检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭学报 2022年第2期47卷 958-968页

作者：邢宝林曾会会郭晖徐冰康伟伟张传祥黄光许孙琦张宝庆河南理工大学化学化工学院河南焦作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

煤炭清洁高效转化是国家实施“碳达峰与碳中和”能源发展战略的重要内容,而煤的材料化是实现其低碳高值化洁净利用的有效途径。以自制煤基石墨为前驱体,借助高能机械球磨产生的机械力化学作用制备煤基石墨纳米片(CGNs),考察了球磨时间对... 详细信息

煤炭清洁高效转化是国家实施“碳达峰与碳中和”能源发展战略的重要内容,而煤的材料化是实现其低碳高值化洁净利用的有效途径。以自制煤基石墨为前驱体,借助高能机械球磨产生的机械力化学作用制备煤基石墨纳米片(CGNs),考察了球磨时间对CGNs微观结构的影响,并研究其用作锂离子电池负极材料的电化学储能特性,探索利用机械力化学作用制备负极材料用CGNs的可行性。研究表明,利用机械力化学作用可以从煤基石墨中剥离出富含纳米孔隙和含氧官能团等缺陷结构的CGNs,通过控制球磨时间可实现石墨纳米片微观结构的有效调控。当球磨时间为50 h时,CGNs具有由数层石墨微晶片层相互堆叠、交联而形成的三维网络结构,其石墨微晶层间距约为0.3455 nm,且富含1.5~20.0 nm的纳米孔隙和少量的含氧官能团,比表面积可达573 m^(2)/g。CGNs用作锂离子电池负极材料时表现出良好的电化学储能特性,其可逆容量最高达726 mAh/g,且具有良好的倍率特性和循环稳定性,在2.0 A/g大电流密度下的可逆容量仍可达252 mAh/g,经过200次循环容量保持率为88.1%。CGNs负极材料的锂离子存储由扩散插层电容和表面吸附电容共同控制,引入纳米孔隙和含氧官能团等缺陷结构有利于提高表面吸附电容对负极材料储能容量的贡献。为高性能石墨纳米片负极材料的研发和煤炭的材料化高附加值利用提供了新思路。

关键词：煤基石墨纳米片机械力化学作用负极材料锂离子电池电化学储能

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中国煤层气高效开发井型与钻完井技术进展

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天然气工业 2022年第6期42卷 1-18页

作者：高德利毕延森鲜保安中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室北京市102249 中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心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省454000

较之于美国、澳大利亚、加拿大等国家,中国的煤层气储层具有低地层压力、低渗透率、低含气饱和度及强非均质性等基本特征,增加了储层改造的难度,制约了煤层气单井产量与采收率的提高。为了给中国煤层气水平井工程技术发展提供借鉴与支持... 详细信息

较之于美国、澳大利亚、加拿大等国家,中国的煤层气储层具有低地层压力、低渗透率、低含气饱和度及强非均质性等基本特征,增加了储层改造的难度,制约了煤层气单井产量与采收率的提高。为了给中国煤层气水平井工程技术发展提供借鉴与支持,针对我国煤层气高效开发所面临的工程技术难题,综述了国内外煤层气水平井钻完井技术研究及应用进展,介绍了煤层气井型设计与井身结构优化、井眼轨迹控制、井壁稳定、优化完井与储层保护等一系列技术,讨论了水平井双管柱筛管完井与洗井增产、径向水平井筛管完井及磁导向钻井等新技术及其适应性,提出了地下“井工厂”绿色开发模式以及深地煤层气与煤炭一体化绿色开发之道。结论认为:①针对我国煤层地质条件与地表环境,在进一步精细化高煤阶水平井钻井与完井技术的同时,需要兼顾煤系气综合开发;②加强中—低煤阶与碎软煤层水平井钻完井技术创新研究,深入探索复杂煤层气藏高效开发模式;③针对我国深地煤矿、低品位煤矿及薄煤层等非常规煤矿绿色高效开发面临的重大技术难题,有必要积极探索地下“井工厂”与非常规能矿原位转化开发模式,力求实现深部煤层气与煤炭一体化绿色高效开发的目标;④高质量推进我国能源低碳绿色转型,既要保障国家能源安全,又要实现“碳达峰和碳中和”战略目标。

关键词：中国煤层气水平井钻井与完井钻井液与储层保护地下“井工厂” 煤层气与煤炭一体化绿色高效开发

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松软煤层钻进钻杆减重降阻机制及应用研究

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煤田地质与勘探 2024年第5期52卷 174-182页

作者：王永龙郭佳宽余在江杜康孙玉宁河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作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

施工瓦斯抽采钻孔是治理瓦斯危害的必要手段,针对松软煤层钻进因钻杆自重大引起的钻进阻力大、钻进效率低及劳动强度高等问题,提出了优化钻杆结构以减少自重并降低钻进阻力的研究思路,通过设置四翼内凹结构达到减小钻杆自重及降低钻进... 详细信息

施工瓦斯抽采钻孔是治理瓦斯危害的必要手段,针对松软煤层钻进因钻杆自重大引起的钻进阻力大、钻进效率低及劳动强度高等问题,提出了优化钻杆结构以减少自重并降低钻进阻力的研究思路,通过设置四翼内凹结构达到减小钻杆自重及降低钻进阻力的目的,并依此设计了四翼内凹刻槽钻杆,兼顾钻杆推进阻力和旋转扭矩损失,建立了钻杆钻进阻力模型,结合ANSYS数值模拟方法对四翼内凹刻槽钻杆进行强度校核分析与参数优化,研制了四翼内凹刻槽钻杆,并进行了现场工业性试验。研究表明:(1)对于100m钻孔深度,四翼内凹刻槽钻杆相对于圆状刻槽钻杆质量减轻了21.88%,在正常钻进时,四翼内凹刻槽钻杆与圆钻杆相比旋转扭矩损失降低了25.10%;与圆状刻槽钻杆相比降低了20.90%。在塌孔10m的情况下,四翼内凹刻槽钻杆钻进阻力相对于圆钻杆降低了51.44%,相对于圆状刻槽钻杆降低了43.65%。(2)对四翼内凹刻槽钻杆进行强度分析与参数优化,结果显示,在常规坑道钻机作用下,钻杆最大应力与内凹深度呈正相关,与壁厚呈负相关,壁厚对于应力的影响大于内凹深度的影响,且在内凹宽度为33mm、深度为4mm、壁厚为11.5mm时,安全系数为1.59。(3)现场工业性试验表明,四翼内凹刻槽钻杆排渣顺畅,强度可靠,钻进深度提高了18.18%,钻进效率提高了17.80%。在保证钻杆强度的前提下、通过钻杆结构创新有效降低钻杆质量,对于降低工人劳动强度、提高钻进效率和成孔率具有显著的效果,为推动复杂地层钻探技术发展提供了新的方法。

关键词：松软煤层瓦斯抽采钻杆减重钻进阻力强度校核

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基于煤孔隙构成的瓦斯扩散模型研究

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岩石力学与工程学报 2021年第5期40卷 987-996页

作者：安丰华贾宏福刘军河南理工大学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 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000

为揭示煤孔隙结构对瓦斯扩散的微观作用机制,针对煤中瓦斯赋存形态和扩散形式多样性,构建多尺度孔隙介质瓦斯传质模型;基于煤孔径分布测试结果,采用赌轮盘算法随机生成符合其空间分布概率的随机数,通过插值近似反演,获得了煤孔隙空间分... 详细信息

为揭示煤孔隙结构对瓦斯扩散的微观作用机制,针对煤中瓦斯赋存形态和扩散形式多样性,构建多尺度孔隙介质瓦斯传质模型;基于煤孔径分布测试结果,采用赌轮盘算法随机生成符合其空间分布概率的随机数,通过插值近似反演,获得了煤孔隙空间分布模型。在此几何模型基础上,利用Comsol数值软件对扩散模型进行解算,并与粒煤解吸实验结果进行对比分析。结果表明,煤的扩散能力较差,曲折因子远大于其他多孔材料,曲折因子与孔隙率关系负指数为5.5左右时模拟结果与实测结果基本一致;随孔径变化,煤内部努森系数、扩散系数不同,并在解吸过程中发生变化,煤粒内部扩散以过渡型扩散为主;由单孔隙模型解析解所得煤粒整体的扩散系数与模型所得内部扩散系数量级相同,为10-9cm^(2)/s,但随解吸进行其变化趋势有差异。

关键词：采矿工程孔隙分布扩散系数努森系数瓦斯解吸

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N_(2)/超细水雾抑制甲烷爆炸点火和火焰传播特性

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中国矿业大学学报 2023年第2期52卷 329-341页

作者：裴蓓李世梁韦双明康亚祥潘荣锟路长景国勋河南理工大学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 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003

为了提高细水雾的抑爆效果,采用定容燃烧弹和点火能精密控制仪,通过改变N_(2)/超细水雾浓度,研究了单一抑制剂和两者共同作用对甲烷/空气爆炸最小点火能、火焰传播行为及不稳定性的影响,并采用化学动力学软件对其抑爆机理进行了探讨.结... 详细信息

为了提高细水雾的抑爆效果,采用定容燃烧弹和点火能精密控制仪,通过改变N_(2)/超细水雾浓度,研究了单一抑制剂和两者共同作用对甲烷/空气爆炸最小点火能、火焰传播行为及不稳定性的影响,并采用化学动力学软件对其抑爆机理进行了探讨.结果表明:加入N_(2)/超细水雾后,甲烷/空气预混气最小点火能显著增大,爆炸超压和最大压升速率降低,压力峰值来临时间和火焰形成时间延长,火焰明显上浮,火焰胞格数量减少,马克斯坦长度增加,降低火焰传播速度的能力显著提高,说明N_(2)/超细水雾共同作用时能更好地抑制甲烷/空气爆炸初期火焰不稳定性,对火焰传播的抑制效果优于单一抑制剂,有效预防火焰加速甚至爆轰.N_(2)/超细水雾可以有效降低H·,O·,·OH等活泼自由基的生成速率峰值和摩尔分数,温度敏感性系数绝对值大幅度降低,说明二者共同作用时能有效降低预混气的爆炸敏感性和爆炸强度,有效抑制甲烷/空气预混气的点燃与爆炸链式反应的进行.

关键词：甲烷爆炸最小点火能火焰不稳定性 N2 超细水雾抑制机理

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围压对磨料空气射流破煤深度的影响研究

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煤炭学报 2021年第S02期46卷 740-748页

作者：张路路刘勇魏建平温志辉河南理工大学瓦斯地质与瓦斯治理国家重点实验室河南焦作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

考虑水力化破煤增透措施存在一定技术漏洞以及适用条件制约了水力化措施的发展,利用磨料空气射流破煤增透可以弥补水力化措施的不足。为了明确加载围压对磨料空气射流破煤深度的影响,首先在分析围压对压痕力作用效果影响的基础上,将压... 详细信息

考虑水力化破煤增透措施存在一定技术漏洞以及适用条件制约了水力化措施的发展,利用磨料空气射流破煤增透可以弥补水力化措施的不足。为了明确加载围压对磨料空气射流破煤深度的影响,首先在分析围压对压痕力作用效果影响的基础上,将压痕断裂理论推广至围压条件下的压痕断裂理论,再利用推广后的理论,建立磨料与靶体参数-压痕力-压痕大小-横向裂纹大小和深度-撞击坑的大小和深度之间的因果关系,然后考虑围压对压痕大小的影响以及压痕与煤体撞击坑深度的关系,建立破煤深度模型,进行压痕测试、撞击坑形貌测试以及破煤深度测试实验,对建立的模型进行验证。结果表明,加载围压:一方面减小煤体的弹性变形,使相同压痕力造成的压痕变小;另一方面由于压痕面的存在使得压痕面对磨料产生一个向上的作用力,减弱压痕力的作用,使压痕大小进一步减小。压痕的减小则导致撞击坑变小;围压对破煤深度影响是通过减小每一个磨料颗粒的撞击效果实现;加载围压越大,煤体形成的压痕和撞击坑越小,以至于形成较小的表面形貌粗糙度,同时形成了较小的破煤深度和质量损失。建立的破煤深度模型,可利用未加载围压煤体的破煤深度,较为准确地计算不同围压条件下的磨料空气射流破煤深度。

关键词：磨料空气射流破煤机理压痕断裂理论撞击坑表面形貌破煤深度

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矿用锚索捻距与拉伸力学性能及锚固效果关系

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煤炭学报 2023年第S01期48卷 437-448页

作者：刘少伟窦智付孟雄贾后省王宝华河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作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 郑州煤炭工业集团新郑煤电有限责任公司河南新郑451100

矿用锚索主要由多根钢绞线缠绕而成,具有可弯曲、抗破断能力强及成本低廉等优点,在煤矿巷道围岩、特别是巷道顶板稳定性控制中广泛采用。捻距是制作锚索的重要参数之一,煤矿在选取锚索时,因了解尚浅而往往忽略这一参数。为探究捻距参数... 详细信息

矿用锚索主要由多根钢绞线缠绕而成,具有可弯曲、抗破断能力强及成本低廉等优点,在煤矿巷道围岩、特别是巷道顶板稳定性控制中广泛采用。捻距是制作锚索的重要参数之一,煤矿在选取锚索时,因了解尚浅而往往忽略这一参数。为探究捻距参数对锚索拉伸力学性能与锚固效果是否存在影响,采用理论分析与室内试验相结合方法,初步厘清了捻距参数对锚索拉伸时的几何变形特征的影响,明晰了其对锚索锚固力的影响机制。基于试验获得的锚索拉伸及锚固拉拔数据,构建数值模拟模型,与井下试验结果进行对比,得到了捻距与其极限拉伸载荷、最大锚固力的关系式,获取了能够充分发挥锚索拉伸力学性能与锚固效果的最佳捻距。研究结果表明:在锚索受到拉伸时,在一定范围内捻距与延伸率的关系为负相关,与拉伸极限载荷的关系为正相关;锚索-锚固剂界面存在一定的几何匹配关系,捻距减小至其13倍公称直径时,最大锚固力随着捻距的减小而增大;综合分析锚索极限拉伸载荷与最大锚固力等因素发现,能够充分发挥锚索拉伸力学性能与锚固效果的最佳捻距范围为13~14倍公称直径。研究成果增加了锚索捻距对拉伸力学性能影响的认识,明晰了对其锚固机制的理解,为锚索制作及煤矿选取锚索提供了参考及理论支撑。

关键词：矿用锚索锚索极限载荷锚索锚固力锚索锚固效果最佳捻距

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模拟煤炭气化废水中苯酚的微生物降解

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化工进展 2023年第1期42卷 526-537页

作者：付佳谌伦建徐冰华绍烽李从强杨明坤邢宝林仪桂云河南理工大学化学化工学院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

苯酚是煤炭气化废水中一种典型的有机污染物,其处理受到广泛关注和研究。本文采用连续驯化和平板划线法从焦化废水和气化废水中筛选出两种苯酚高效降解菌株,分别命名为JHFS-1和QHFS-1;通过苯酚溶液的微生物降解实验研究了温度、pH、摇... 详细信息

苯酚是煤炭气化废水中一种典型的有机污染物,其处理受到广泛关注和研究。本文采用连续驯化和平板划线法从焦化废水和气化废水中筛选出两种苯酚高效降解菌株,分别命名为JHFS-1和QHFS-1;通过苯酚溶液的微生物降解实验研究了温度、pH、摇床转速、细菌接种量、Cu^(2+)和Mn^(2+)等对苯酚降解效果的影响,还考察了模拟煤炭气化产生的煤气洗涤水的微生物净化修复效果。结果发现:经16S rDNA基因测序和微生物学鉴定,两种菌株均为醋酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus);30℃、pH=6.0、摇床转速120r/min、接种量13%是苯酚的最优降解条件,经24h处理,苯酚降解率可达94.31%;Cu^(2+)对JHFS-1降解苯酚有一定的抑制作用,Mn^(2+)一定程度上促进JHFS-1对苯酚的降解;微生物对苯酚的降解遵从羟基化途径和羧基化途径;JHFS-1菌可有效降解煤气洗涤水中的有机污染物,其总有机碳(TOC)降解率达58.43%。

关键词：煤炭气化水污染苯酚微生物降解降解机理

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含改性氯化合物对N2/细水雾抑制LPG爆炸影响研究

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爆炸与冲击 2024年第11期44卷 169-180页

作者：裴蓓胡紫维韩谕良徐梦娇陈立伟邵翔宇河南理工大学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 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003

为了提高对液化石油气(liquefied petroleum gas,LPG)的抑爆效能,采用自主设计的半开式有机玻璃管道搭建了N2/细水雾抑爆实验平台,从爆炸超压、火焰传播速度及其峰值来临时间、火焰结构等4个方面分析含改性氯化合物N2/细水雾抑爆效果。... 详细信息

为了提高对液化石油气(liquefied petroleum gas,LPG)的抑爆效能,采用自主设计的半开式有机玻璃管道搭建了N2/细水雾抑爆实验平台,从爆炸超压、火焰传播速度及其峰值来临时间、火焰结构等4个方面分析含改性氯化合物N2/细水雾抑爆效果。结果表明:含氯化合物对表面活性剂具有选择性,KCl、NaCl和NH4Cl与脂肪醇聚氧乙烯醚(AeO9)、有机硅表面活性剂(Sicare2235)等2种表面活性剂之间的协同增效效果更优,爆炸超压峰值、火焰传播速度峰值均明显降低,且峰值来临时间明显延长;十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)仅与NaCl共同作用时抑爆效果有明显提升,与其他3种氯盐共同作用时没有增效效果甚至产生促爆现象;FeCl2与表面活性剂协同时会出现爆炸增强现象;含氯化合物与表面活性剂共同作用时,复合溶液的表面张力存在最佳值,即表面张力在20 mN/m时,抑爆效能最佳。化学动力学数值模拟结果表明:含改性氯化合物N2/细水雾能够有效降低绝热火焰温度,消耗关键自由基,中断燃烧链式反应,其抑爆的协同增效机理主要体现在N2惰化稀释、表面活性剂调控水雾粒径增加冷却效应和抑制链式反应3个方面。

关键词： LPG爆炸抑制 N2/细水雾含氯化合物表面活性剂

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B掺杂多孔碳纳米片的制备及其储锂性能

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化工进展 2024年第6期43卷 3209-3220页

作者：孙悦邢宝林张耀杰冯来宏曾会会蒋振东徐冰贾建波张传祥谌伦建张越张文豪河南理工大学化学化工学院河南焦作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 华能煤炭技术研究有限公司北京100071

负极材料是影响锂离子电池(LIBs)性能的关键因素之一,孔隙结构调控和杂原子掺杂是提高负极材料电化学性能的有效手段。以褐煤为前体,采用化学氧化法制备煤基碳纳米片(CS),再以氧化硼(B_(2)O_(3))为添加剂,得到B掺杂多孔碳纳米片(BPCS);... 详细信息

负极材料是影响锂离子电池(LIBs)性能的关键因素之一,孔隙结构调控和杂原子掺杂是提高负极材料电化学性能的有效手段。以褐煤为前体,采用化学氧化法制备煤基碳纳米片(CS),再以氧化硼(B_(2)O_(3))为添加剂,得到B掺杂多孔碳纳米片(BPCS);采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸附仪、X射线光电子能谱(XPS)等手段对CS和BPCS微观结构和用作锂离子电池负极材料的电化学性能表征与测试。结果表明,B_(2)O_(3)具有模板、造孔、掺杂三重作用,当B_(2)O_(3)用量为0.5g时,BPCS-0.5呈现三维多孔结构,比表面积为1216.20m^(2)/g,总孔容1.027cm^(3)/g,B原子含量为4.20%;BPCS-0.5的多孔结构为离子的存储和传输提供足够的空间和通道,B元素的引入增加了BPCS的表面化学活性,从而增强了储锂性能。BPCS-0.5用作锂离子电池负极材料时,在0.05A/g电流密度下首次可逆容量达826mA·h/g,且在5A/g大电流密度下可逆容量仍有143mA·h/g,循环500次的容量保持率为172%,表明该材料具有较高的储锂容量和优异的循环寿命。

关键词：褐煤 B掺杂多孔碳纳米片锂离子电池电化学性能

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