煤基多级孔炭纳米材料的优化制备及性能表征

以低变质粉煤为原料,采用热解活化技术制备煤基多级孔炭纳米材料(CCNM),利用统计学预测分析软件(JMP)设计优化制备实验的正交阵列,主要因素包括煤直接液化残渣(DCLR)的添加量(A)、热解过程升温速率(B)、热解终温(C)和原料粒度(D),每个因素选取三个水平。采用响应面分析法对CCNM的碘吸附值和抗压强度进行评估,确定最佳优化条件为A1B3C1D2,影响因素按显著性由大到小的顺序为CABD,碘吸附值的预测公式为m I=258.26-33.22 x 1-34.88x 2+28.12x 21+1.92x 1x 2+34.12x 22,预测碘吸附值最高为390.51 mg/g,三组平行验证实验测定的碘吸附值平均为394.69 mg/g,实验值与预测值吻合良好。对优化条件下制备的CCNM进行性能表征,材料呈多孔结构;通过图像处理,统计得到孔隙率在40%以上;碘吸附值为398.22 mg/g,抗压强度为4.12 MPa,比表面积为146.181 m 2/g,总孔容为0.0534 cm 3/g,中孔率为71.10%,孔径主要分布在1.5 nm^100 nm,平均孔径为5.254 nm,表明CCNM是一种包含微孔、中孔和大孔的多级孔炭纳米材料。     

基于注入压降法的煤层气井裸眼和套管射孔后测试试验研究

为了对煤层气井试井方法有更加全面的认识,采用注入压降法试井对裸眼井和套管射孔后煤层气储层参数进行试验测试,测得试验井不同阶段的煤层气储层参数结果;研究了试验井的不同阶段的试井试验条件,采用不同阶段试验测试得出结果进行全方面系统对比,结果表明:对复杂井况的裸眼井,采用套管射孔后测试可以有效获取煤层参数并且确保了测试井的安全;延长注入压降试井的测试时间,可以更准确的获取煤层参数;对于套管射孔试验井,增加射孔密度和射孔距离可以有效的沟通煤层与井筒的连通性,而且采用跨隔双封隔器试井测试可以降低井筒储集效应,减小井筒畸变时间。     

不同介质下物理法活化制备兰炭基活性炭实验研究

以粒径小于6mm的废弃兰炭末为原料,高温下分别用水蒸气和CO2为介质活化制备兰炭基活性炭。采用碘吸附实验、N_2吸附/脱附实验和SEM等手段对成品的孔隙结构进行表征,比较了不同温度下活化介质对成品孔隙形成过程的影响,并分析了活化机理。结果表明:水蒸气活化速率更快,在温度较低时反应就能充分进行。随着活化温度的升高,两种活化介质制备活性炭的碘吸附值先增加后减小,收率均降低;N_2吸附/脱附实验表明,两种吸附等温线均符合I型吸附曲线的特征,成品微孔发达并含有中、大孔,900℃和1 000℃分别是水蒸气和CO_2活化过程的最佳温度,CO_2活化效果更好,成品的微孔比表面积和微孔体积低,平均孔径更大;机理分析表明,随着活化温度上升,先持续发生径向造孔作用,再发生横向扩孔作用,径向活化是活性炭形成发达微孔的主要控制过程。     

综采工作面瓦斯综合治理技术研究

在分析潘一煤矿2322(3)工作面特点的基础上,采用保护层开采,底抽巷抽放卸压瓦斯,抽放远程卸压等技术对瓦斯进行抽放,对综采面瓦斯进行了技术研究.通过对潘一煤矿2322(3)工作面进行实验,证明利用上述技术对预防煤层瓦斯治理有重要意义.     

沁水盆地南部储层压力分布规律和控制因素研究

为对煤储层参数有更加全面的认识,采用注入／压降法和水力致裂法对煤层气储层参数进行试验测试,测得沁水盆地南部55口井共83层煤的储层压力和地应力储层参数,研究了沁水盆地南部煤层气储层压力的分布规律和控制因素（构造应力、埋深、地应力等）。结果表明：沁水盆地南部煤层气储层压力以低压储层为主;沁水盆地南部的几个区块中,郑庄区块的储层压力梯度最大,其次是柿庄区块和樊庄区块,储层压力梯度最小的是大宁区块和潘庄区块,构造应力、埋深、地应力及地下水矿化度是控制储层压力的主要因素。     

基于注入压降法的煤层气指标试井试验

为了准确地测出煤层气的指标参数,将注入压降法应用于煤层气指标测试中,应用预先设计好的试验流程及试验设备对煤层进行注水测试.介绍了注入压降在煤层气测试中的应用情况,进行了基于注入压降法的煤层气指标试井试验.试验结果表明,注入压降法的煤层气指标试井试验在煤层气测试中是非常有效、普遍的方法.     

无线传感器网络在煤矿安全智能监控系统中的应用

近年来,我国煤矿安全事故频发。文章提出了无线传感器网络在煤矿安全智能监控系统中的应用,论述了无线传感器网络的原理和优点,以及无线传感器网络在煤矿安全智能监控系统中的设计基础。基于目前煤矿安全监控系统的智能化程度不高的现状和存在的问题,提出了煤矿安全智能监控系统的设计方案和监控机制,探讨了无线传感器网络在煤矿安全智能监控系统应用中的可行性、方法和途径。     

煤层气水力致裂试验方法研究

根据水力致裂试验经典曲线和理论分析得出煤层水力致裂试验的典型分析曲线;以沁水盆地南部测试井为试验对象,对煤层的原地应力进行测定。利用平方根法和双对数法对水力致裂试验数据进行分析和研究,得出沁水盆地南部煤层原地应力的实验数值以及2种方法的相互验证准确可信。煤层水力致裂测试结果为煤层勘探、测试和后期排采作业过程提供了基础。     

KOH添加方式对煤基电极材料结构及性能的影响

采用低变质粉煤的成型热解KOH-HNO_3联合活化技术制备煤基电极材料(CEM),考察活化剂粉末直接添加方式和溶液浸渍添加方式对煤基电极材料结构及性能的影响,将两种添加方式所对应的两组实验分别记为P组和S组。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)和N_2吸附法对煤基电极材料的微观形貌特征、表面官能团组成及孔隙结构、孔径分布进行分析表征,并对其电化学性能进行测试。结果表明:添加方式对材料收率及微孔率的影响表现在两个方面,在KOH添加量为5%～15%(质量分数)时,热解产物收率变化很小,P组实验生成CEM的微孔发育程度相对较好,在KOH添加量为20%时,P组实验生成CEM的酸化收率整体偏低,S组实验生成CEM的抗压强度和碘吸附值整体偏高,溶液浸渍方式更有利于微孔结构的发展;在P15试样和S15试样的电化学性能对比测试中,S15试样具有较大的比电容,内阻为2.05Ω,电荷转移电阻较低;KOH在浸渍阶段可先行与煤中含酸性官能团有机物发生降解反应,K~+优先进入煤料的大分子结构中,从煤料内部基质产生初级微孔结构,在后续热解过程中增强了活化效果,孔径分布和孔道布局更加合理,实现较高离子迁移效果;S20试样的抗压强度为3.96 MPa,碘吸附值为987 mg/g,微孔率可达87.62%,比表面积为487.21 m~2/g、总孔容为0.173 cm~3/g,微孔孔容为0.152 cm~3/g,平均孔径1.931 nm。     

综采面煤层自燃综合防治技术研究

在分析谢桥煤矿1201(3)工作面特点的基础上,采用注氮、灌浆、注胶综合防灭火技术对综采面防灭火进行了技术研究。通过对谢桥煤矿1201(3)工作面进行实验,证明注氮、灌浆、注胶综合防灭火技术对预防煤层自燃有重要意义。