期刊,煤炭科学技术 2024年卷4期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

煤炭科学技术

主　　编：王金华

出版周期：月刊

国际刊号：0253-2336

电子邮箱：cst410@china.com

电　　话：010-84262920 84262926

邮政编码：100013

地　　址：北京和平里青年沟路5号

煤炭科学技术/Journal Coal Science and TechnologyCSCD北大核心CSTPCD

查看更多>>该刊为实用性的技术类刊物。辟有技术经验、实验研究、问题探讨、专家论坛、新产品、科技信息等栏目。是全国优秀期刊之一，第二届全国科技期刊评比获二等奖。读者对象为有关专业的科研生产设计教学管理等单位的工作者。

正式出版

收录年代

高位定向长钻孔水力输送对接筛管护孔技术研究

张金宝

255-264页

查看更多>>摘要：保障高位定向长钻孔在工作面回采过程中的稳定抽采是实现"以孔代巷"的前提,而采用筛管完孔是维持钻孔稳定的有效护孔措施.为了实现高位定向长钻孔全孔段筛管护孔的工程应用,开发了钻孔内水力输送分组筛管自主对接完孔工艺技术,配套研制了ø95 mm筛管悬挂装置、ø95 mm玻璃钢筛管、ø100 mm封堵短节、ø140 mm钻头通水堵头以及ø95 mm分组筛管对接装置,并在皖北矿区两个煤矿的不同工作面顶板高位钻孔进行了水力输送分组筛管完孔现场试验.试验结果表明:玻璃钢筛管质量轻推送阻力小,可在倾角17°～26°的钻孔内人工连接长100 mø95 mm玻璃钢分组筛管,分组筛管输送过程中水压为1.0～1.5 MPa,输送到位时水压降为0.5 MPa以下,在泵量200～390 L/min下,分组筛管水力平均输送速度可达 150～260 m/min,试验期间分组筛管输送到位时泵压变化明显,前后两组筛管对接可靠,可有效实现到位报信,成功实现ø153 mm高位定向钻孔内ø95 mm筛管的全孔段护孔,2个钻孔的筛管水力输送试验深度分别达到 501、522 m,工作面回采 120 d累计抽采瓦斯纯量分别为 139945、176139 m3.钻孔内水力输送对接筛管护孔技术为高位定向长钻孔全孔段大直径筛管护孔提供了可实现的技术解决方案,有助于保障高位定向长钻孔的瓦斯抽采效果,为煤矿井下"以孔代巷"的瓦斯治理模式革新提供技术支撑.

关键词：

高位定向钻孔筛管护孔水力输送以孔代巷瓦斯抽采

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卤代烷气体灭火剂促进-抑制瓦斯燃爆特性试验

王涛董哲盛禹淮南凡...

265-274页

查看更多>>摘要：瓦斯爆炸是严重威胁煤矿安全生产的主要灾害之一,开发高效的瓦斯抑爆技术可有效提升瓦斯爆炸事故防控水平,而其重点在于抑爆材料的作用性能.为系统研究典型卤代烷气体灭火剂对瓦斯爆炸的作用效果,采用试验测试和理论分析相结合的方法,系统研究了七氟丙烷(C3HF7)、六氟丙烷(C3H2F6)和三氟甲烷(CHF3)等典型卤代烷气体对甲烷燃爆特性的影响,分别利用 20L球形爆炸装置和自研本生灯层流火焰传播速度系统测试了卤代烷对甲烷爆炸压力参数和层流燃烧速度的作用效果.得到了爆炸压力峰值、最大升压速率、层流燃烧速度等特征参数变化规律和层流火焰形貌演化特性.结果表明:富氧工况下卤代烷随添加体积分数的增大而对甲烷燃爆过程表现出明显的促进-抑制双重作用.在化学当量条件下,仅C3HF7 对甲烷爆炸压力峰值、最大升压速率有先促进后抑制的作用,CHF3 和C3H2F6 均表现出抑制作用;3种卤代烷气体对甲烷层流燃烧速度均表现出抑制作用.在贫氧工况中,3种卤代烷气体对甲烷的爆炸压力峰值,最大升压速率和层流燃烧速度均表现出抑制作用.整体而言,C3H2F6 和C3HF7 对甲烷爆炸压力特征参数和层流燃烧速度的抑制效果优于CHF3.理论分析结果显示,富氧工况下卤代烷随掺混体积分数的增大而表现出的促进-抑制双重作用,可归因于其对体系反应过程中热释放特性的提升与其主要含F中间产物对H、O和OH等关键自由基的抑制之间的竞争结果.研究结果为瓦斯爆炸防治相关理论研究和技术开发提供一定的理论依据.

关键词：

瓦斯爆炸卤代烷爆炸抑制促爆作用爆炸压力层流燃烧速度

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Z型异质结Ag2S/AgVO3可见光催化转化低浓度瓦斯制甲醇性能研究

杨娟单启月戴俊张鸽...

275-287页

查看更多>>摘要：因缺乏合理有效的利用途径,大量低浓度瓦斯(CCH4<30%)被直接排放,研究开发低浓度瓦斯高值转化利用方法和技术对保障煤矿安全生产与减缓温室效应具有重要意义,也是实现我国"双碳"战略目标必不可缺少的部分.以低浓度瓦斯为碳源制取液体燃料甲醇被认为是其理想的利用途径之一,以清洁太阳能为驱动力的光催化技术可在室温常压下活化转化甲烷,为低浓度瓦斯低碳利用提供新途径.首先采用水热法制备AgVO3,以硫代乙酰胺为硫源,通过阴离子交换策略在AgVO3 表面原位复合Ag2S,构筑出Ag2S/AgVO3 异质结,改变硫代乙酰胺的用量可调控Ag2S复合比例.利用XRD、SEM、TEM和紫外可见漫反射光谱等对复合催化剂的微观结构进行表征分析,以体积比为1∶12的甲烷/空气混合物模拟低浓度瓦斯,系统研究了Ag2S复合比例、氧化剂用量、光照强度等对甲烷转化、甲醇产生及其选择性的影响规律,借助瞬态光电流响应谱和电子顺磁共振谱(EPR)探究了Z型异质结构Ag2S/AgVO3 对增强模拟瓦斯转化性能的内在机理.研究结果表明:所制AgVO3 呈纤维状形貌,其晶相结构为单斜相,原位复合的Ag2S呈纳米颗粒形态,其平均粒径为 60 nm,且Ag2S颗粒均匀分布于AgVO3 纤维表面.与单一AgVO3 和Ag2S相比,复合材料Ag2S/AgVO3 具有更强的光吸收性能,AgVO3 的带隙能、价带与导带电势分别为 2.08 eV、2.21 V和 0.13 V,Ag2S的带隙能、价带与导带电势分别为 0.91 eV、0.34 V和-0.57 V.与AgVO3 相比,复合催化剂Ag2S/AgVO3具有显著增强的瓦斯转化性能,可见光照射 1h最优催化剂 20%Ag2S/AgVO3 的甲烷转化和甲醇产生量为 3.10 mmol/g和 2.45 mmol/g,分别为单一AgVO3 的 1.72倍与 2.63倍,且其甲醇选择性高达78.9%;6次循环试验结果表明:Ag2S/AgVO3 具有优异的催化稳定性.能带结构分析与EPR测试结果表明:Ag2S/AgVO3 异质结遵循Z型电荷迁移机制,这不仅增强了光生电荷的空间分离,同时使其具有较强的氧化/还原能力,显著提升低浓度瓦斯定向转化制取甲醇的催化性能,为低浓度瓦斯低碳高效利用提供新思路.

关键词：

低浓度瓦斯甲醇可见光催化Z型异质结复合催化剂

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单轴压缩下松软煤体波速演化与裂隙分布特征

朱传奇王磊陈礼鹏张宇...

288-301页

查看更多>>摘要：为研究松软煤体超声波传播规律与破坏特征,选用型煤代替原煤,设定 3条波速传播路径,运用MTS岩石力学实验机、PCI-Ⅱ声发射仪开展单轴压缩条件下煤体多路径波速同步监测试验,引入各向异性指数分析波速演化规律;选定 3个横、纵向切面,采用CT扫描设备开展破坏特征观测试验,重构破坏后煤体细观几何结构,对比研究二维横纵切面裂隙分布差异性;探讨波速和三维裂隙体积的关系.结果表明:①随轴向应变的增加,平行、垂直加载方向及煤体平均波速均表现出先平稳后降低再平稳的基本规律,波速各向异性指数具有先平稳后增大再平稳的变化趋势;垂直加载方向波速最先下降,且降幅最大.②与纵向切面相比,破坏后煤体横向切面裂隙谱峰占比和裂隙分形维数均较大,裂隙密度较高,裂隙形态也较为复杂.③随裂隙体积的增大,破坏后煤体平均波速大致呈线性降低,单轴荷载作用下煤体内部裂隙扩展以平行加载方向为主,裂隙竖向线状扩展是造成各方向波速和横纵切面破坏特征差异性的主要原因.④与平行加载方向相比,采用垂直加载方向波速求得的损伤变量较大、评价煤体损伤破坏状态也更为可靠.现场采用声波评价煤体破坏状态时,将声波传播路径设置为垂直煤体受载(最大主应力)方向,有利于提高预测失稳事故的合理性.

关键词：

松软煤体损伤破坏裂隙分布各向异性指数CT扫描

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采动影响下底板岩体及巷道破坏时空演化特征分析

赵庆冲涂敏付宝杰张向阳...

302-313页

查看更多>>摘要：明确工作面底板采动应力分布规律,实现采动影响下底板岩体及巷道破坏程度的精准把握,能有效防止底板巷道的变形失稳.为此,根据极限平衡理论,构建煤岩体超前采动应力力学模型,获得支承压力扰动阶段和采空区卸压阶段底板岩体的力学分布规律,并基于压剪破坏准则及岩体卸荷损伤机制,得到底板岩体及巷道围岩破坏时空演化特征,进一步采用数值模拟进行可靠性验证.结果表明:采高增大,工作面前方煤体塑性区范围增大,超前支承压力集中系数减小;超前采动支承压力越大,底板岩体内主应力差越小,莫尔应力圆半径小,对底板的影响强度减弱,具体表现为底板岩体压剪破坏深度的减小;卸荷后底板岩体受力状态相同,岩体卸荷起点的增大,卸荷量增加,卸荷张拉破坏加剧,底板岩体塑性区呈"马鞍形";推进过程中巷道围岩塑性区发生由"椭圆形"-"蝶形"-"竖直椭圆形"时空演化特征,采动支承应力越大,巷道破坏越严重,破坏主要集中在顶板及肩角位置.设计初采高度为 3.5 m,通过布设光纤测试系统,得到采动过程中底板岩体及巷道随工作面推进变形与破坏的时空演化规律,测得底板岩体破坏深度最大为 16.7 m,巷道围岩破坏深度最大为5.2 m,巷道围岩体在整个监测期间内保持稳定,没有发生破坏性影响,满足生产安全需求.

关键词：

底板破坏巷道塑性区卸荷时空演化光纤测试

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大倾角煤层伪俯斜工作面平行四边形液压支架结构设计与运动响应

伍永平杜玉乾解盘石王红伟...

314-325页

查看更多>>摘要：液压支架是大倾角煤层伪俯斜工作面"围岩—装备"系统稳定性的核心,现有液压支架结构无法适应伪俯斜开采空间稳定性要求,严重影响了该类条件下工作面安全高效开采.以大倾角煤层伪俯斜开采工作面为研究背景,采用工程类比、结构运动学分析、数值仿真的综合研究方法,分析了大倾角伪俯斜工作面"支架—围岩"稳定性特征,并以ZY7000/22/45型液压支架为基础,发明一种新型平行四边形液压支架,进行了结构合理性设计,分析了关键构件运动学响应特征.研究表明:大倾角伪俯斜综采工作面垮落矸石非均匀填充以及矸石对支架的砸、压、推作用是影响支架稳定性的关键因素,平行四边形顶梁与底座更适应伪俯斜工作面.设计的平行四边形支架顶梁、底座及立柱排布方式为平行四边形,异形掩护梁与后连杆、油缸连杆、底座构成柔性四连杆结构.平行四边形支架立柱为主要承载结构,油缸连杆为主要运动机构,其运动特征影响因素主要为上下柱窝间距和前后连杆与掩护梁铰接位置间距,其中掩护梁与后连杆是支架位姿调控的关键,且支架运动过程中无双扭线产生.研究结果为该类条件工作面支架提供了一种选型,一定程度上保障了该类煤层的安全生产.

关键词：

大倾角煤层伪俯斜平行四边形液压支架结构设计运动响应

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500m超长工作面刮板智能输送技术研究

崔卫秀穆润青解鸿章闫世元...

326-335页

查看更多>>摘要：在中厚煤层开采领域,超长工作面智能开采是煤炭开采技术的发展趋势,而智能运输是其重要组成部分.在总结现阶段国内 400～450 m工作面智能开采中刮板运输系统问题的基础上,探索了500 m超长工作面智能刮板输送系统装机功率与运量合理匹配的方法,提出了解决 500 m超长工作面刮板运输技术难题的可行性方案.基于综采三机选型配套技术方案及 2000 kW以上高端传动系统的应用实践,研制了国产 2500 kW大功率变频一体智能传动系统,包括变频一体电机、减速器、限矩器等,关键技术、关键部件均实现了国产化.为解决因传动装置重心位置后移、中部槽槽宽参数不变,不利于端头设备顺利推移的技术难题,研究了中等槽宽配置大功率传动装置的防偏沉技术,建立了机头(尾)推移部多工况推移模型,并对推移部进行了结构优化,解决了因传动装置偏沉造成机头整体失衡、漂溜严重、推移难度加剧的问题.针对刮板链断链后,中部槽内煤量负荷较大时,液压马达难以带动、断链事故处理较为困难的问题,选用了大扭矩数字液压马达并研制了数字马达控制系统,减小了维护刮板链的工作强度.基于刮板运输设备安全运行对链条进行实时变形补偿的需求,提出了 500 m运距链条张紧控制策略,开发了运行过程中链条张紧度随负荷梯度智能调节技术,解决了 500 m运距链条弹性变形的动态补偿问题,并通过在机尾架盖板上端加装AI高清摄像仪来实现对链条运行状态的实时检测,为工作人员对链条运行状态的实时掌控提供了便利.此外,为了提高伸缩机尾对多种复杂工况的适应性,确保其在使用周期内能够伸缩自如,提出了从结构、材料、制造工艺三方面来提高伸缩机尾的强度和刚度的技术方案,并研制了液压缸防护罩、伸缩机尾滑道自动冲洗系统,进一步提升了伸缩机尾的可靠性.井下现场工业性试验表明:该设备运量与装机功率匹配合理,2500 kW变频一体智能传动系统占用空间较小、传递扭矩精准,斜推式机头(尾)推移部稳定可靠,数字液压马达处理断链问题方便省力,伸缩机尾按负荷分梯度自动张紧时未出现卡滞,保障了煤炭的安全、高效运输,为500 m超长工作面智能开采提供了技术保障.

关键词：

500m超长工作面刮板输送系统智能开采数字马达自动张紧

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钢丝绳芯输送带接头强度与预成型芯胶技术研究

张弘玉李军霞宋佳辉樊文瑞...

336-345页

查看更多>>摘要：钢丝绳芯输送带是带式输送机的牵引和运载构件,接头破坏是引起钢丝绳芯输送带故障的主要原因.为了提高输送带的接头强度和接头硫化效率,基于现有接头硫化工艺,提出了一种预成型芯胶敷设技术,以ST1600型钢丝绳芯输送带接头为研究对象,对该技术的应用进行了理论分析和试验研究.首先,建立输送带接头力学模型并进行受力分析,通过ANSYS Workbench软件研究钢丝绳水平、垂直间距不均匀性对接头强度的影响,然后,提出预成型芯胶敷设方法,通过芯胶流固耦合分析对比了填充式芯胶与三角形、梯形和半圆形芯胶凹槽对限制钢丝绳偏移的作用效果.最后,通过接头预成型芯胶硫化试验研究了该技术对输送带胶体粘合强度、接头硫化效率以及接头强度的影响.研究表明:输送带接头处钢丝绳的受力与其纵向位移有关,由于传统接头硫化作业中无法实现钢丝绳的均匀分布从而引起钢丝绳受力不均,影响接头强度,而钢丝绳水平间距相较垂直间距的变化对钢丝绳等效应力的影响尤为显著,更易引起接头钢丝绳的破坏.预成型芯胶敷设技术能够有效减少钢丝绳的偏移量,其中半圆形芯胶凹槽效果最优,水平方向减少 70%,垂直方向减少 86.9%.在相同硫化条件下,与填充式芯胶相比,三角形、梯形和半圆形芯胶凹槽硫化后的粘合强度分别提升了 1.91%、-3.51%、2.48%,半圆形芯胶与钢丝绳结合度最好;采用半圆形芯胶凹槽的预成型芯胶技术敷设钢丝绳可减少 70%作业时间,硫化后的输送带接头强度提高 5.74%.研究结果可为钢丝绳芯接头硫化工艺的改进提供理论和实践指导.

关键词：

钢丝绳芯输送带预成型芯胶硫化工艺接头强度

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矿山生态环境定量遥感监测与智能分析系统设计与实现

刘举庆李军王兴娟张成业...

346-358页

查看更多>>摘要：矿山生态环境监测与治理是国家生态文明建设和"双碳"目标下的重中之重,其信息化、智能化建设在新一代信息技术革命的助推下成为数字中国建设的重要一环,也是当下时代发展的必然趋势.然而,现有矿山生态环境监测系统仍然停留在单一专题、要素不全、基础量测、本地管理的初级阶段,无法满足现实环境中对矿山生态环境多要素、长时序、高频次监测与分析的需求.基于此,提出一种B/S架构下的矿山生态环境定量遥感监测与智能分析系统——矿山生态天眼,并详细介绍了其研发需求、技术架构、关键技术及核心功能.系统依托卫星遥感技术及其他监测手段,获取并聚合不同来源、信息丰富的矿山生态大数据,形成矿山分布一张图和数据资源服务;进而基于定量遥感反演矿山生态环境各生态参数,形成一套长时序、多要素的矿山生态监测产品,涵盖人类活动、自然地理条件和"植-土-水-气"各生态要素;在此基础上,系统提供GIS时空分析、统计分析及综合定量评价等工具集,分别实现对矿区土地利用、归一化植被指数(NDVI)等参数伴随采矿活动在空间上的变化监测,对土壤含水量、水体悬浮物浓度等生态要素历史统计值在不同时空位置和区域下的查询与可视化,对顾及多项生态因子的矿山生态环境质量综合定量评价,并最终形成矿山生态扰动与治理监测报告.矿山生态天眼的应用将服务于矿山生态环境全过程变化监测、数据管理、智能分析和决策应用,有望提高矿山生态环境监测与治理的效率和智能化水平,为推动生态文明信息化建设提供参考方案.

关键词：

矿山生态环境治理变化监测生态大数据定量遥感智能分析网络地理信息系统

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首套流化床甲醇制丙烯装置工艺优化

董国亮柳宏伟温彦博杨云斌...

359-367页

查看更多>>摘要：为了顺利完成首套流化床甲醇制丙烯FMTP工业示范装置投料试车.通过对采用大连化物所甲醇制烯烃DMTO技术、中石化甲醇制烯烃SMTO技术、神华集团甲醇制烯烃SHMTO技术和甲醇制丙烯MTP技术的同类型企业考察和技术交流,经过与FMTP工艺技术对比分析,发现原FMTP装置催化剂回收系统、三器之间催化剂循环管道、洗涤水换热系统、余热回收系统和反应器测量仪表系统在设计方面存在不足.根据同行业装置建设和运行经验,废催化剂回收系统设计改造锁斗回收系统,催化剂循环管线优化改造为提升管加法兰管帽,洗涤水换热器优化改造二甲苯清洗系统,余热回收设备优化改造蒸汽自动吹灰系统,反应器测量仪表优化改造反吹系统.经过上述工艺优化,催化剂回收系统解析气中可燃气含量显著降低,且避免催化剂粘黏结块;三器之间催化剂循环管线优化设计提升管、提升管顶部设计缓冲管加管帽,在装置运行期间三器之间的催化剂流通顺畅,反应器待生催化剂循环量、待生管温度、待生管密度、待生管压力指标接近或达到设计指标;启动二甲苯清洗系统对堵塞的换热器进行化学冲洗,换热器清洗效果明显;自动蒸汽吹灰系统投运后,余热回收系统效率显著提高;反应器仪表反吹风优化为工艺气后避免惰性组分对分离工艺影响.FMTP装置在四次试车过程中上述系统运行平稳,为装置长周期安全稳定运行奠定基础.

关键词：

流化床甲醇烯烃流化床甲醇制丙烯

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