煤表面硫与氮官能团低温氧化规律XPS技术研究北大核心

利用XPS测试技术对兴成肥煤低温氧化规律进行实验研究。硫元素XPS氧化前后测试结果对比分析表明原煤硫元素中硫化物硫和硫铁矿硫占比最高,而有机硫中噻吩硫含量最高,其次为砜和亚砜。氧化后煤表面噻吩硫相对含量降低,有机硫中的部分硫化物硫氧化成亚砜,亚砜进一步氧化成砜,导致砜相对浓度增加,而亚砜缺失。原煤氮元素谱图分析可知兴成煤中氮主要存在于煤分子的边缘,约21%氮以季氮形式镶嵌于煤分子芳香结构中,煤中吡咯氮含量最高。氧化后XPS结果表明在氧化过程中与氮相连的氧原子脱除,氧化型氮转变为其他形态,且很大一部分转化为吡啶。     

RFPA~(2D)数值模拟在高位钻孔参数优化中的应用

基于准确划分煤层上覆岩层"竖三带"的煤层法向分布范围,以及有效提高高位钻孔瓦斯抽采效果的重要性,应用RFPA2D软件数值模拟祁南煤矿714工作面顶板垮落情况,初步分析了"竖三带"的煤层法向分布范围,并结合经验公式的计算结果,综合判定距71煤层顶板上方18.4～49.0m的岩层区域为裂隙带,高位钻孔法距参数的取值范围优化选择为18.0～34.0m。现场应用表明,高位钻孔的法距参数施工控制在20.0～35.0m时,钻孔抽采瓦斯体积分数均在30%以上,最大为53.2%。同时,高位钻孔的平均瓦斯抽采量为7.32m3/min,占工作面总瓦斯涌出量的60.6%,远高于采空区埋管技术的瓦斯抽采量,并且工作面的平均瓦斯抽采率提高到60.0%。     

煤炭自燃的自由基反应机理

用自由基反应机理阐明了煤炭自燃机理，论述了煤中自由基产生的原因、自由基反应历程、煤氧化过程中逸出的气体成份。最后，用该机理对常见的几种煤炭自燃现象进行了解释。     

近煤层岩石巷道掘进防突技术

近距离突出煤层岩石巷道掘进,必须采取防治煤与瓦斯突出的技术措施,消除突出危险,以保证巷道掘进的安全,防止突出事故的发生。针对近距离突出煤层巷道如何掘进这一问题,提出了探测地质构造、探测煤层和采取防突措施等3步的防突方法。并结合煤矿的实际情况,具体分析了在距离煤层法距20m、10m和5m处采取的不同措施,通过巷道的安全施工,证明了该方法的有效性,同时,分析了在施工过程中存在的一些问题。     

防灭火稠化剂悬砂机理及应用

为解决我国西北地表因缺水少土引发的防灭火困难以及克服注砂防灭火存在的缺点,研制出一种具有松散三维网状结构的防灭火稠化剂.理论分析了该稠化剂的悬砂机理,实验研究了该稠化剂的悬砂效果及流动特性.结果表明,该稠化剂的pH值和屈服应力对其悬砂能力影响很大,悬砂过程是一个逐步凝胶化过程,能大大降低山砂对管道的磨损和流动阻力,便于井下长距离管道输送.该稠化剂在神东补连塔煤矿得到了成功应用,保障了该矿31305和31306综采工作面的安全开采和撤架.     

下行通风瓦斯运移规律及瓦斯抽放技术研究

采用RFPA2D数值模拟软件对东庞矿21101工作面煤层顶板冒落规律及裂隙特性进行了数值模拟,利用模拟结果分析采空区顶板产生裂隙、断裂、冒落和离层情况及其变化规律。采用Fluent数值模拟软件对下行通风工作面采空区瓦斯运移及分布规律进行了模拟研究。在此基础上对21101工作面高位钻孔参数进行了优化设计,并对抽放效果进行了考察分析。验证了下行通风工作面瓦斯运移规律研究的准确性及高位钻孔设计的合理性。     

基于SLED的光纤甲烷传感器光源驱动控制技术研究

光纤气体传感技术是一种近年来备受国内外广泛关注的新型高新技术。通过研究,提出了一种基于SLED的光纤甲烷传感器光源驱动控制系统,并同步设计了具有短路、开路、过流、过压等多重保护功能的电路基本结构。研究结果表明：该光纤甲烷传感器光源驱动控制系统的性能稳定、灵敏度较高,通过有效解决光功率输出的不稳定来提高光纤传感器的工作性能和测量精度,对提高煤矿瓦斯安全检测系统和保护装置的性能和可靠性意义重大。     

煤中可溶有机质对瓦斯吸附与解吸特性的影响

为了研究煤中可溶有机质对瓦斯吸附与解吸特性的影响,在常温、常压下,用四氢呋喃抽提了淮北矿区的青东8煤、许疃3煤和孙疃8煤中的有机质,对比分析了原煤和残煤的瓦斯吸附量,常压真空解吸量和放散初速度Δp的变化规律。结果表明：抽提后,青东8煤和许疃3煤瓦斯吸附量减少,抽提前后瓦斯吸附增量随压力增加先增大后减小,Δp减小;孙疃8煤瓦斯吸附量无明显变化,Δp增大;3种煤样的常压真空瓦斯解吸量均增大。分析认为：突出煤层中,瓦斯溶解于煤中可溶有机质,形成固溶体,增加了煤层瓦斯含量,提高了瓦斯放散速度,煤层突出危险性增大;非突出煤层中可溶有机质占据了部分孔隙,可减缓瓦斯释放,降低瓦斯释放速度。     

提高新疆和静铁矿精矿质量选矿试验

新疆和静县铁矿因原矿中磁黄铁矿含量较高,与磁铁矿嵌布关系复杂,仅通过磁选工艺无法有效分离,导致铁精矿中杂质硫含量高达1.07%。为提高该铁矿精矿质量,在工艺矿物学研究的基础上对其进行了浮选试验研究。研究结果表明:采用CS-01作为脉石矿物活化剂、异丁基黄药作为捕收剂、2#油为起泡剂,经1粗2精1扫试验流程,可获得全铁品位为63.25%、含硫0.22%、全铁回收率为97.32%的磁铁矿铁精矿,硫脱除率达80.14%,达到了提高铁精矿质量的目的。     

煤的溶剂萃取物成分及对煤吸附甲烷特性影响

煤中有机小分子相是煤的重要组成部分，为分析其对煤吸附甲烷的影响，在常压下（50 ℃），采用正己烷对张集和大柳塔煤样分别进行微波辅助萃取，得到萃取后煤样（残煤）和萃取物。采用GC/MS分析萃取物成分，并依此选取柴油作为正己烷萃取物的模型物，配置含柴油煤样（简称含油煤），开展了原煤、残煤和含油煤的甲烷等温吸附实验。研究结果表明：原煤和残煤吸附瓦斯在低压阶段差异不大，随着压力的增大，原煤吸附甲烷量逐渐高于残煤；含油煤则不同，压力较大时，同一压力段的瓦斯吸附增量高于原煤和残煤，低压时吸附甲烷量虽小于原煤和残煤，但随着压力的增大，最终吸附甲烷量略高于原煤。用Langmuir和Langmuir-Henry二元吸附模型对等温吸附数据进行拟合，得出煤吸附甲烷可分为2个过程，低压阶段主要为符合Langmuir模型的煤基质表面吸附，高压阶段主要为符合Henry模型的渗入煤基质的内部（孔隙、内表面）吸附；且煤中有机小分子有助于提高煤高压阶段的甲烷吸附量。