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《煤炭学报》创刊50周年特刊

来源:《煤炭学报》2014年第8期

《煤炭学报》创刊50周年特刊,发表于《煤炭学报》2014年第8期,共有论文49篇,可免费下载论文。

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  • 作者(Author): 吴强, 朱福良, 高霞, 张保勇

    摘要:含瓦斯水合物煤体的力学性质研究,是利用水合原理防治煤与瓦斯突出的基础。以型煤试件为研究对象,利用自主研制融合瓦斯水合固化反应和三轴压缩荷载作用于一体试验装置,合成了含不同晶体类型瓦斯水合物煤体。对含不同晶体类型瓦斯水合物煤体和含瓦斯煤体进行了三轴压缩试验,获得了2种围压下含瓦斯水合物煤体和含瓦斯煤的应力-应变关系、强度等特性。基于莫尔-库伦强度准则进行拟合,得到含水合物煤体和含瓦斯煤体的黏聚力和内摩擦角。研究结果表明,煤体含水合物能够提高刚度和黏聚力,含II型瓦斯水合物煤体抵抗破坏能力更强,煤体含水合物的类型对煤体力学性质有不同的影响。
  • 作者(Author): 何学秋, 窦林名, 牟宗龙, 巩思园, 曹安业, 何江

    摘要:为提高煤岩冲击动力灾害的监测预警效果,采用系统的理论研究和集成创新,完善了弹塑脆性突变模型,揭示了煤岩体损伤及冲击动力破坏特征与声发射、微震、电磁辐射等前兆信息的耦合关系,提出了煤岩体冲击破坏前兆信息辨识准则与监测原理,建立了煤岩冲击动力灾害的连续监测预警技术体系,即煤岩冲击动力灾害时间上从早期综合分析预测到实时监测预警,空间上从区域监测预警到局部监测预警、点验证的时空连续监测预警,并按无、弱、中、强4级对煤岩冲击危险进行分级预测预报。应用结果表明:该技术体系可较为有效地判别和预警煤岩冲击动力灾害危险,应用矿井降低煤岩冲击动力灾害显现71%。
  • 作者(Author): 张明旭, 杜传梅, 闵凡飞, 葛涛, 蔡川川, 马祥梅, 刘松

    摘要:为分析煤中有机硫结构对微波的响应规律,采用密度泛函理论模拟研究了煤中几种典型含硫模型化合物的含硫键在不同外加能量场作用下的变化规律和断键特点,从而进一步理解其脱除机理。结果表明,外电场从0增加到0.054 4eV时,体系的总能量随着外电场的增强而逐渐增大,最高占据轨道能量EH、最低空轨道能量EL、能隙EG均随着外电场的增强而减小,电偶极矩随着外电场的增强而增加,表明外电场的加入使分子的活性和极性增加,分子中的S—S键长和S原子电荷数均随外加电场的增强而增大,各基团的谐振频率随外加电场的增强而减小,振动光谱强度也有所变化。因此,针对煤中的有机含硫结构在微波脱硫过程中,需要考虑外加能量场所导致的分子活性及极性等变化的影响。
  • 作者(Author): 邹友峰, 柴华彬

    摘要:为了给煤矿塌陷区土地的治理利用提供理论依据,对建筑荷载作用下采空区顶板岩梁的稳定性进行了分析研究。采空区顶板岩梁突变失稳过程是比较典型的偏离平衡态的非线性过程,将浅部开采老采空断裂的顶板岩梁概化为三铰拱式力学结构模型。通过力学分析,建立了顶板岩梁力学系统的总势能方程,利用突变理论,构建了采空区顶板岩梁失稳的尖点突变模型,获得了采空区顶板岩梁突变失稳的条件,并通过工程算例进行了分析和验证。研究结果表明,煤矿塌陷区地基的稳定性不仅与采动岩体受地面建筑荷载的影响程度有关,也与老采空区顶板岩层的稳定性有关。采空区顶板岩梁在地表建筑荷载扰动下,若满足稳定的条件,则顶板岩梁回转后仍然处于稳定平衡状态。否则,采空区顶板岩梁将发生突变失稳。
  • 作者(Author): 王卫军, 袁越, 余伟健, 陈旭

    摘要:针对采动影响下底板巷道围岩出现的大变形失稳及屡修屡坏的控制难题,综合现场调研、理论分析、数值计算及井下试验与实测等方法,对采动条件下底板应力的分布和传播规律及其与巷道围岩应力的关系、底板暗斜井受回采过程扰动的动态变形破坏特征、底板巷道的失稳机制及控制方法进行了系统研究。结果表明,围岩应力分布受超前支承压力在底板中传递的显著影响是底板巷道变形破坏的根本原因。在采动加卸载作用下,底板水平应力增量与垂直应力增量的异步变化引起围岩帮部的环向应力激增并破坏造成顶底板临空宽度的加大,进而导致顶板破断和严重底臌。采用高阻可让压锚索减小顶底板的临空宽度、抑制底臌大变形,提出了锚网索+注浆+底板锚索的控制方法。对江西高坑矿底板暗斜井进行了现场支护试验,围岩控制效果良好。
  • 作者(Author): 李树刚, 林海飞, 赵鹏翔, 肖鹏, 潘红宇

    摘要:为研究采动覆岩裂隙演化及其中瓦斯的运移规律,通过物理相似模拟及数值模拟发现,煤层开采后采动覆岩裂隙形态可用椭抛带来表征。基于岩层控制关键层理论,建立了考虑采高及第一亚关键层与煤层顶板间距的采动裂隙椭抛带动态演化数学模型。运用环境流体力学,传质学,渗流力学,采动岩体力学等理论,得到采动煤体应力与卸压瓦斯渗流,纵向破断裂隙区瓦斯升浮,以及横向离层裂隙区瓦斯扩散等方程,构建出椭抛带中卸压瓦斯渗流-升浮-扩散综合控制模型。分析了椭抛带卸压瓦斯抽采机理,提出相应的煤与甲烷共采技术。通过山西天池煤矿抽采卸压瓦斯的现场实践,说明采动裂隙椭抛带是卸压瓦斯的储运区,将瓦斯抽采系统布置其中,可取得良好效果。
  • 作者(Author): 谭云亮, 尹延春, 滕桂荣, 赵志刚, 田智威

    摘要:为了更好地处理瓦斯渗流中的吸附-解吸问题和复杂边界条件,Lattice Boltzmann方法(LBM)被引入到瓦斯渗流模拟研究中。给出了考虑Klinkenberg效应和吸附-解吸特性的LBM瓦斯渗流方程和建模方法,得到了2种因素对渗流的影响,模拟研究获得了煤体中瓦斯压力在时间上的演化和空间上的分布规律、不同裂隙分布对瓦斯流动的影响,对比分析了抽放压力及抽放孔布置对瓦斯抽放效果的影响等,并初步探索了煤体细观结构图像处理与LBM相结合的瓦斯渗流模拟研究新思路。
  • 作者(Author): 韩中合, 王营营, 周权

    摘要:针对基于MEA碳捕集系统对燃煤发电机组经济性影响的问题,以某600MW超临界燃煤机组为研究对象,计算了吸收剂的再生能耗,提出了碳捕集系统3种解吸热源方案:方案1是以机组第4段抽汽作为再沸器的热源;方案2是以第4段抽汽及第5段抽汽共同作为再沸器的热源;方案3是以机组新增加的抽汽段作为再沸器的热源。建立了耦合系统经济性评价指标,分析了3种方案机组的经济性。结果表明:3种方案均具有可行性,基于压力匹配原则的耦合方案3优于方案1与方案2,工况一定时,方案3的热效率分别比方案1和方案2高出2.04%,1.84%。方案3的热效率比不进行碳捕集机组热效率降低了4.76%,发电成本增加了0.154元/(kW·h)。

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