基于指标气体和红外探测技术的整合矿井火区划分

针对资源整合矿井早期粗放式开采导致采空区大量留煤,易引起煤炭自燃问题,以北祖煤矿4+9煤层为研究对象,通过指标气体试验对火区燃烧情况进行研究并采用红外探测技术对巷道顶煤表面高温区域进行划分,结果表明:CO、C2H4和C2H6可以作为北祖煤矿4+9煤层自燃的指标气体,火区温度在80~110℃,且火区有自北向南扩展趋势。研究结果为打钻探测、堵漏等提供了参考。     

革屑基复合炭材料的制备及在固态超级电容器中的应用

炭材料作为研究最早、使用最广泛的超级电容器电极材料,具有良好的热稳定性和化学稳定性,但传统炭材料的制备往往受成本、资源和环境等问题的限制,而生物质炭材料不仅具备孔隙率高、导电性能好等优异性能,且原料来源丰富、成本低廉。本实验采用废弃生物质——植鞣革屑为原材料制备多孔炭,相比于纯的胶原前驱体,植鞣剂单宁有助于碳元素含量提高。而后用化学氧化聚合法在多孔炭材料基底上原位生长聚吡咯进一步提高碳元素含量,再次炭化后制备得到高碳元素含量的革屑基复合炭材料。电化学测试表明,在三电极体系中,当电流密度为1 A/g时,电极比电容值可达330.5 F/g,并具有良好的倍率性能。由该材料组装而成的固态超级电容器,具有高的比电容值,在500 mV/s下进行5000次充放电循环后电容保持率接近100%。     

构造突出煤层地应力与瓦斯压力梯度关系模拟研究

构造突出煤层中瓦斯压力梯度变化规律与水平地应力分布规律是影响煤与瓦斯突出的主要因素,建立了煤层瓦斯压力梯度与水平地应力定量计算模型;以坦家冲矿236-80北石门附近区域构造突出煤层为研究对象,由FLAC模拟可知,水平地应力趋近于0的区域煤体破坏最为严重;由计算可知,当水平地应力约为3 MPa时,构造突出煤层中瓦斯压力梯度会出现突变;当水平地应力大于3MPa时,沿煤层物理模型走向0~5与42~62 m两个区域瓦斯压力梯度急剧增加。     

地下煤火高温阶段贫氧不完全燃烧耗氧速率的计算

运用过量空气系数、动力学反应和供氧的时间尺度,分析了地下煤火不同温度阶段的燃烧状态。在高温阶段,地下煤火燃烧反应速率很快,巷道和裂隙漏风所供给的氧含量不能满足煤体燃烧所需的氧含量,煤体燃烧耗氧速率受控于氧气供给速率,地下煤火处于贫氧不完全燃烧阶段。根据S.Krishnaswamy提出的单颗煤粒动力学反应-扩散模型,推导了地下煤火高温阶段贫氧不完全燃烧状态下耗氧速率计算式,并运用案例数值模拟分析和验证了该计算式。结果表明,该式能有效地估算地下煤火高温阶段受控于供氧速率的耗氧速率。