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煤炭学报
煤炭学报

刘峰

月刊

0253-9993

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010-84262930

100013

北京和平里青年沟东路5号煤科院内

煤炭学报/Journal Journal of China Coal SocietyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《煤炭学报》于1964年创刊，为季刊。1966年停刊，1979年复刊， 1993年改为双月刊，1995年改为大16开本，并申办创刊了《煤炭学报》英文版《Journal of Coal Science & Engineering(China) 》，半年刊。《煤炭学报》是中国煤炭学会主办的煤炭系统最高水平的综合性学术刊物，现为双月刊，112页。主要刊载与煤炭科学技术相关的基础理论和重大工程研究的理论成果，包括煤田地质学、矿山岩体力学、采矿工程、煤矿安全、环境保护、煤矿机电一体化、煤的加工与利用、煤炭经济研究等领域的学术论文。30多年来，为传播煤炭科学技术起到了重要的作用。 多年来，《煤炭学报》一直以“登一流文章，创一流期刊”为指导思想，培养了一支基础理论知识扎实、专业水平高的稳定的编辑队伍，使《煤炭学报》质量逐步提高。《煤炭学报》1992年荣获全国第一届优秀科技期刊评比二等奖，获中国科协优秀科技期刊二等奖；1997年获全国第二届优秀科技期刊评比一等奖，获中国科协优秀科技期刊一等奖；1999年荣获首届中国期刊奖；2001年入选“中国期刊方阵”,并被评为“双奖期刊”。《煤炭学报》在包括10名中国科学院、中国工程院院士的编委会领导下，每年都制定了明确的报道重点，使刊物能紧紧围绕煤炭重大科技攻关项目发表相关的基础理论论文。《煤炭学报》发表的论文反映了煤炭科学技术的最新研究成果，起到了促进煤炭科学技术交流和发展的龙头作用，为繁荣煤炭科学技术事业作出了重要贡献。《煤炭学报》被国内外近20家数据库和文摘期刊所收录，如IEA Coal Abstract CD-ROOM（美国）、 Ei Page One、美国的能源科学与技术数据库、美国地质文摘、中国科学技术期刊文摘数据库、中国科学引文数据库、日本科学技术文摘速报、РЖ、Coal Highlights（英国）、Geological Abstract（英国）、Geomechanics Abstracts（英国）、中国学术期刊文摘、中国力学文摘、矿业文摘等等。
正式出版
收录年代

    半干旱区丛枝菌根真菌复垦地生物结皮胞外酶活性及化学计量特征

    毕银丽李璞宁郭芸
    3593-3604页
    查看更多>>摘要：丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)对煤矿区生态恢复有长期促生效应,能直接影响生物结皮的生长发育,生态修复效应目前很少涉及生物结皮影响养分循环和胞外酶活性方面的报道.以大柳塔采煤沉陷微生物复垦示范基地修复11 a的对照(CK)区和AMF区为研究区域,选择2个区域里4种不同类型生物结皮:藻结皮、混生藻结皮(藻盖度＞50％)、混生藓结皮(藓盖度＞50％)、藓结皮为研究对象,分析不同类型生物结皮盖度、厚度,土壤、枯落物和林下植被的总有机碳(TOC质量分数)、全氮(TN)、全磷(TP)及β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和碱性磷酸酶(AP)活性,研究土壤养分及环境因子对生物结皮胞外酶及养分限制的影响.CK区藻结皮盖度比藓结皮高31.3％,而AMF区表现出藓结皮盖度比藻结皮高27％,AMF区和CK区生物结皮的厚度均呈现藻结皮＜混生藻结皮＜混生藓结皮＜藓结皮的趋势,且AMF区生物结皮厚度大于CK区,表明菌根复垦促进了西部采煤沉陷区生物结皮的发育.生物结皮层土壤有机碳(SOC)、TN、TP及胞外酶BG、NAG+LAP、AP活性较裸土均显著增加,藓结皮显著大于藻结皮,表明生物结皮演替加速表层土壤养分恢复及循环.AMF区藻结皮、混生藻结皮、混生藓结皮3种类型结皮SOC和TN质量分数及胞外酶BG、NAG+LAP、AP活性均显著高于CK区.结皮土壤微生物群落受到P限制.生物结皮土壤从藻结皮发育至藓结皮呈现出C/P、N/P逐渐增加趋势,但ABG/(ANAG+ALAP)和ABG/AAP随结皮从藻结皮至藓结皮的发育降低(A为胞外酶活性).RDA分析显示,生物结皮SOC、TN、TP质量分数与BG、NAG+LAP及AP活性存在正相关关系但与酶向量长度及角度呈负相关.AMF通过改善枯落物盖度、林下草本植被盖度及养分状况提升生物结皮养分含量及胞外酶活性,缓解P限制.

    土壤胞外酶生物结皮丛枝菌根真菌化学计量特征养分限制

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    煤矿防治水"三区"划分方法及其水害防治意义

    曾一凡于超武强赵菱尔...
    3605-3618页
    查看更多>>摘要：为系统性认识矿井各类水害问题,规范化管理矿井防治水工作,国家矿山安全监察局于2022年6月将针对老空水防治的"三区"管理工作推广到顶板水害、底板水害以及构造水害等更多水害类型中.然而各地煤矿在防治水"三区"划分过程中暴露出水害致灾因素和水害治理情况等与划分标准结合不紧密,并且技术上未针对不同煤层和采区进行区别划分,同时划分区域范围和划分结果的规范性和时效性存在不统一.据此,结合防治水"三区"划分的目的,对比了新"三区"划分与老空水"三区"划分的异同,明确了以水文地质条件勘查程度、水害隐患分析、水害治理情况为要素的划分原则,理清了"三区"划分的技术路径;结合我国常见的5种煤矿水害类型特征,提出了不同类型水害的划分方法,即:地表水害应根据井田内地表水体的分布发育特征以及大气降水、滑坡等地质灾害对开采的影响程度等进行划分.顶板水害应根据导水裂隙带范围内是否存在富水性强或者富水性中等静储量丰富含水层、松散含水层等对开采造成威胁进行划分.底板水害应根据煤层带压开采区域底板隔水层厚度与矿压破坏带深度之间的关系以及底板突水系数大小进行划分.老空水害应根据矿井及周边矿井老空积水分布范围、积水量情况进行划分,构造水害应根据井田内断层、陷落柱、溶洞等地质构造和不良地质体的富水性、含水性、与水源导通情况进行划分;总结了划分工作的要点和难点,即:明晰划分时空范围、综合分析划分标准、明确"三区"管理职责、动态转换划分结果等;在此基础上,选择水害类型多样和水文地质条件复杂的典型煤矿井,遵循划分原则,根据划分标准,分煤层、分采区划分了可采区、缓采区、禁采区,并加以详细的解释说明;阐明了开展"三区"划分工作具有提升综合探测水平、强化预测预报能力、找准水害治理方向的水害防治意义,以期指导和规范我国煤矿防治水"三区"划分工作.

    煤矿水害防治"三区"划分水文地质条件水害致灾因素水害治理措施

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    煤矿区固废矿化固定封存CO2与减污降碳协同处置利用的研究进展

    奚弦桑树勋刘世奇
    3619-3634页
    查看更多>>摘要："双碳"战略目标对煤炭行业转型升级和绿色低碳发展提出了新要求.以煤为主的能源结构和煤炭高强度开发带来矿区固废占用土地空间、破坏生态环境和排放温室气体,已成为制约煤炭行业绿色低碳发展的突出问题之一.基于"利废固碳、从哪里来到哪里去"的理念,探寻煤矿区固废无害化、减量化、资源化、低碳化的处置新路径,创新发展矿区固废处置、采空区地下空间充分利用、CO2捕集利用与封存(CCUS)相融合的关键技术,是"双碳"目标下我国矿区绿色低碳发展的紧迫需求.研究工作表明:煤矸石、粉煤灰、炉底渣和煤气化渣等矿区固废在矿山地下空间充填开采与沉陷治理、煤矿防灭火、建筑用材及农业等领域的资源化利用路径与处置技术已取得重要进展,为矿区固废固定封存CO2研究提供了基础和启示,但矿区固废固定封存CO2的工程化技术研究亟待加强;矿区固废矿化固定与封存CO2潜力大、具有工程可行性,正在形成矿区固废处置-煤基CCUS-采空区充填新的技术体系;矿区固废与CO2基气-液-固三相介质矿化强化、高效吸收与矿化固碳调控技术、地下空间矿化固碳充填与CO2密闭封存、采空区充填固定封存CO2潜力评价与碳去除量核算、采空区充填固定封存CO2环境与安全性评价等将构成固废处置-煤基CCUS-采空区充填技术体系的核心内涵;矿区固废处置-煤基CCUS-采空区充填技术是未来实现"煤炭生产加工-矿区固废处置-高效矿化固碳与CO2封存-地下空间充填与利用-矿区地面沉陷防治与生态修复"的无废矿山循环经济模式的关键,矿区固废+CO2基地下充填与封闭功能材料研发是重要突破口.矿区固废处置、煤基CCUS、采空区充填与地下空间利用、矿区生态修复保护等融合技术研发应用为绿色低碳型矿山建设提供了新的发展思路.

    矿区固废处置CO2矿化固定与封存地下空间利用地面沉陷防治无废矿山

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    产物导向与机器学习驱动的富油煤热解提油热效应评估

    俞尊义刘根郭伟杨盼曦...
    3635-3646页
    查看更多>>摘要：煤炭热解过程的热效应是煤炭热解机理研究、反应器设计等过程的关键参数.目前关于煤炭热解热效应的评估方法之间精度差异较大,其中应用最多且可行性最大的方法为基于同步热分析仪(TG-DSC同步联用)来进行测定,但该方法依然对仪器的测量精度依赖较大,且在得到热流曲线之后的热效应计算方法之间精度也存在差异,导致数据的可重复性差,难以适应大规模生产及工艺设计的需要.富油煤含有较多的脂肪侧链、桥键等富氢结构,在热解过程中受热裂解生成更多的焦油,是良好的煤制油原材料.热解工艺的调控是影响富油煤热解所制焦油品质的关键因素,这其中热解过程的热效应又是热解工艺开发的重要参数,因此无论是对富油煤热解还是对广义的煤炭转化来说,都迫切需要开发准确、高效的煤炭热解热效应评估方法.基于富油煤慢速热解实验结果并结合热解反应机理和经验公式,以产物为导向构建富油煤热解反应体系,利用经典热力学分析方法进行反应体系的热力学计算,得到富油煤热解过程的化学反应热,再结合热解过程中的物理吸热量,得到了富油煤中低温慢速热解过程中的热效应.结合已报道的煤炭热解实验结果和热解热效应测定值,利用机器学习方法中的随机森林模型对煤炭热解热效应进行非线性建模和预测.结果表明:基于实验结果,以产物为导向计算得到的富油煤慢速热解热效应数值总体要低于利用TG-DSC同步联用测得的数值,误差均在10％以内.基于机器学习算法预测得到的富油煤热解热效应的预测精度达到0.935 2.综合来看,所构建的2种富油煤热解热效应预测模型具有实用性和适用性.

    富油煤热解热效应产物导向机器学习

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    SO2对钾基吸附剂CO2吸附性能的影响及机理研究

    李艳红郭百合张靖超乔晓磊...
    3647-3657页
    查看更多>>摘要：燃煤电厂尾部烟气经脱硫后,存在的痕量SO2会导致钾基吸附剂CO2吸附性能恶化.以结晶氯化铝为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备K2CO3/Al2O3固体吸附剂,利用固定床反应系统,模拟烟气组分,在含SO2(0、150、250、400 mg/m3)气氛下的CO2吸附特性进行了吸附实验,结合BET、XRD表征手段,分析吸附剂孔隙结构和物质组成,采用DFT理论研究了 SO2对K2CO3/Al2O3(0001)吸附剂表面吸附CO2的影响及机理.结果表明,在理想气氛中,钾基吸附剂CO2累积吸附量为1.72mmol/g,当反应气氛中存在150 mg/m3 SO2时,钾基吸附剂与SO2发生反应生成K2SO3,导致吸附剂的吸附量(1.38mmol/g)降低了 19.77％,SO2质量浓度增至400 mg/m3,钾基吸附剂CO2累积吸附量逐渐降至1.26 mmol/g,吸附剂吸附CO2性能恶化,钾基吸附剂在7次循环后吸附量降为1.1 mmol/g,循环性能变差.CO2、SO2两种分子在K2CO3/Al2O3(0001)表面吸附位点均为Al-O桥位,H2O分子的吸附位点为O顶位.K2CO3/Al2O3(0001)表面对SO2的吸附作用大于H2O和CO2.H2O和CO2共吸附时CO2分子中O-s轨道与H-s轨道重叠,使得2者在表面吸附时可以相互促进;SO2分子由于其S、O原子p轨道活跃,与CO2共吸附时,会优先抢占CO2的吸附位点,抑制CO2在表面的吸附.H2O分子对K2CO3/Al2O3(0001)表面吸附SO2的促进作用大于CO2,H2O的存在会加速SO2与表面的反应,导致吸附剂表面对CO2吸附能力变差.CO2与H2O共吸附于K2CO3/Al2O3(0001)表面时碳酸化反应机理为H2O分子中H+和OH-,分别与CO32-和CO2形成HCO3-,反应能垒为1.12 eV,反应热为-1.47 eV.

    CO2捕集钾基吸附剂SO2气凝胶DFT

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    磨煤机分离器中气固两相流行为数值模拟

    王鹏皓戴俐胡晓红凡凤仙...
    3658-3666页
    查看更多>>摘要：为掌握磨煤机分离器中气固两相流运动行为与煤粉分离过程,针对实验室规模磨煤机分离器中气固两相流行为开展数值模拟.在欧拉-拉格朗日方法的框架下,采用Realizable k-ε湍流模型描述气相场,采用附加随机轨道模型的离散相模型描述煤粉颗粒运动,在网格无关性验证的基础上,将单向耦合和双向耦合模拟结果与实验进行对比,发现双向耦合方法得到的煤粉颗粒粒径分布与实验数据的吻合更好.进一步采用双向耦合方法,对实验室规模磨煤机分离器中气相流动行为、颗粒运动特性和分离器性能进行研究.结果表明,采用双向耦合模拟时,颗粒溢出更晚且所经历的时间更长.受颗粒影响,筒体内壁与内锥体外壁附近气流速度差异增大,内锥体内气流速度分布均匀性变差,一次分离区与二次分离区出现明显的回流区.随着进口气流速度的增加,颗粒溢出率升高,颗粒排放率线性下降;进口气流速度对总颗粒返料率影响较小,但对分级返料率有重要影响.进口气流速度较低时,分级返料率呈单峰分布,气流速度较高时,分级返料率呈双峰分布.进口气流速度一定时,随着颗粒直径增大,分级分离效率增加;进口气流速度越大,分级分离效率随颗粒直径增加得越缓慢,分离器的切割粒径越大.

    气固两相流磨煤机分离器双向耦合

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    平焰燃烧器煤/NH3燃烧特性实验研究

    崔名双牛芳纪任山王乃继...
    3667-3676页
    查看更多>>摘要：随着"碳达峰,碳中和"目标的提出,将煤与NH3混燃逐步减少煤电是实现降碳的一种新途径,但煤/NH3的混燃特性尚不清晰.因此,基于平焰燃烧器开展煤/NH3燃烧实验,探究了掺氨比(E(NH3),0～100％)、煤/NH3注入方式(预混、非预混)对燃烧特性的影响,采用相机、烟气分析仪,热电偶检测了火焰形态、燃烧器上方高度(Heights Above Burner,HAB)中心沿程烟气中气体组分及温度分布情况,并测定了飞灰中未燃碳的含量,得到:在燃烧初期,煤/NH3争夺O2的现象更明显,由于燃烧区NH3燃烧产生的富水气氛,使得在预混低E(NH3)下,CO与OH发生反应,CO质量浓度降低,而在高E(NH3)下,一方面NH3优先与O2结合,导致大量碳不完全燃烧,另一方面,富水气氛促进了煤的气化反应,导致燃烧还原区的CO质量浓度大幅升高,最高可达19 773.05 mg/Nm3,但此过程改变了焦炭的孔隙结构,增加了焦炭的比表面积,加快了煤粉的燃烧进程,使预混条件下飞灰残炭量由13.90％(纯煤燃烧)降低至13.44％(E(NH3)=80％),过早注入NH3会减轻燃烧前期NH3燃烧对煤粉的预热作用,降低在火焰反应区的燃烧强度;掺NH3后NOx排放量大幅上升,随着E(NH3)增加,NOx先增加后降低,且NO质量浓度峰值提前,未燃NH3及氧体积分数分别是影响N2O、NO2生成的主要因素,增加煤/NH3燃烧的停留时间、减少未燃NH3体积分数、创造还原性气氛均是降低NOx的有效方式;在预混高掺氨比(E(NH3)≥80％、HAB=100 mm)及非预混工况下,CO2％随着E(NH3)增加呈现降低的趋势;预混E(NH3)=40％～60％工况更有利于实现煤/NH3的低氮、低碳、高效燃烧,煤粉掺NH3燃烧存在相互促进和抑制作用,需根据实际情况采取有效措施以发挥煤/NH3混燃的促进作用.

    煤/NH3混合燃料燃烧特性掺氨比煤/NH3注入方式气体组分

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    矿山辅运电动车辆加速踏板集成再生制动控制策略

    武仲斌任志勇赵远张君...
    3677-3686页
    查看更多>>摘要：煤矿斜井无轨辅助运输车辆在长距离下坡工况中存在大量的制动能量可供回收,受限于脚踏阀-本安电位计复合型制动踏板的并行结构,传统防爆型电动车辆多采用的机械-再生并行制动控制策略对制动能量的回收程度有限.为此,针对矿山无轨辅助运输电动车辆,提出了一种集成至加速踏板中的再生制动控制策略,以进一步提高再生制动能量回收率,有效增加矿井无轨辅助运输电动车辆的续航能力.基于车辆制动动力学和能量守恒定律,对再生制动过程进行了理论建模.结合辅运电动车辆驱动系统及加速踏板结构特征,建立了加速踏板集成型再生制动控制策略模型,并对车辆加速、滑行及制动过程中控制策略的工作原理依次进行了分析.根据国内某斜井煤矿辅运大巷人车转场运输作业载荷特征,制定了包含车速、坡道2因素在内的循环测试工况,以此为输入条件在Matlab/Simulink数值计算平台上对加速踏板集成型再生制动与制动踏板液压-再生并行制动2种控制策略进行了仿真对比分析,并在双滚筒转鼓式底盘测功机上对加速踏板集成型再生制动控制策略的仿真计算结果进行了实验验证.实验结果表明,加速踏板集成再生制动控制模型总电耗比原系统减少21.06％,等效工况续驶里程延长23 km,仿真与台架测试结果误差不超过5％,具有更好的能耗经济性.

    无轨辅助运输电动车辆加速踏板再生制动能量回收

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    弛张筛面大挠度非线性弹性变形分析及负载理论研究

    宫三朋吴涛郭嘉良刘博伟...
    3687-3700页
    查看更多>>摘要：针对弛张筛面大挠度变形理论缺少对筛面材料弹性属性的分析及矿物冲击对筛面挠度变化影响规律的研究,考虑弛张筛面材料的可伸缩性,建立了筛面大挠度非线性弹性变形理论模型,并结合外激励正弦位移函数,首次提出了筛面在不同振幅和频率下的时域表达式;搭建了弛张筛面动力学特性测试平台,验证了理论模型在描述筛面挠曲变化过程中的准确性,通过响应面优化法明晰了大挠度弹性变形理论在描述筛面动态特性时的最优振动参数;结合空载筛面大挠度弹性变形理论提出了颗粒与筛面碰撞时筛面挠曲变化理论,求出了颗粒冲击力下筛面不同运动状态时的挠度曲线,揭示了筛面与矿物颗粒碰撞时不同物理参数对碰撞点局部变形程度的影响规律,并利用仿真试验验证了颗粒碰撞筛面挠曲变化理论表达式在不同初始约束下描述筛面动力学特性的准确性.研究结果表明:静态下筛面大挠度弹性变形理论与实验误差率在6％以下,动态下筛面大挠度弹性变形理论与实验误差率随着振幅与频率的增大而减小,且这种变化是非线性的;当振幅为7.33 mm、频率为11.75 Hz时各测点理论值与实验值误差率达到最低,筛面中点的平均误差率低于3％;颗粒入射角、撞击点位置、筛面安装倾角和运行状态是影响筛面撞击局部变形程度的重要因素,理论证明了在较大筛面安装倾角和颗粒入射角以及筛面靠近中点位置运动到最高点时,颗粒与筛面碰撞可获得最大初始动能,且碰撞后筛面挠曲变形理论表述撞击点位置与仿真试验结果的平均误差在4 mm以下.

    弛张筛面非线性弹性变形动力学特性颗粒碰撞

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