生物质与煤混合热解时硫化氢的析出特性

采用热重分析和色谱、质谱偶联技术,对3种秸秆类生物质(稻秆、麦秆、玉米秆)与一种烟煤混合慢速热解中产生的H₂S气体进行了在线检测,研究生物质对煤热解析出H₂S气体的影响.研究表明：生物质与煤混合热解时,对析出的H₂S气体有明显影响.煤单独热解时H₂S在300～480 ℃范围内析出;生物质的加入,使煤热解析出H₂S提前,析出在200～490 ℃范围内.这种规律源于生物质提前热解,释放出活性甲基和氢,使其与硫反应的氢量增多,在混煤热解过程中起到了加氢的作用,促使H₂S析出提前,析出量增加.从H2S析出总量上看,生物质对H₂S的析出量影响可分为小比例时的抑制作用和大比例时的促进作用,这种规律来源于生物质的加氢作用和碱金属矿物质固硫作用的综合结果.     

斜沟煤矿23108材料巷综掘面硫化氢治理技术研究

为获得综掘面H₂S气体的分布规律，建立H₂S气体涌出数值模型，并利用COMSOL5.3软件进行模拟，结合现场实际提出泡沫吸收液与水幕净化治理措施。模拟结果发现：综掘面迎头回风侧“隅角”处最容易积聚H₂S气体；现场实践结果表明：实施综合治理技术后，综掘机割煤期间距迎头7 m处的H₂S浓度从47.9×10^-6减小到6.3×10^-6,H₂S平均吸收率达到83.9%.     

斜沟煤矿16500工作面注NaHCO3治理H2S技术研究

针对斜沟煤矿16500工作面生产期间H₂S涌出量较大，严重影响安全生产，结合工作面H₂S涌出规律，实施煤层注NaHCO₃溶液措施，并对治理效果进行分析。结合工作面开采速度以及H₂S涌出规律，对注NaHCO₃参数计算公式进行研究。现场实践结果证明：注NaHCO₃时间达到3 d之后，注NaHCO₃钻孔6 m半径之内H₂S浓度下降0.001%～0.003%,离工作面距离25～57 m时，注NaHCO₃溶液流量保持相对平稳，煤层实施注NaHCO₃溶液措施后可明显减少H₂S涌出量，治理效果良好。     

基于In2O3-ZnO复合气敏材料的H2S气体传感器研究

为有效解决煤矿生产过程中H₂S气体高准确性、高灵敏度、高稳定性自动传感的难题,利用对H₂S气体具有高度灵敏性的新型In₂O₃-ZnO复合材料H₂S气体传感器,搭建了测试平台并对其气敏性能进行了系统的研究,获得以下研究成果：In₂O₃-ZnO复合材料H2S气敏传感器在20℃～300℃内均有较好的传感灵敏度,复合比例为1∶15时具有最高的灵敏度,复合比例为1∶20时,其在低温区的灵敏性最强;同时,复合比例为1∶15的复合材料具有最佳的浓度灵敏度和较短的响应恢复时间,且具有较好的响应重复性和响应稳定性。因而,复合比例为1∶15的In₂O₃-ZnO复合材料具有最佳的H₂S气敏传感性能。     

硫化钠法CCUS化学固碳技术分析和探讨

简明阐述了清洁能源制氢耦合C1化学工业的CCUS化学固碳路径，按照CO₂中的C、O元素成键变化，将化学固碳技术区分为活化法和非活化法。将金属氧化物拓展到金属硫化物，并通过还原硫酸盐制备金属硫化物，设计构思出Na₂S固碳路径，包括电解水制氢、H₂还原Na₂SO₄、Na₂S溶液吸收CO₂、NaHCO₃/Na₂CO₃处理单元、H₂S制硫酸或硫磺以及硫酸制盐酸6个工艺单元流程；可用于含氧原料气、低浓度CO₂原料气甚至大气中CO₂的捕集及固化工艺的技术开发，并具有矿化固碳效果。通过对Na₂S固碳路径及其效果进行的详细分析和探讨，从H₂消耗、投资、过程能耗、产品价值、固碳效果以及能源利用和储存等方面进行对比后，得出Na₂S法固碳与CH₃     

某斜坡道掘进爆破毒气浓度演变规律分析

地下矿山炮烟中毒是主要爆破事故类型之一。针对某斜坡道掘进爆破,通过安设有害气体监测仪开展现场监测,对爆破有毒有害气体的扩散规律和危害进行分析。研究表明,爆破有毒有害气体浓度顺序为CO>NO>NH₃>H₂S,其中CO浓度与其他气体存在明显的数量级区别,需要引起重视。随着通风时间的延续,爆破有害气体浓度整体表现为先升高后降低的演变规律;通风35 min后爆破有毒有害气体基本排出完毕。铲运阶段的运输车辆通行对于NO、NH₃和H₂S浓度具有明显影响,使其呈现震荡性波动变化趋势。     

地质特征对煤层瓦斯赋存的影响分析

马桥北马庄勘查区的二叠系下统煤系地层中（埋深590～2 710 m）,山西组（P₁s）含全区可采的二₂煤层（主要勘查对象）,平均厚3.01 m;下石盒子组（P₁x）含大部可采的三₂煤层,平均厚1.69 m,均属高变质、特低硫煤为主的贫煤、无烟煤。由于该区煤岩层埋藏深、封闭性较好、瓦斯逸散条件差,致二₂、三煤层赋存有大量的瓦斯,且全区富集。就马桥北马庄勘查区地质特征对煤层瓦斯赋存的影响进行了剖析。研究发现,勘查区煤层瓦斯的赋存,不但受地质条件作用的主导,同时也受地质构造、水文地质条件等地质因素综合作用的制约。     

基于EGF增渗材料的煤层酸化增透技术研究

针对小回沟矿2号煤层高瓦斯低透气性的特征，在小回沟矿2204工作面进行了煤层酸化增透技术研究，试验得到2号煤层的微观孔隙结构较为复杂，微孔及小孔的迂曲程度高，利于瓦斯的储存，且矿物成分主要为SiO₂、Al₂O₃、TFe、CaO、MgO；根据已经掌握的煤层酸化增透机理，通过不同配比试验得到适合于2号煤层的EGF酸化增渗材料为氟化氢铵(5%)、KCl(2%)、柠檬酸(8%)、氨基磺酸(7%)、催化剂(1.5%、C₇H₁₃NO₄S(0.8%)、EDTA(0.5%)、KMS-6(l%)。通过现场酸化增透试验得出：试验钻孔单孔最大瓦斯抽采体积分数为68.2%，单孔瓦斯抽采体积分数提高了1.22～25倍；酸化后单孔瓦斯混合流量提高了7.17～11.75倍；试验区域内瓦斯含量呈下降了18.68%～25.91%，相较于其它增透方式具有施工简单、普遍性强、作用效果显著等优点，解决了小回沟矿高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽放困难的问题。     

基于蒙特卡罗的硫化氢吸附-扩散机理

为了明确硫化氢(H₂S)在煤中吸附扩散的微观动力学机理,揭示不同温度、压力对煤吸附H₂S分子吸附扩散特性的影响机制,基于巨正则蒙特卡罗(GCMC)、分子动力学(MD)和密度泛函理论(DFT)方法,利用Material Studio软件研究了温度在273.15～313.15 K、压力1～1 000 kPa时H₂S在气肥煤大分子模型中的吸附扩散特征。结果表明：温度由273.15 K升至313.15 K时,H₂S的饱和吸附量由38.34 mL/g降至31.85 mL/g,降低了16.93%,当压力为1 kPa时,温度对吸附量的影响最为敏感。温度为293.15 K时,压力由1 kPa升至1 000 kPa时,最可几相互作用能由-39.391 kJ/mol升至-34.301 kJ/mol,随着压力的增加,最可几相互作用能先快速增加,后缓慢增加。在吸附H₂S过程中,H₂S的等量吸附热在36.63～41.43 kJ/mol内,为物理吸附,等量吸附热随着吸附量的增加呈现出...     

新安煤矿瓦斯赋存影响因素分析

基于新安矿瓦斯涌出量异常变化的情况,运用瓦斯地质理论,通过对煤田地质勘探和矿井揭露的瓦斯地质资料进行研究,分析了影响新安矿瓦斯赋存的各种地质因素。其中二采区由于受东西部背斜和南部逆冲断裂的影响,瓦斯急剧升高;岩浆岩以岩床形式侵入煤层,热变质作用使煤层进一步生成瓦斯,并封闭在煤层中,同时岩浆岩侵入裂隙、煤层顶板,对煤层瓦斯的逸散起了封闭作用,这也是造成岩浆岩侵入区域瓦斯集聚的深层原因。     

煤变形产气的力化学机理探讨

煤与瓦斯突出过程中超量煤层气的产生一直是煤地质学界十分关注的重要问题。通过对近年来国内有关煤的次高温高压实验以及热解实验进行系统地调研,结合力化学研究成果,提出新的认识。研究表明在应力的作用下煤的化学结构会发生变化,侧链和官能团脱落,从而产生气体,对比前人的研究成果发现相同煤级的煤在变形实验和热解实验中会产生不同的气体。力化学研究指出,力的作用不仅可以破坏高分子聚合物的结构,使之产生降解,还可以改变化学反应的途径产生新的物质。因此认为,煤的次高温高压变形实验与煤的热解实验,相同煤级的煤在两个实验下产生的气体不同,可能是由于不同化学键对力和热的敏感程度不同,力的作用改变了化学反应的途径所致。     

徐庄矿八层煤自燃规律研究及指标气体优选

通过对新鲜煤样和氧化煤样的热解实验,研究了大屯煤电公司徐庄矿八层煤自燃发火特性,测定了实验煤样不同热解温度下CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6和C3H8等气体浓度,分析了CO、CO2、C2H4等气体浓度随温度变化特性,得出了CO、C2H4气体随温度变化的规律,讨论了徐庄矿八煤预报煤炭自燃发火指标气体的选择.     

彬长低阶煤高瓦斯矿区瓦斯地质及其涌出特征

针对近年来低煤阶煤矿区高瓦斯矿井数量增多,但瓦斯赋存规律及涌出特征知之甚少的问题,以陕西省黄陇煤田彬长矿区为例,依据勘查阶段和煤矿生产过程中测试的瓦斯参数及抽采数据,总结分析低煤阶煤矿区矿井瓦斯参数及瓦斯富集规律,讨论地质因素对低煤阶煤矿区瓦斯涌出特征的影响及其机理。研究表明,低阶煤煤化程度低,孔隙度较高,游离气含量高,煤层透气性好,瓦斯富集规律和涌出特征明显区别于中、高阶煤。彬长矿区发育大佛寺瓦斯富集区、小庄-亭南瓦斯富集区、胡家河瓦斯富集区3个瓦斯富集区。地质构造是控制低煤阶煤矿区矿井瓦斯富集的主要因素,煤质特征决定了低煤阶矿区瓦斯赋存状态。瓦斯涌出量同时受控于开采层瓦斯含量、煤厚、煤层底板标高、地质构造等地质因素。开采煤层原位瓦斯含量越高,煤层厚度越大,煤层底板标高越大,回采工作面瓦斯涌出量越大。褶曲翼部瓦斯涌出量明显要大于向斜轴部宽缓区域,翼部地层倾角越大,回采工作面瓦斯涌出量越大,褶曲对煤层倾角的影响控制了低阶煤瓦斯涌出特征。断层附近受游离气含量的影响,易造成回采工作面瓦斯涌出量突然增大。综采放顶煤采煤工艺在显著提高煤炭产量的同时,也造成了近年来低煤阶煤矿区高瓦斯矿井数量增多。     

开平煤田不同层次构造活动对瓦斯赋存的控制作用

基于对开平煤田瓦斯地质特征的研究,采用构造逐级控制理论,系统研究了不同层次构造活动对开平煤田瓦斯赋存的控制作用.结果表明：受构造演化的控制,开平向斜除NW翼大部地区煤层经历一次生气过程外,其它地区由于逆冲推覆作用和岩浆侵入的影响,发生了二次生气作用;区域上构造发育的不均一性导致瓦斯赋存的差异性,NW翼由于逆断层和水力的封堵作用,使得瓦斯保存条件较好;SE翼由于正断层和水力的逸散作用,使得瓦斯大量散失;开平煤田不同的构造演化过程、不同类型的构造等对煤层的非均质性产生不同程度的影响;煤层在局部变质程度、变形破坏特征等不同,进而孔-裂隙特征不同,使得局部含气性不同。     

煤体理化结构特征及其对瓦斯吸附热力学的影响

为研究煤的理化结构特征及其对瓦斯吸附热力学的影响,通过低温液氮吸附实验和傅里叶红外光谱实验对煤的理化结构进行了表征,采用等温吸附实验测定了不同温度下贫煤和长焰煤的瓦斯吸附曲线,利用Langmuir模型和Freundlich模型分别对吸附数据进行了拟合,并基于2种模型计算了吸附热力学参数△G°。研究结果表明:基于Freundlich模型的吸附△G°适合描述瓦斯吸附热力学特性,不同温度下煤对瓦斯的吸附均为自发过程;长焰煤的孔隙结构更有利于吸附过程的进行,而贫煤的表面化学结构更有利于瓦斯的吸附;煤对瓦斯的吸附量受煤体孔隙结构及表面化学官能团的共同作用,吸附△G°可较好的体现煤体孔隙结构特征的差异,结合吸附量和吸附△G°可更全面地评价不同变质程度煤对瓦斯的吸附性能。     

粒度对软硬煤粒瓦斯解吸扩散差异性的影响

基于气体在多孔介质的运移理论,采用物理模拟实验的方法,研究了软、硬煤粒瓦斯扩散速度、扩散系数的差异特征随粒径的变化规律;采用压汞法考察了软、硬煤粒孔隙结构特征的差异,分析了粒径对软硬煤瓦斯扩散行为差异性的影响机理。研究结果表明,当粒度大于等于硬煤的极限粒度时,软、硬煤瓦斯扩散初速度差值和扩散系数比值达到最大值,且基本趋于稳定;当粒度小于硬煤的极限粒度时,软、硬煤瓦斯扩散初速度差值和扩散系数比值随粒度的减小而减小;当粒径减小到一定程度——称该粒度为原始粒度,软、硬煤的瓦斯扩散速度和扩散系数几乎没有差别。软煤相对于硬煤和粒度减小,均使大中孔的孔容显著增大,即粒度减小会缩小软硬煤之间瓦斯解吸扩散通道的差别。软硬煤孔隙结构差异是导致瓦斯扩散速度和瓦斯扩散系数随粒径变化规律产生差别的本质原因。以上研究成果为钻屑瓦斯解吸指标、瓦斯放散初速度和煤层瓦斯含量等测定过程中粒度选择与结果修正提供理论参考。     

巷道内检验“防止煤矿内瓦斯爆炸方法”的特殊爆炸试验

为了检验使用“防止煤矿巷道内瓦斯爆炸装置”在特大瓦斯涌出量情况下的爆炸烈度可能造成的伤害，在总长8 m，一端封闭、一端开口，且封闭端高度（在3.1 m长度上截面为3.1 m×3.1 m）比靠近开口端（截面为3.1 m×2.5 m）高出0.5 m的试验巷道内做了天然气特大送气速率（模拟采煤的特大瓦斯涌出量）4次特殊爆炸试验.其中3次发生了爆炸，但是爆炸的烈度很小.经过3次爆炸，三合板壁面只坏了2块（各1 m面积），试验巷道内部地上枯草、纸片都无燃烧痕迹.证明应用“防止煤矿巷道内瓦斯爆炸的方法（装置）”有较好的防爆效果，在出现特大瓦斯涌出量发生爆炸时也未曾产生大的损失与伤害.     

煤对CH4/CO2二元气体等温吸附特性及其预测

研究了晋城煤和潞安煤对CO₂和CH₄及其二元混合气体的等温吸附特性，利用扩展Langmuir和理想吸附溶液理论结合纯气体等温吸附模型Langmuir，DA，DR，BET对吸附实验数据进行预测，并检验了实验数据的预测准确度.研究结果表明，煤对混合气体的吸附量介于CH₄和CO₂吸附量之间；煤对混合气体中CH₄的吸附量并不是随压力的增加而增加；理想吸附溶液理论结合纯气体吸附等温线对CO₂/CH₄二元混合气体实验数据预测的准确度要高于扩展Langmuir，理想吸附溶液理论对混合气体吸附预测的准确度取决于所用的纯气体的等温吸附方程和所预测的煤样煤质指标.     

采空区气体微流动场模拟研究

为分析在短期内消除采空区自燃火灾气体对工作面影响,进而确定抽放参数,针对霍州煤电集团回坡底煤矿采空区局部自燃火源点的火灾情况,提出了用地面钻孔抽放采空区自燃火灾气体,使其避免流向工作面的方法.通过XK型煤自然发火试验台及XKS程序升温试验台进行了试验分析,推出煤自燃表面分子结构模型.以多孔介质流体动力学以及能量守恒定律...     

河北开滦矿区晚古生代煤对CH4/CO2二元气体等温吸附特性

研究了开滦矿区不同变质程度煤对不同配比CH₄/ CO₂二元气体等温吸附特性,用扩展Langmuir方程的推论计算了CH₄/ CO₂二元气体各组分在吸附相中的浓度,并分析了其变化特征,表明：煤对CH₄/CO₂二元气体的吸附并不是对纯CH₄和纯CO₂的独立吸附,而是2种气体的竞争吸附,混合气体中CO₂含量越高,总吸附量越大.在开滦矿区煤对CH₄/ CO₂二元气体的吸附过程中,利于CO₂吸附的条件是高CO₂组分浓度和高压力;中等变质程度煤利于CH₄吸附的条件是高CH₄组分浓度和高压力,而低变质程度煤是相对的低CH₄组分浓度和高压力.研究区低变质程度煤对CH₄ 的竞争吸附大于其对CO₂的竞争吸附,并不适合CO₂-ECBM 技术的实施;中等变质程度煤对CO₂ 的竞争吸附优于对CH₄的竞争吸附, 适于CO₂-ECBM 技术的实施.