期刊,煤炭科学技术 2022年卷9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

温度冲击作用对无烟煤甲烷吸附-解吸特性影响的试验研究

阎俞佐康健婷郑亚炜晏嘉欣...

93-103页

查看更多>>摘要：无烟煤具有甲烷吸附性强解吸率低的特点,为了提高无烟煤中煤层气的抽采效率,选用温度冲击作为改性方法.采用SN-GDCJ-150高低温冲击试验箱对无烟煤样进行了温度冲击改性试验,试验方案为4因素4水平组成的16组正交试验方案.所选取的4因素4水平为高温温度50、100、150、200℃;低温温度-10、-30、-50、-70℃;作用时间10、30、50、70 min;循环次数1、3、5、7次.将正交试验方案中各试验方案的高温温度和低温温度的温差与试验所用的高低温冲击试验箱的温度转化时间(10 s)相除,得出各试验方案所对应的升降温速率,以便进一步分析温度冲击改性试验中升降温速率(温差)、高低温作用时间、循环次数对无烟煤甲烷吸附-解吸特性的影响规律,并从表面特性和孔隙结构方面研究其机理.研究结果表明:温度冲击改性样与无烟煤原样相比,在不同水平的升降温速率、作用时间和循环次数作用下,无烟煤对甲烷的最大吸附量均减小,Langmuir压力均增大,最大解吸量和扩散系数均增大,且影响效果的顺序为:升降温速率>作用时间>循环次数.温度冲击改性样与无烟煤原样相比,在表面特性方面,煤-水接触角减小,表面能增大,极性含氧官能团(—OH)数量增多,甲基(—CH3)和亚甲基(—CH2)数量减小;在孔隙结构方面,孔隙发育明显,微孔数量减少,平均孔径和孔容增大,比表面积减小.

关键词：

无烟煤温度冲击改性甲烷吸附/解吸表面官能团表面能孔隙结构

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不同升温速率下烟煤的低温氧化放热特性研究

张嬿妮王安鹏侯云超舒盼...

104-113页

查看更多>>摘要：煤自燃是威胁开采、储存和利用过程的重要因素之一,而煤在低温阶段的氧化放热反应也是导致煤自燃的主要因素.为了研究烟煤在低温条件下的放热特性,选取3种不同变质程度的烟煤进行研究,煤样分别为曹家滩(CJT)的长焰煤、大佛寺(DFS)的不黏煤和东滩(DT)的气煤.采用微量热仪(C80)实时监测煤样在30～300℃温度区间内升温过程中的热流变化,从而探究不同烟煤低温氧化过程的热流变化规律以及放热情况,得到低温氧化过程的分段热流特征以及相应的数学模型.为了进一步研究升温速率对烟煤放热特性的影响,试验分别设置在0.2、0.4和0.6℃/min的不同升温速率下进行,通过热流模型和热量公式建立判定自燃倾向性的指数γ,从而分析不同升温速率对烟煤低温氧化过程放热特性和煤自燃倾向性的影响规律.结果表明:烟煤低温氧化分为了吸热、缓慢放热、加速放热和快速放热4个阶段,随着升温速率的升高,特征温度点有着向后推移的趋势,放热量呈现减小的趋势,3个放热阶段的放热量占比没有明显变化,约为1％、30％、70％.并且发现升温速率越低,活化能值越小,煤自燃倾向性指数γ值变大.通过研究烟煤的放热特性和不同升温速率对烟煤放热特性的影响,能够对烟煤氧化放热情况有着更清晰的认识,从而针对性的研究防灭火材料,对煤自燃的预防和治理作出相应的贡献.

关键词：

煤自燃烟煤微量热仪低温氧化升温速率放热特性自燃倾向性

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大采高工作面截割可吸入煤尘监测与降尘方法改进

庞杰文郝永江梁磊谢建林...

114-120页

查看更多>>摘要：为掌握大采高工作面截割可吸入煤尘的产尘特征,并改进工作面降尘措施,以山西临汾某矿6 m大采高工作面为例,分别在采煤机前后滚筒附近布置煤尘监测点,采用SidePak AM520i型个体暴露粉尘仪测量顺风情况下和逆风情况下大采高工作面PM10,PM5,PM2.5的粉尘质量浓度,同时采用JZYW—200B界面张力仪和JY-PHb接触角测定仪分别对不同浓度的矿用尘克(C&C)系列除尘剂进行了表面张力测试和湿润性测试,选取了合理浓度的除尘剂作为工作面降尘用水,降低了大采高工作面截割可吸入煤尘的浓度.研究结果表明:采煤机上风侧滚筒处PM10粉尘质量浓度平均为561～577 mg/m3,PM5粉尘质量浓度平均为489～495 mg/m3,PM2.5粉尘质量浓度平均为231～242 mg/m3,下风侧滚筒处PM10粉尘质量浓度平均为609～614 mg/m3,PM5粉尘质量浓度平均为508～522 mg/m3,PM2.5粉尘质量浓度平均为245～256 mg/m3;无论顺风还是逆风,下风侧滚筒处的PM10,PM5粉尘质量浓度波动范围较大,而PM2.5粉尘质量浓度波动范围较小,下风侧滚筒处的PM10,PM5,PM2.5粉尘质量浓度大于上风侧滚筒处的;顺风时上风侧滚筒处的PM10,PM5,PM2.5粉尘质量浓度低于逆风时的,逆风时下风侧滚筒处的PM10,PM5,PM2.5粉尘质量浓度大于顺风时的;浓度为0.1％时矿用尘克(C&C)系列除尘剂溶液表面张力为33.2 mN/m,接触角为34.27°,相比矿井水,其表面张力降低了43.82％,接触角减小了53.86％,具有良好的湿润性,在工作面进风巷安装表面活性剂添加装置,将其作为工作面降尘用水,工作面截割煤尘可吸入煤尘的降尘效率可达48.37％～53.91％,呼吸性粉尘的降尘效率可达39.57％～45.11％.

关键词：

大采高工作面截割煤尘可吸入粉尘降尘表面活性剂

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低效煤层气井多次压裂增效开发技术研究

姚红生杨松刘晓申建...

121-129页

查看更多>>摘要：延川南煤层气田经过6年多开发实践,认识到储层改造体积小导致的缝控储量规模不足是煤层气井低产主因之一.气田呈现出低效井井数占比高、贡献产量小的生产特征.为改善气田开发形势,急需开展低效井增效开发技术攻关.理论研究表明,水平应力差异系数(K)越小,水力压裂越易形成复杂缝网;压裂施工产生的诱导应力能够改变储层应力状态,降低K值;多次压裂施工能够多次诱导储层主应力重定向,有助于低渗煤层形成复杂缝网系统.以鄂尔多斯盆地东南缘延川南煤层气田稳产期短、剩余储量丰富的低产气井为研究对象,开展以梯次提高排量、逐渐增大前置液量、组合加入支撑剂为主要特征的多次压裂增效开发技术现场试验.应用后,监测的裂缝缝长是单次施工产生的缝长3倍以上,裂缝形态由单一裂缝转向复杂缝网,有效扩大储层改造体积;通过多次组合加砂实现缝网有效支撑,在深部煤储层建立高效导流通道.复产后,试验井气液平均日产出量分别提高5倍、7倍,评估最终可采储量增加5倍左右,提高煤层气单井产量和最终采收率,实现低效煤层气井高效治理,增产效果显著.在随后推广应用的22口煤层气井中,实现单日平均产量和最终累计产量的双突破,证实多次压裂增效开发技术能够提高深部煤储层的缝网复杂程度并实现有效支撑、高效导流,是剩余储量丰富的低产老井行之有效的治理举措.

关键词：

深部煤层气延川南区块低效井多次压裂诱导应力增效开发

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川南宜宾地区煤层气资源潜力及有利区优选

喻廷旭金涛罗勇尹中山...

130-137页

查看更多>>摘要：川南宜宾地区上二叠统煤层气勘探近年来在局部取得突破,优选出该区煤层气有利区从而推进煤层气大规模商业开发任务紧迫,基于煤田钻孔煤层厚度和瓦斯含量等数据,结合页岩气、煤层气勘查的岩心、测井、试井、现场解吸和分析测试等资料,对该区煤层气地质条件、煤层气资源潜力进行了综合评价,并选用煤层埋深、顶底板岩性、厚度、含气量、煤层集中度、煤体结构等地质参数,利用加权求和法进行煤层气有利区优选,结果表明:该区煤层总厚度3.61～10.02 m,平均6.05 m,受沉积环境影响,西部宣威组煤层垂向分布较为集中,东部龙潭组煤层垂向分布较为分散,宣威组C7,C8煤层较集中,为该区煤层气开发主力煤层;煤储层宏观煤岩类型以光亮-半亮型为主,储集空间类型多样,主要发育有胞腔孔、气孔、粒间孔等,煤层镜煤条带中割理发育,孔隙-裂隙系统结构配置合理;煤层现场解吸含气量1.03～18.11 m3/t,平均10.53 m3/t;区内上二叠统煤层气资源量3 465.22×108 m3,资源丰度1.87×108 m3/km2,该区煤层气地质条件与沐爱地区相近,且异常高压储层发育,构造简单,煤层气成藏条件更为优越,区内白胶-底洞、腾达-仙峰地区煤层埋深适中、厚度较厚、含气量高、煤层集中度好、构造简单,以原生-碎裂结构为主,为下一步煤层气勘探重点区域.

关键词：

煤层气地质条件资源潜力加权求和法有利区优选

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沁水盆地霍州矿区石炭-二叠纪煤中微量元素地球化学特征及沉积环境分析

车青松黄文辉久博郝睿林...

138-146页

查看更多>>摘要：利用工业分析及光学显微镜对沁水盆地石炭-二叠系煤中水分、灰分、挥发分、全硫以及显微组分进行测定,运用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析了沁水盆地霍州矿区石炭-二叠系煤中微量元素包括稀土元素的含量、分布特征和地球化学特征.利用元素地球化学参数探究了研究区的煤系地层的沉积环境,古盐度,氧化还原环境和古气候.结果表明:沁水盆地中南部煤的灰分产率、水分含量、挥发分以及含硫量分别为11.19％、1.02％、14.02％及1.27％,为低中灰-中硫煤,镜质体反射率为1.14％,为低变质程度烟煤.与中国煤相比,煤中微量元素含量整体处于亏损状态,仅有Cu(Cc=1.39)、Sr(Cc=1.35)和Zr(Cc=1.04)轻微富集(Cc为浓集系数),太原组煤中微量元素含量略大于山西组煤中微量元素.稀土元素分布范围2.44～164.11 μg/g,平均为73.28 μg/g,小于中国煤,略高于世界煤,煤中稀土元素Yb(Cc=2.81)轻微富集,Y(Cc=7.19)富集,其余都相对亏损.稀土元素配分模式呈右倾"V"字型,为轻稀土富集型,存在Eu负异常,Ce微弱负异常,说明稀土元素的物源来自陆源碎屑,海水并没有造成Ce的亏损.w(Sr)/w(Ba)、w(V)/w(V+Ni)和w(Sr)/w(Cu)平均值分别为6.50、0.74和7.57,表明了沁水盆地霍州矿区石炭-二叠系整体属于海相沉积环境,水体环境呈现缺氧环境,石炭-二叠系成煤环境处于温湿气候.山西组CaO/(MgO×Al2O3)平均值为0.055,明显低于太原组平均值1.55,表明从太原组到山西组气温有所降低.

关键词：

沁水盆地石炭-二叠系煤煤中微量元素地球化学特征沉积环境

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鲁西南张湾井田3煤层煤质特征及成煤环境分析

罗文强马祥县唐璐璐罗一凡...

147-157页

查看更多>>摘要：为了解张湾井田3煤层的基本特征和探讨其成煤环境,运用光学显微镜及显微光度计和煤质分析等技术方法,对采自张湾井田3煤层的114件煤样开展了煤的煤岩学分析、工业分析和元素分析.煤的煤岩组分结果表明,煤岩类型主要为半亮型煤,煤层以有机组分为主(总含量大于85.40％),且均以镜质组为主,次为惰质组,另有少量半镜质组和壳质组;无机组分为黏土类矿物,次为氧化物、少量硫化物和碳酸盐类矿物.煤的最大反射率在0.77％～1.21％.工业分析结果表明:张湾井田3上煤层具有特低全水分(SLM)(0.45％～4.91％)、低灰分(LA)(5.35％～16.52％)、中等-中高挥发分(MV-MHV)(27.62％～36.96％)、低-中等固定碳(LFC-MFC)(44.96％～63.31％)、低硫(LS)(0.19％～0.92％)、低磷-中磷(P-2-P-3)(0.006％～0.076％)、中强-特强黏结(ZQNM-TQNM)(48～100)和高发热量(HQ)(22.25～32.49 MJ/kg)特征;3下煤层具有特低全水分(SLM)(0.55％～2.32％)、低灰分(LA)(5.21％～12.76％)、中等-中高挥发分(MV—MHV)(27.45％～36.95％)、低-中等固定碳(LFC-MFC)(52.74％～63.68％)、低硫(LS)(0.25％～0.84％)、特低磷-低磷(P-1-P-2)(0.004％～0.024％)、强-特强黏结(QNM-TQNM)(76～98)和高发热量(HQ)(25.21～32.05 MJ/kg)特征.张湾井田3煤层煤类主要以1/3焦煤和焦煤为主,另有少量肥煤;煤的工业利用方向为炼焦用煤和动力用煤.张湾3煤层的镜惰比(V/I)值介于1.6～2.7,说明其成煤环境为以潮湿覆水环境起到主导作用;3上煤层的灰成分指数0.12～0.54,3下煤层的灰成分指数0.09～0.41,表明3煤层属受海水影响的沼泽环境;3煤层硫分均小于1％,表明其成煤环境为海水影响较弱的三角洲成煤环境,3煤层有机硫占全硫比为40.22％～66.20％,表明3煤层应为形成于陆相山前平原的低硫煤;3煤层所有样品V/(V+Ni)值处在0.215～1.0,V/Cr值为1.06～3.2,Ni/Co值0.57～2.77,均显示还原性较强的沉积环境.张湾井田3煤层沉积环境为淡水还原环境,间或受到海水的影响,为三角洲平原亚相沉积.

关键词：

张湾井田焦煤煤岩学煤化学成煤环境

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石嘴山地区煤中微量元素特征及成煤环境对比

郝睿林黄文辉久博

158-167页

查看更多>>摘要：为清晰认识石嘴山地区侏罗系煤与石炭-二叠系煤的微量元素和成煤环境特征,并对煤中微量元素特征差异提出解释.取区内汝箕沟侏罗系煤及石炭井石炭-二叠系煤为样品,借助工业分析、显微组分观察、低温灰化及中子活化等方法分析,利用浓集系数、数理统计方法分析微量元素的富集特征和共生关系,使用地球化学参数综合研究成煤环境差异,并指出其对微量元素特征的影响.结果显示:侏罗系煤和石炭-二叠系煤在微量元素特征上存在较大差异.侏罗系煤中无元素富集,多数元素亏损,石炭-二叠系煤中Se、Zr、Hf、W、Th等元素轻富集.根据共生关系,微量元素可分为与煤中水分、碱金属元素高度相关和与陆源碎屑高度相关的2组.侏罗系煤和石炭-二叠系煤整体处于氧化-氧化还原环境中,但侏罗系煤的成煤环境更加高温干燥,古盐度、碱性和沼泽封闭性更强.成煤环境向高温干燥的转变使得沼泽封闭性增强,导致在石炭-二叠系煤中为轻富集的Se、Zr、Hf、W、Th等元素在侏罗系煤中变为正常-亏损,其他陆源碎屑相关元素含量降低;氧化性加剧了两时代煤中U元素的迁移;碱性环境可能对Se元素在煤中的富集过程具有一定影响,还促进了Ba、Co、As、Ni、Cr等元素在侏罗系煤中沉积.同时成煤环境还对煤质及矿物特征具有一定影响.

关键词：

微量元素特征成煤环境石嘴山侏罗系煤石炭-二叠系煤

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矿井智能一体化管控平台设计及应用

张晓霞陈思宇苏上海王海力...

168-178页

查看更多>>摘要：随着煤矿智能化建设进程的推进,制约行业发展的一些问题也逐渐凸显,例如"信息孤岛"现象尚未彻底解决,大量基础条件较差的矿井仍未打通子系统之间的数据流通壁垒,先进矿井的数据平台也主要停留在数据集成阶段,尚未实现数据的跨系统融合,无法实现业务协同;煤矿企业管理信息化水平相对于其他先进行业有较大差距,横向和纵向的管理模式仍较为落后,大多仍停留在传统的非信息化或半信息化模式,缺乏一体化、协同化的管理体系;共享平台缺失,重复开发了众多功能相对单一的同质化软件,无法实现优质软件的复用和技术积累的共享;设备通信接口不统一、数据协议标准不一致,系统集成难度大,协同控制水平低等问题.因此,建设矿井一体化管控平台,融合井上、井下各自动化子系统数据,实现统一监控、统一调度和统一决策已经成为了煤矿行业的迫切需求.参照国家及行业相关标准,明确了矿井一体化管控平台的内涵,并对照智能化煤矿的三级评价体系,结合智能化建设目标,分别梳理了初级、中级、高级矿井一体化管控平台的建设要求.并据此完成了矿井一体化管控平台的总体架构设计,确定了各个部分的功能划分和技术实现方式.随后具体阐述了矿井一体化管控平台应用的统一EIP协议、大数据融合平台、容器化平台、数据交换共享以及主数据管理等关键技术.最后介绍了系统平台在实际应用中的部署架构和协同方式,通过试运行系统验证了矿井智能一体化管控平台的数据融合能力和综合管控能力,该平台可以有效支撑煤矿的生产、安全、管理需求,加强纵向联动和横向协同,推进矿井的安全、高效、精细化运营,实现降本增效.

关键词：

工业互联网一体化管控平台大数据数据共享技术架构

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基于有向线段误匹配剔除的煤矿巷道复杂场景图像拼接方法

程健闫鹏鹏郁华森史梦阳...

179-191页

查看更多>>摘要：为解决煤矿巷道复杂场景图像特征点误匹配较多和图像拼接过程中易出现的投影失真问题,提出了一种基于有向线段误匹配剔除的煤矿巷道图像拼接方法.首先,使用 SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法进行图像特征提取与匹配,得到粗匹配点对;然后构造相邻图像粗匹配点对有向线段模型,利用线段的方向和长度属性对误匹配点对进行一次剔除;接下来建立各自图像之内的特征点有向线段模型及其方向标签,再对相邻图像对应有向线段进行方向匹配,并通过概率统计模型对误匹配点对进行二次剔除,得到最终的精匹配点对;最后,建立图像网格模型,利用AANAP(Adaptive As-Natural-As-Possible)算法对齐拼接图像,并使用加权平均法融合图像,完成图像拼接.在煤矿巷道图像和4组公共数据集上进行特征匹配和图像拼接试验,该算法较 RANSAC(RANdom SAmple Consensus)算法实时性更好,匹配点精度更高;并且对应的煤矿巷道图像拼接的配准精度更高,得到的全景拼接图观感自然度更好.试验结果表明,该算法对于煤矿巷道复杂场景具有较高拼接精度和较好的拼接效果,同时具有较好的鲁棒性和有效性.

关键词：

误匹配剔除有向线段AANAP图像拼接煤矿巷道

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