煤与瓦斯突出预测的正负靶心灰靶决策模型

为提高煤与瓦斯突出预测的准确性和可靠性,提出利用正负靶心灰靶决策模型进行煤与瓦斯突出危险性评价的方法.根据选取的20组矿井的突出单项指标数据,定义正、负两个靶心并分别计算靶心距,通过目标权重优化模型得到各突出影响因素的权重,依据计算出的综合靶心距大小划分煤与瓦斯突出危险性等级,并利用建立的煤与瓦斯突出预测模型对选取的10组矿井进行突出危险性评价,评价结果与矿井实际情况一致.研究结果表明:利用正负靶心灰靶决策模型进行煤与瓦斯突出危险性评价是可行的.     

矿井封闭火区内气体运移规律

根据气体传质理论，煤矿井下火区封闭后，火区内生O2和有害气体运移平衡系统破坏，造成封闭火区内的O2浓度减少和CO等有害气体的积聚。当火区内化学反应达到平衡后，封闭火区内有害气体浓度逐渐减小，该过程是以气体分子在多孔介质中扩散为主要运移形式的质量传递过程。分析O2、CO通过封闭墙和煤层等多孔介质的扩散机理，并推导了有效扩散系数的计算公式。由公式计算封闭火区内O2降低5％的时间to和封闭火区内CO下降到0．001％的时间t，综合考虑封闭火区内的温度，计算出火区从封闭到启封的参考时间。     

煤层中封存CO2的流-固-热耦合数值模拟研究

为了研究CO_2煤层封存过程中注气量和煤层渗透率的变化规律,分析不同煤层特征参数对注气效率的影响,利用岩石力学、渗流力学、传热学相关理论,基于煤体双重孔隙结构特征,建立CO_2煤层封存的流-固-热耦合模型,进行CO_2煤层封存数值模拟。结果表明:CO_2注入煤层的速率遵循着"初始阶段迅速减小,随后基本稳定"的规律,注入速率的大小与煤层初始压力、初始温度成反比,与初始渗透率成正比;在煤层注入CO_2的过程中,由于气体压力升高、温度降低引起的收缩应变大于吸附应变,在注气压力增高区内煤体基质系统和裂隙系统的渗透率不断增大,且裂隙渗透率受注气影响更明显。     

不同阻化剂对煤自燃影响的实验研究

为验证"阻化剂对不同的煤样具有选择性,不同的阻化剂对不同煤样的阻化效果不同"这一推论,采用STA449C型-TG/DAT综合热重分析仪对神东矿区六个煤矿不同层位和不同工作面的9个煤样添加阻化剂后的活化能变化规律进行实验研究为研究阻化剂和不同阻化剂对煤自燃过程的影响,结果表明,以着火活化能确定煤自燃阻化效果具有规律性.比较不添加阻化剂与添加阻化剂实验煤样各燃烧阶段的活化能可以看出,添加阻化剂后失水活化能与燃烧活化能降低,着火活化能增大,说明阻化剂在煤的整个燃烧阶段并不是全过程起阻化作用,而是一个催化-阻化-催化过程.在失水阶段起催化作用,在着火阶段起阻化作用,在燃烧阶段起催化作用.这对于应用阻化剂的选择具有实际的参考价值和指导意义.     

钙质泥岩粉尘对混烧体系中乏风瓦斯的氧化影响研究

为降低乏风瓦斯排放对温室效应的影响，提高乏风瓦斯的利用率，探究了体积分数为0.75%的乏风瓦斯及其与褐煤、无烟煤混烧方法下的氧化规律。随后进一步探究矿井乏风中裹挟的钙质泥岩粉尘对混烧体系中乏风瓦斯的影响。研究利用管式炉系统，模拟乏风瓦斯与空气预混气体环境，将金属氧化物含量不同的钙质泥岩粉尘与不同煤种混合，置于该气体环境中。结合X射线衍射分析(XRD)测试，分析混烧产物。研究表明：钙质泥岩粉尘可以促进瓦斯的氧化，且随着金属氧化物含量的增多，氧化效率增加。钙质泥岩粉尘可以促进同等温度下两个煤种混烧体系中乏风瓦斯的氧化。钙质泥岩粉尘金属氧化物含量越多，乏风瓦斯转化达到极限的温度越低。根据粉尘对两个煤种混烧体系的瓦斯转化作用效果可知，虽然褐煤体系的瓦斯转化率一直高于无烟煤体系，但粉尘对于褐煤体系中乏风瓦斯的转化呈负面影响，对无烟煤体系呈积极影响，故粉尘对无烟煤混烧体系的影响优于对褐煤体系的影响。钙质泥岩粉尘同时起到固硫作用，故对矿井排出乏风瓦斯过程中含有的钙质泥岩粉尘可不做处理，将其与乏风瓦斯共同通入燃煤锅炉中。     

煤中脂肪族硫醚结构氧化过程机理

应用Gaussian 03程序,采用密度泛函(DFT)方法,在B3LYP/6-31G(d,p)水平下研究煤中脂肪族硫醚结构(C_6H_5CH_2SCH_3)吸附O_2分子及氧化反应过程的能量变化,确定分子间氧化反应机制,为预防煤炭自燃奠定理论基础。由计算结果可知,煤中C_6H_5CH_2SCH_3结构物理吸附O_2分子形成复合物Ⅰ,形成过程是一个无势垒的过程,在热力学上是稳定的。煤中C_6H_5CH_2SCH_3结构与O2分子的相互作用距离dS-O为2.582A,经CP校正后的相互作用能为-20.60kJ/mol。分析复合物Ⅰ的电子密度变化,可确定其相互作用为范德华力,属于物理吸附。当复合物Ⅰ吸收足够的能量,将进一步发生化学反应。煤中C_6H_5CH_2SCH_3结构氧化反应共有5条反应路径,Path 4是反应的主反应路径,其产物P_3(C_6H_5CH_2SOH+CH_2O)是反应的主产物。经分析发现:煤中C_6H_5CH_2SCH_3结构易发生初步氧化,仅需12.36kJ/mol的能量,物理吸附一个O2分子释放的能量足以提供,但若要深度氧化将Path 4进行下去,需要再从外界吸收相当于物理吸附5个O_2分子释放的能量。     

基于前景理论的三角犹豫模糊多属性决策方法

针对属性权重信息完全未知,属性值为三角犹豫模糊元的多属性决策问题,提出一种基于前景理论和模糊结构元的决策分析方法。首先,基于模糊结构元理论,定义三角犹豫模糊元的结构元形式和海明距离公式,并通过求解属性间距离离差最大化的优化模型确定权重。其次,依据前景理论,分别以正负理想点作为决策参照点,构建收益矩阵和损失矩阵。在此基础上,应用TOPSIS方法计算各备选方案的相对贴近度,并依据相对贴近度的大小实现备选方案排序。最后,通过算例验证方法是有效和可行的。     

煤炭自燃生成标志气体的红外光谱分析

针对煤自燃氧化过程中生成的生产物能够判断煤自燃的反应过程和机理以及在不同温度下生成的标志性气体可以判断煤自燃的严重程度的问题,采用红外光谱手段对神东矿区6个煤矿不同层位和不同工作面的12个煤样进行了研究。研究结果表明,煤氧化燃烧过程是分阶段进行的,分为失水阶段、氧化阶段、着火燃烧阶段。各阶段的标志气体不一样：失水阶段以H2O吸收峰为主、氧化阶段C2H4、CH4出现显现峰、着火燃烧阶段出现C2H4、CH4强峰。确定煤样在不同温度下生成标志气体的规律,对预测煤的自燃发火具有重要的理论和实际意义。     

煤自燃指标气体分析与分级预警

煤自然发火严重制约矿井安全生产。为实现煤自然发火危险性精准预测预报,采用程序升温试验系统测试分析了沙曲一号煤矿不同粒径煤样各种气体产物及其浓度变化规律,进一步引入随机森林集成学习方法建立了煤自然发火危险性分级预警模型,并通过大佛寺煤矿自然发火试验进行了验证分析。结果表明：粒径越小,煤氧接触面积越大,煤氧反应越激烈,气体产物浓度越大;C₂H₆气体属于煤体赋存气体,在试验初始阶段就出现了,但C₂H₄气体在温度升高至120℃左右才出现,是煤氧化裂解的产物,可以作为沙曲一号煤矿自然发火指标气体;基于随机森林建立的煤自然发火危险性分级预警模型训练样本预测准确率达到100%,在默认参数条件下,测试样本预测准确率高达96.7%,通过自然发火试验数据验证分析得到测试集预测准确率为98.9%,变量重要度评估结果为CO和C₂H₄气体对煤自然发火危险性影响最大,这与现场实际情况吻合。随机森林用于处理煤自然发火危险性与气体产物之间的复杂非线性关系十分理想,适合于煤自然发火危险性预...     

高分散Co3O4对钙钛矿类LaCoO3低浓度甲烷催化燃烧性能的影响

本研究采用溶胶凝胶法,通过调变镧钴比合成了一种纳米新型钙钛矿类催化剂。利用物理吸附、ICP、XRD、H₂-TPR、O₂-TPD和XPS等技术对催化剂进行了表征,并对其在乏风甲烷氧化燃烧中的催化性能进行了研究。结果表明,高分散性的Co₃O₄纳米颗粒有利于甲烷的低温活化,且催化剂中镧钴钙钛矿体相可提供大量的晶格氧,促进高温下甲烷的催化燃烧速率和催化剂的高温稳定性。通过调变镧钴比例,可有效调变催化剂中Co₃O₄纳米颗粒的分散状态,进而实现催化剂低温活性和高温稳定性的有效统一。当La/Co比为0.9时,在空速为30000 mL/(gcat·h)的条件下,La0.9CoO₃钙钛矿催化剂的甲烷起燃温度为382℃;稳定运行72 h后,甲烷转化率保持在95%以上。这些结果为今后开发低成本、高活性和高稳定性的甲烷燃烧催化剂提供了参考。