检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭学报 2024年第1期49卷 65-74页

作者：袁亮徐良骥安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232001 煤矿生态环境保护国家工程实验室安徽淮南232001

高潜水位矿区井工开采往往造成地表大面积沉陷积水,矿区生态环境发生变化,沉陷区国土资源由以土地资源为主转变为水资源为主、水土资源共存的局面。目前,采煤沉陷区水资源开发利用不充分,可再生能源开发、多能互补利用和废弃矿井抽水蓄... 详细信息

高潜水位矿区井工开采往往造成地表大面积沉陷积水,矿区生态环境发生变化,沉陷区国土资源由以土地资源为主转变为水资源为主、水土资源共存的局面。目前,采煤沉陷区水资源开发利用不充分,可再生能源开发、多能互补利用和废弃矿井抽水蓄能等方面具有得天独厚的条件和巨大发展潜力,采煤沉陷区国土空间功能也需结合现有条件重新定位与建构。在此背景下,提出高潜水位采煤沉陷区资源化、能源化和功能化利用构想。系统阐述了“三化”面临的科学问题,如采煤沉陷水域水资源量和水生态环境演变规律、地表残余变形规律;“三化”涉及的关键技术与模式,包括监测与评价技术,如“天-空-地-水-井”一体化协同监测技术体系、采煤沉陷区水生态环境调查评价方法、采煤沉陷区建设场地地基稳定性评价方法,以及治理利用技术及模式,如采煤沉陷区水生态环境修复技术模式、采煤沉陷区水资源保持与高效利用技术模式、水资源区域协调开发与高效利用技术模式、风光互补模式、制氢-合成氨-掺氨燃烧发电模式、废弃矿井抽水蓄能模式、农业用地功能构建(复垦地土壤重构)技术、建设用地功能构建(采空区注浆地基加固)技术、生态用地功能构建(地表水系重构与生态湿地建设)技术;并从产业融合、资金筹集、科技创新、区域统筹等方面提出了具体的政策建议。

关键词：高潜水位采煤沉陷区资源化能源化功能化

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防灭火喷涂材料黏附及封堵性能试验研究

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矿业科学学报 2024年第3期9卷 455-463页

作者：秦汝祥谷传尧康扬葛小丽安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001 煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心安徽淮南232001 深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232001

为改善煤矿井下巷道喷涂防灭火材料黏附性差,易开裂、易脱落及封堵效果差等问题,研制了一种以粉煤灰为骨料,普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和石膏为基料,可再分散乳胶粉(VAE)为外加剂的防灭火喷涂材料。通过单轴抗压强度实验、煤岩多相... 详细信息

为改善煤矿井下巷道喷涂防灭火材料黏附性差,易开裂、易脱落及封堵效果差等问题,研制了一种以粉煤灰为骨料,普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和石膏为基料,可再分散乳胶粉(VAE)为外加剂的防灭火喷涂材料。通过单轴抗压强度实验、煤岩多相多场真三轴动态渗流实验以及扫描电镜实验等,研究了VAE对喷涂材料的黏附性能、胶结性能、力学性能、封堵性能的影响。结果表明,加入VAE可以促进水化产物中丝状黏结桥的形成,实现黏结桥与水化产物的铆接、桥连,构成一个致密的网络结构。这不仅可以提升喷涂材料的抗开裂能力,同时增强了材料与煤结合后的黏附性能、胶结性能以及封堵性能。加入1%VAE的喷涂材料能够充分包裹住煤体,在煤体表面形成致密的涂层,有效隔绝空气与煤体接触,从而预防煤自燃,研发的材料对防治巷道顶部煤自燃具有一定作用。

关键词：可再分散乳胶粉巷道喷涂材料喷涂堵漏硅酸盐水泥硫铝酸盐水泥

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基于机器学习的煤与瓦斯突出预测研究进展及展望

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煤炭学报 2024年第2期49卷 664-694页

作者：薛生郑晓亮袁亮来文豪张玉婷安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心安徽淮南232001 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 安徽合肥230031 安徽理工大学公共安全与应急管理学院安徽合肥231100 安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001

我国煤矿安全生产形势不断好转,但煤与瓦斯突出事故仍时有发生。煤与瓦斯突出预测不仅能指导防突措施科学的运用、减少防突措施工程量,在一定程度上也可以确保煤矿工人的作业安全。机器学习(Machine Learning, ML)是一门涉及概率论、统... 详细信息

我国煤矿安全生产形势不断好转,但煤与瓦斯突出事故仍时有发生。煤与瓦斯突出预测不仅能指导防突措施科学的运用、减少防突措施工程量,在一定程度上也可以确保煤矿工人的作业安全。机器学习(Machine Learning, ML)是一门涉及概率论、统计学和计算机学等领域的交叉学科,可以挖掘突出事故和指标间的非线性关系。将机器学习用于煤与瓦斯突出预测,已得到相对广泛的关注,并随着人工智能和计算机技术的快速进步,其在突出预测领域将发挥更大作用。因此,对机器学习在煤与瓦斯突出预测中的研究进行了全面的综述,分析其在突出预测中面临的难点并展望其发展方向。首先,简述煤与瓦斯突出假说、发生机理与预测指标选择的研究现状;介绍机器学习在煤与瓦斯突出预测领域的主要研究进展,包括支持向量机(Support Vector Machines,SVM)、人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)、极限学习机(Extreme Learning Machines,ELM)和集成学习(Ensemble Learning, EL)等算法的应用,以及特征选择和缺失数据填补在数据处理等方面的创新,同时也指出了目前基于机器学习的突出预测研究面临的挑战及存在的问题,例如事故与非事故样本的不平衡、数据的指标缺失和机器学习中的小样本等;最后,展望了基于机器学习的煤与瓦斯突出预测的未来发展方向,包括改进算法性能、优化特征工程和增加样本量等。随着计算机性能的提升,有望开发出更为复杂、精准的模型,以提高对突出事故的准确预测能力。

关键词：煤与瓦斯突出机器学习突出预测特征选择

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机械化学改性对煤矸石内源重金属赋存形态及Cd，Cu和Pb吸附性能的影响

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煤炭转化 2024年

作者：于一鸣陈敏朱建明孙远周育智陈孝杨安徽理工大学地球与环境学院浙江大学台州研究院深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室

机械化学改性作为一种具有成本低、对环境友好的常用改性方法，通常以球磨方式改变固体颗粒尺寸、晶格结构达到改性的目的。通过机械化学法对煤矸石进行改性，探究机械化学改性对煤矸石结构特征、内源重金属赋存形态及Cd(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)和... 详细信息

机械化学改性作为一种具有成本低、对环境友好的常用改性方法，通常以球磨方式改变固体颗粒尺寸、晶格结构达到改性的目的。通过机械化学法对煤矸石进行改性，探究机械化学改性对煤矸石结构特征、内源重金属赋存形态及Cd(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)吸附性能的影响。结果表明：与煤矸石相比，机械化学改性煤矸石表面更加粗糙疏松，孔隙结构更明显。机械化学改性促进煤矸石内源重金属从可氧化态向弱酸提取态和可还原态转化，但其环境风险仍为低风险，具有作为环境功能材料的潜力。通过机械化学改性，煤矸石对Cd(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附性均显著提升，最大吸附量分别达到6.73 mg/g，5.69 mg/g和13.94 mg/g，并且吸附量随着溶液初始pH值（2～6）的升高而增加。机械化学改性煤矸石对Cd(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir，Freundlich和Temkin吸附等温线模型，说明该吸附过程以化学吸附为主导。此外，机械化学改性煤矸石吸附Cd(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的机理主要为络合反应和静电吸附作用。综上所述，机械化学改性有效提升了煤矸石的吸附性能，对煤矸石内源重金属赋存形态及环境风险并未产生显著影响，为煤矸石安全有效利用提供科学依据和理论支撑。

关键词：煤基固废吸附剂重金属生态风险吸附机理

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瓦斯吸附-解吸对饱水煤样力学特性及损伤机理研究

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工程地质学报 2024年

作者：杨科王长城张寨男刘文杰池小楼安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽理工大学矿业工程学院安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室

为研究不同瓦斯压力饱水煤样吸附-解吸后的力学特性与损伤机理，在实验室条件下开展不同瓦斯压力吸附-解吸下饱水煤样巴西劈裂试验，获得了不同瓦斯压力致损煤样力学损伤参数，采用声发射技术结合数字散斑探究了煤样裂纹扩展及破坏特征... 详细信息

为研究不同瓦斯压力饱水煤样吸附-解吸后的力学特性与损伤机理，在实验室条件下开展不同瓦斯压力吸附-解吸下饱水煤样巴西劈裂试验，获得了不同瓦斯压力致损煤样力学损伤参数，采用声发射技术结合数字散斑探究了煤样裂纹扩展及破坏特征，通过电镜扫描观测断口微观形貌，阐明了煤样微观劣化机理。研究结果表明：随着瓦斯吸附-解吸压力增加，煤样峰值抗拉强度和劈裂模量均呈现逐渐减小，煤体损伤参量与瓦斯压力呈线性相关。煤样的破坏模式由拉伸破坏为主过渡为剪切破坏为主，b值最大值逐渐增加，振铃计数减少。瓦斯压力越大，煤样膨胀应力和水-瓦斯劣化作用越强更容易破坏原生煤样孔隙结构，造成内部裂隙的发育、贯穿；煤样破坏呈现出宏观裂纹明显、碎片化严重的特征，断口形貌由片状结构向完全破碎结构转化。基于能量原理、损伤介质学概念定性分析煤样劣化模型，进一步揭示煤体力学性质劣化机理。研究结果可对高瓦斯松软煤层压裂卸压瓦斯安全高效抽采提供参考。

关键词：瓦斯压力吸附-解吸力学特性劣化机理裂纹扩展

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水汽在PM2.5煤尘表面异质核化凝结效果预测及喷雾降尘试验

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煤炭学报 2024年

作者：林汉毅袁亮江丙友章玉前王一凡王浩宇安徽理工大学工业粉尘防控与职业安全健康教育部重点实验室安徽理工大学安全科学与工程学院安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室

煤尘颗粒表面润湿性是制约湿式除尘效率的重要因素，煤尘颗粒表面异质核化凝结是一种无任何污染、无需考虑颗粒表面润湿性，且能有效提升煤尘颗粒被液滴捕捉效率手段，而人为干涉温湿度环境变化是激发煤尘颗粒表面核化凝结效应的必要条... 详细信息

煤尘颗粒表面润湿性是制约湿式除尘效率的重要因素，煤尘颗粒表面异质核化凝结是一种无任何污染、无需考虑颗粒表面润湿性，且能有效提升煤尘颗粒被液滴捕捉效率手段，而人为干涉温湿度环境变化是激发煤尘颗粒表面核化凝结效应的必要条件。为获得不同干涉条件对矿井呼吸性煤尘颗粒核化凝结效果的影响规律，基于颗粒核化凝结实验系统，围绕煤尘颗粒初始温度、干涉气体相对湿度、干涉气体凝结温差3个因素开展单因素规律分析和多因素正交实验。结合使用均方差赋权法、非线性回归分析法、预测效果评价指标，确定各影响因素在煤尘颗粒核化凝结效果中的权重占比，基于此构建颗粒核化凝结多元非线性回归预测模型，且评价了模型预测的准确性。基于颗粒核化凝结与喷雾协同降尘试验系统，对比分析了二者协同与单一方式对PM2.5的降尘效果。结果表明，干涉气体相对湿度对核化凝结效果影响最大，二者呈正相关性，且当干涉气体相对湿度大于70% RH时才能激发明显的核化凝结效应；干涉气体凝结温差对核化凝结效果的影响仅次于干涉气体相对湿度，凝结效果会随着温差的增大呈先下降后上升趋势；煤尘颗粒初始温度影响权重最小，对于煤尘颗粒粒径≤1 μm和>2 μm的颗粒群分别呈现正向和反向激励；基于多种方法结合构建的多元非线性回归模型的预测准确性较优，误差小，可用于量化表征一定范围内温湿度干涉条件下的矿井呼吸性煤尘颗粒核化凝结效果；利用颗粒核化凝结与喷雾协同降尘可以有效解决煤尘表面润湿性差的问题，相较于纯水喷雾的降尘效率提升了131.84%。

关键词：矿井煤尘异质核化凝结正交实验回归分析喷雾除尘效率

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低强度冲击倾向性煤岩相似材料配比试验研究

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煤炭工程 2024年第11期56卷 132-139页

作者：梁伟康华心祝李琛潘伟鹏谢宇航安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001

物理模拟试验是研究煤岩冲击地压的重要科学手段之一,研制出低强、冲击倾向性的煤岩相似材料,是冲击地压物理模拟研究的关键。针对材料性能要求,引入冲击能量指数和脆性指数,采用正交试验设计法与敏感性分析法,选取碳酸钙含量、重晶石... 详细信息

物理模拟试验是研究煤岩冲击地压的重要科学手段之一,研制出低强、冲击倾向性的煤岩相似材料,是冲击地压物理模拟研究的关键。针对材料性能要求,引入冲击能量指数和脆性指数,采用正交试验设计法与敏感性分析法,选取碳酸钙含量、重晶石粉含量、石膏水泥质量比和水含量4个因素,设计4因素5水平共25组正交配比方案。开展试样单轴压缩及声发射特征试验,得到试样应力-应变曲线和声发射演化特征并测定每组试样强度、冲击能量指数等性能参数,对比分析各试验参数在4个影响因素不同水平下的变化规律,并以冲击能量指数和脆性指数作为筛选条件挑选相似材料配比方案。试验结果表明:水含量和碳酸钙含量是制备低强度冲击强煤岩相似材料的主导因素,改变石膏水泥质量比能够调节相似材料脆性程度与强度;以冲击能量指数K_(E)≥1.5、脆性指数B_(Izhou)≥0.2为选择标准,共得到6组低强度高冲击倾向材料配比,水含量为19%~25%,碳酸钙含量为26%~32%时制备试样冲击倾向性能够满足试验要求;试样加载过程中,屈服阶段之前声发射事件不活跃,进入屈服阶段后振铃计数陡增,出现高能量破坏,屈服前后呈现“平稳过渡,急剧上升”的趋势。

关键词：冲击能量指数相似材料冲击地压脆性指数声发射

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我国煤岩动力灾害研究进展及面临的科技难题

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煤炭学报 2023年第5期48卷 1825-1845页

作者：袁亮王恩元马衍坤刘玉冰李晓亮安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心安徽淮南232001 深部煤炭开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232001 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室江苏徐州221116

随着我国浅部煤炭资源日益枯竭,煤矿开采转向深部将成为保障我国能源需求的新常态。针对深部煤炭资源开采面临的煤与瓦斯突出、冲击地压及其复合动力灾害等问题,分析了我国煤岩动力灾害机理研究进展,阐述了煤岩动力灾害评价和监测预警... 详细信息

随着我国浅部煤炭资源日益枯竭,煤矿开采转向深部将成为保障我国能源需求的新常态。针对深部煤炭资源开采面临的煤与瓦斯突出、冲击地压及其复合动力灾害等问题,分析了我国煤岩动力灾害机理研究进展,阐述了煤岩动力灾害评价和监测预警关键技术,总结了煤岩动力灾害防治和风险管控措施及技术手段,提出了煤岩动力灾害预防及研究面临的科技难题和科学研究展望:在研究手段方面,研发能真实反映现场复杂地质条件、工程条件及其多场耦合作用过程的科研仪器,发展矿山动力灾害演化模拟与再现技术,揭示煤岩动力灾害的耦合演化机制;在危险区探测方面,进一步发展基于地球物理手段的工作面动力灾害危险区超前精细探测理论与技术,研发原位条件及采掘影响下煤岩层多参量时空分布钻测与反演技术;在风险评价方面,开展深部复杂地层和采掘工程耦合条件下灾害危险性评价关键指标及智能评价方法研究;在监测预警方面,建立煤矿多灾害融合监控预警平台,实现煤矿多灾害融合监控、智能预警和安全态势的准确分析;发展煤岩动力灾害的远程精准区域防治技术,实现煤岩动力灾害的超前区域防控;研究煤岩动力灾害事故数字化应急决策理论与关键技术,实现煤岩动力灾害智能应急决策。通过理论、技术及设备等系统研究,为实现动力灾害有效防控、保障煤炭资源安全高效开采提供保障。

关键词：煤岩动力灾害演化机理风险评价监测预警防治与管控

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大宗煤基固废膏体充填材料少水化配比优化研究

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矿业安全与环保 2024年第4期51卷 146-155页

作者：陈登红秦海月李超陈冉安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 安徽合肥230031 深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232001

为解决西部采煤区固废多、处理难的问题,以宁东矿区的脱硫石膏、粉煤灰、水泥为主要原料,对原料的微观形态及少水配比的煤基固废膏体充填材料的成分进行分析,以初期流动性、脱模后7 d和28 d的抗压强度为指标进行充填材料配比优化。设计... 详细信息

为解决西部采煤区固废多、处理难的问题,以宁东矿区的脱硫石膏、粉煤灰、水泥为主要原料,对原料的微观形态及少水配比的煤基固废膏体充填材料的成分进行分析,以初期流动性、脱模后7 d和28 d的抗压强度为指标进行充填材料配比优化。设计了3因素3水平17组配比方案,建立响应面回归模型,分析单因素及多因素交互作用对少水充填材料强度和流动性的影响。研究结果表明,粉煤灰与水泥质量比是影响少水充填材料强度的重要因素,料浆质量分数是影响少水充填材料流动性的重要因素。少水配比的煤基固废膏体充填材料的最优配合比:脱硫石膏质量分数53%,粉煤灰与水泥质量比2∶1,料浆质量分数74%。波速与强度的响应关系表明,可以利用充填体的波速来预测其强度。

关键词：煤基固废少水充填膏体充填材料响应面法水化机理

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煤层气直接催化氧化制甲醇研究进展

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科技导报 2024年第12期42卷 125-142页

作者：袁亮安胜欣薛生张通赵帅博安徽理工大学安全科学与工程学院淮南232001 合肥综合性国家科学中心能源研究院合肥230031 深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室淮南232001

煤层气是煤炭生成过程伴生、共生气体,其主要成分为甲烷。甲醇是一种重要的基础化工原料和能源物质,具有绿色清洁燃烧特性和卓越运输优势。将煤矿瓦斯转化为易于储运的液态工业原料甲醇是其综合利用的一个发展方向。以甲烷为模型气体,... 详细信息

煤层气是煤炭生成过程伴生、共生气体,其主要成分为甲烷。甲醇是一种重要的基础化工原料和能源物质,具有绿色清洁燃烧特性和卓越运输优势。将煤矿瓦斯转化为易于储运的液态工业原料甲醇是其综合利用的一个发展方向。以甲烷为模型气体,总结了甲烷直接催化氧化制备甲醇的各种技术方法及其研究进展,并对今后的研究方向做了展望。

关键词：煤层气甲烷直接氧化甲醇催化剂

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