所等聚焦煤矿减损开采与生态修复技术、采煤沉陷区治理技术、保水开采、新型注浆充填技术、煤炭开采水资源保护与利用技术、煤基固废处置、废弃矿井资源化利用等煤炭绿色开采技术进行了研究，集中刊登发表，以飨读者。

关键词：

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西部矿区煤水协调开采物理与情景模拟实验研究

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煤炭学报 2021年第2期46卷 638-651页

作者：曹志国张建民王皓张国军张文忠煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102209 北京低碳清洁能源研究院北京102209 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077

针对西部煤炭主产区矿井水保护利用技术难题,以煤水协调开采为基本原则,自主设计了包含实验材料配制系统、模型框架加载系统、水压控制系统、柔性隔离层注浆控制系统、数据采集系统等5部分组成的煤水协调开采物理模拟实验平台;研制出由... 详细信息

针对西部煤炭主产区矿井水保护利用技术难题,以煤水协调开采为基本原则,自主设计了包含实验材料配制系统、模型框架加载系统、水压控制系统、柔性隔离层注浆控制系统、数据采集系统等5部分组成的煤水协调开采物理模拟实验平台;研制出由骨架结构物和胶结物组成的相似材料,其中骨架结构物用于调控相似材料弹性模量,胶结物用于调控相似材料整体强度,经检验,所研制材料的力学和渗流特性均满足相似模拟实验的基本要求;以西部宁东煤田麦垛山煤矿2号煤首采区为研究对象,开展了煤水协调共采物理相似模拟实验研究,工作面回采3~5个周期来压步距后,通过对隔水层进行注浆改造或压裂处理,分析煤水协调开采过程中导水裂隙带高度演化特征、7个测点水流变化情况以及顶板破断特征,研究表明:隔离层压裂改造位置应位于超前基岩顶板扰动范围之外,隔离层注浆改造应在岩层充分压实后(3~5个周期来压后)进行,采用压裂和注浆封堵相结合的工艺手段,隔离了“地下水”向下渗流通道,可以实现地下水原位保护。模拟研究了4种工况条件下人工隔水层的保水作用,首先对2号煤首采区上覆含(隔)水层系统进行数值概化,建立研究区地下水系统数值模型;然后利用矿区水文监测孔的水位数据对模型参数进行校核,获得最终含水层参数、模拟期水均衡项以及流场信息;最后结合区内用水情况、地下水开采现状,设置2号煤实际开采条件下工作面布置与回采方案,利用参数校核后的模型对研究区地下水水位和流场进行情景模拟分析,结果表明:人工隔离层建造位置越靠下,隔水效果越显著。

关键词：西部矿区煤水协调开采导水裂隙带隔离层压裂隔离层注浆改造

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煤矿地下水库岩石堆积效应对矿井水悬浮物去除规律研究

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煤炭科学技术 2024年第12期52卷 352-361页

作者：蒋斌斌李井峰马力强吴敏苏琛李吉辉国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102209 北京低碳清洁能源研究院北京102209 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

煤矿地下水库为煤炭开采过程中保障水资源的合理利用开辟了一条有效的技术途径。笔者以神东矿区大柳塔煤矿地下水库岩石和矿井水为研究对象,结合矿井水悬浮物去除模拟试验、计算流体力学–有限元分析耦合仿真模拟等研究手段,量化了岩石... 详细信息

煤矿地下水库为煤炭开采过程中保障水资源的合理利用开辟了一条有效的技术途径。笔者以神东矿区大柳塔煤矿地下水库岩石和矿井水为研究对象,结合矿井水悬浮物去除模拟试验、计算流体力学–有限元分析耦合仿真模拟等研究手段,量化了岩石堆积效应对水体悬浮物去除的影响规律。结果表明:岩石堆积环境能改变矿井水流态特征,产生明显的回流区和低速区,从而延长悬浮物沉降距离,减弱水流的扰动,创造类自由沉降环境;在一定范围内,悬浮物浓度随沉降时间和距离的增加而逐渐减小,第6 m出水口的悬浮物质量浓度为20 mg/L,比初始浓度降低95.7%,且悬浮物稳态沉降时间为5 h,浊度为60 NTU,远小于空白模拟试验的9 h和350 NTU;沉降后悬浮物颗粒的平均径由14.99μm减小到2.02μm,比表面积由12.30 m^(2)/g增加到15.75 m^(2)/g;地下水库对悬浮物的去除作用主要包括过滤作用、沉降作用和吸附作用,使悬浮物沉降时间更短、效果更佳。该研究为煤矿地下水库出水水质特征预测和淤积防控提供理论依据。

关键词：煤矿地下水库悬浮物沉降岩石堆积效应仿真模拟流态分布特征

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考虑垮落岩体应变硬化特性的采场覆岩破坏特征研究

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煤炭科学技术 2022年第3期50卷 46-52页

作者：张广超陶广哲曹志国赵勇强徐祝贺李友左昊无山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102209 北京低碳清洁能源研究院北京102211

煤炭开采引起的覆岩运动、变形和破坏直接影响地下水库的储水库存与水源补给能力,为了科学精确化计算地下水库库容,有必要考虑采空区垮落岩体在渐进压实过程中体现出的应变硬化力学特性对采场覆岩“两带”高度分布特征的影响作用。以李... 详细信息

煤炭开采引起的覆岩运动、变形和破坏直接影响地下水库的储水库存与水源补给能力,为了科学精确化计算地下水库库容,有必要考虑采空区垮落岩体在渐进压实过程中体现出的应变硬化力学特性对采场覆岩“两带”高度分布特征的影响作用。以李家壕煤矿为工程背景,基于垮落岩体在压实过程中体现出的应变硬化力学特性,采用双屈服模型和提出的反演计算方法对采场覆岩破坏特征进行研究,推导得出垮落岩体应力表达式,分析其影响因素,提出了数值仿真计算方法,并采用理论分析与现场实测等研究手段揭示了垮落岩体应变硬化特性对采场覆岩“两带”发育规律的影响作用。研究结果表明:(1)随着应变的增加,垮落岩体的应力先缓慢增大,当达到某一临界应变后,应力呈近似指数型快速增长;且随着碎胀系数的增加,应力呈现指数型增长所对应的临界应变亦随之增大。(2)基于FLAC^(3D)内置的双屈服模型,并提出了盖帽压力与材料特性的反演计算方法,实现了采空区垮落岩体应变硬化特性的仿真计算。(3)模拟结果表明,当考虑垮落岩体的压实和支撑作用时,顶板岩层运动范围和程度降低,引起的塑性区破坏范围亦随之降低,垮落带高度为15 m,减少16%,断裂带高度为65 m,减少13.3%,并基于现场实测结果,验证了上述仿真计算方法的可行性。

关键词：应变硬化垮落带断裂带地下水库覆岩破坏

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