基于“钻孔-巷道”双卸压圈的首采面瓦斯治理研究

针对首采工作面回采初期瓦斯抽采困难的问题,分析了巷道、钻孔施工后周围岩层的变形及卸压情况,建立“钻孔-巷道”双卸压圈模型,计算钻孔和巷道之间任意点的瓦斯应力,得到该点处瓦斯的流动质量方程,从而提出高抽巷内施工下向钻孔抽采瓦斯方案,并对下向钻孔的打孔难题提出了相应对策,最终在1301首采工作面进行工程试验。研究结果表明：回采工作面初次来压步距为22m,而在工作面推进12m左右,高抽巷的瓦斯浓度就已经开始增加;工作面回采期间没有发生瓦斯超限、断电现象。因此,高抽巷内施工下向钻孔瓦斯抽采方案解决了首采工作面抽采初期瓦斯超限问题,证明了“钻孔-巷道”双卸压圈模型是合理的、可行的,对于首采面的瓦斯治理具有指导意义。     

沿空留巷U型通风瓦斯时空分布及治理研究

针对明鑫煤矿沿空留巷单U型通风回采初期回风巷和上隅角瓦斯蓄积问题,建立瓦斯对流和扩散数学方程,构建强耦合物理模型;对通风稳定阶段,上隅角埋管联合高位钻孔抽采和纯风排条件下瓦斯时空分布进行研究,并通过现场实践进行验证。研究结果表明：回采距离为20 m时,采空区流场形成B型和D型复合分布,使工作面瓦斯体积分数出现峰值现象,存在抽采条件下沿空留巷侧采空区2/5区域形成截流影响区,1/7区域形成三角回流区,表明抽采作用可减弱留巷侧采空区流线向上隅角闭合和采空区流线向留巷侧采空区发展的趋势;抽采条件下,上隅角位置采空区走向方向瓦斯体积分数上升起始点较纯风排滞后4.7 m,上隅角瓦斯体积分数峰值和工作面平均值、回风巷平均值分别下降了86%、69%、37.7%。现场实践表明：治理前后回风巷瓦斯体积分数平稳区延长60 m,上隅角与回风巷瓦斯体积分数峰值下降21.7%。     

基于COMSOL数值模拟的液态CO_2相变致裂布孔参数优化

为了能将液态CO_2相变致裂技术高效地应用到低透气煤层强化增透领域,基于COMSL软件对液态CO_2相变致裂技术布孔参数进行数值模拟优化,并在平煤十三矿进行了穿层强化预抽煤层瓦斯试验,对优化结果进行了验证。不同布孔方式、孔排间距参数下模拟试验和现场试验研究结果表明:同孔距下"隔二爆一"布孔方式其致裂后抽采效果优于"隔一爆一"布孔方式,最终确定平煤十三矿最佳布孔方式为孔距为6 m的"隔二爆一"式。     

基于二分法的松散煤体导热系数研究

基于实验室测试,在考虑比热容与环境温度关系的基础上,通过有限元数值模拟,采用二分法对松散煤体在不同环境温度下的导热系数进行研究。研究结果表明:在已知煤样挥发分的条件下,煤样的比热容与环境温度呈线性关系。根据煤样的热传导模型,通过二分法选取热传导系数,将数值模拟煤样温度随时间的变化规律与实测结果进行对比分析,逐步逼近确定煤样在不同环境温度时的导热系数。煤样导热系数随环境温度升高而线性增大。     

锂-空气电池电解液研究进展

锂-空气电池作为比能量最高的电池,有望解决电动汽车及能量存储问题,近年来备受全世界瞩目。在影响其商业化的众多问题中,电解液不稳定,含氧量低及放电产物溶解度小等问题是最关键的制约因素。针对上述限制条件,对非水体系电解液锂-空气电池的研究现状做了全面的阐述与剖析,并预测了未来的发展趋势。此外,还对离子液体,有机混合电解液,水系、有机-水系及全固态电解液体系锂-空气电池的研究进展做了全面调研与概述。     

高性能非水性体系锂空气电池研究进展

随着清洁能源革命的到来,以电能代替燃汽驱动汽车行驶的方式已渐渐进入人们的视野。目前电动汽车使用的锂离子电池受制于其理论比能量较低,其连续行驶距离远低于内燃机动力汽车所能达到的距离。与锂离子电池不同,锂空气电池具有极高的理论比能量,有望取代锂离子电池成为电动汽车行业的核心技术。故本文综述了近几年锂空气电池在反应机理、非水性电解液和空气正极3个方面的最新研究进展,并展望了其未来的发展趋势。     

有机电解液型锂空气电池空气电极研究进展

有机电解液体系的锂空气电池因其超高能量密度受到广泛关注.为寻求高性能、安全实用的锂空气电池,国内外就正极材料、催化剂、电解液和锂负极等开展了大量研究,其中空气电极的优化、电解液的稳定性是锂空气电池高性能发挥的关键.介绍了近年有机电解液锂空气电池空气电极上的反应机理、空气电极影响因素、正极材料和催化剂等最新研究进展,分析了各类多孔材料和催化剂的优缺点,及其对电池电化学性能的影响,结合本课题组研究成果,指出了锂空气电池空气电极的发展方向,即结合新型复合氧化物催化剂,构筑独特的多孔电极结构,以实现高容量、长寿命的锂空气电池.