煤炭地下气化的敏感性地质因素探讨

相对于地面煤化工装置,煤炭地下气化(UCG)炉体为地质体,地质条件准确认识是推进UCG气化成功的关键前提。为了最大限度避免煤炭地下气化选区选址地质风险,以贵州复杂地质条件为例,系统探讨其煤炭地下气化的敏感性地质因素。通过收集梳理贵州煤炭资源勘查资料,建立归一化的参数分级赋值、参数权重向量算法、参数权重积算法等数学模型,准确获取研究区地质参数量化数据;基于由26个地质因素构成的地质参数集,采用数理统计方法,识别地质风险关键因素对复杂构造区煤层UCG可行性的交叉影响,查明建炉可行性、过程易控性、气化安全性、开发经济性“四性”指标敏感性地质风险源。结果表明:“四性”指标地质参数的敏感性有所差异,建炉可行性、过程易控性、气化安全性、开发经济性的地质因素敏感性依次变弱,UCG可行性对建炉可行性的依赖性最强,过程易控性次之,其他两个条件离散性相对较大,敏感性明显降低;就敏感性程度而言,26项地质参数中最为敏感的是煤的坚固性系数,其他8个主控地质因素分别是煤层厚度、煤层倾角、煤厚变异系数、夹矸厚度系数、断层指数、煤层埋深、奥亚膨胀度和黏结指数,影响建炉可行性、过程易控性两个方面。就贵州UCG敏感性地质因素来说,UCG项目成功与否的关键在于建炉可行性,气化炉选址应优先考虑构造发育特征及其对煤层条件的影响;为持续推进煤炭地下气化产业发展,下一步或可立足于我国煤炭资源特性及赋存条件实际,以“四性”认识为基础建立统一的UCG地质风险评价准则,进而为典型地质条件先导性试验区选址提供科学依据。

贵州无井式UCG选址选层“四性”地质评价模式与资源类型划分

为建立科学系统的“地质−工程”一体化地质风险评估模式,解决煤炭地下气化(UCG)选址选层难题,提出了一种以“建炉可行性、过程易控性、气化安全性、开发经济性”四性认识为基础,利用FAHP模糊层次分析法创建的包括4项一级指标、10项2级指标、26项3级关键地质参数的地质评价要素层次结构模型。该模型引入“阈值”概念,对断层指数、奥亚膨胀度、黏结指数、上覆含水层距离4项指标的超“阈值”情况实施“一票否决”,充分重视特定地质参数对UCG控制的关键作用;通过“两两判断矩阵”确定各指标权重向量,根据隶属函数厘定指标层隶属度;并提出了相应地质评价技术方法,配套建立了权重积、综合权重积以及最优3段分割等算法,将所涉及指标量化分析,精准判断资源类型与级别;同时基于矩阵结构混合编码方式,提出了“四性四级”五位编码的UCG资源类型表征系统。最终形成了以“四性”理论为基础,“算法”为骨架,“四性四级”五位编码为灵魂的科学化、系统化UCG选址选层地质评价体系。该评价体系可在多场耦合的UCG生产过程相关风险识别机制的前沿探索方面发挥关键作用,有效改善现有UCG风险识别理论局限于地质单方面,缺乏工程联系的问题,实现大区域的UCG量化选址选层,为省级乃至国家级煤炭地下气化战略规划提供解决途径,从而提出可供分步实施的典型地质条件先导性试验区建议,推动煤炭地下气化产业化进程。

贵州化处矿区煤炭地下气化物理模拟试验

为了深入探究贵州六枝化处矿区贫煤气化工艺参数,稳步推进贵州煤炭地下气化工程示范,开展了系列地下气化物理模拟试验和理论分析。通过构建综合模型系统,模拟了不同氧气浓度、气化炉结构和煤层湿度等条件下的气化过程,系统地探究了贫煤地下气化的特性、气化效率和气化工艺参数等。试验结果表明,气化炉结构差异对合成气组分有显著影响,同时,气化通道的支护方式、气化剂浓度、煤层含水量也会影响合成气组分。在适当的氧气浓度下,贵州六枝化处地区的贫煤能够稳定气化产出合成气,70%以下富氧环境下,随着氧气浓度的增加,煤气有效组分逐渐提高,煤气热值也相应增加;超过70%富氧时,有效组分中CO含量开始下降;温度场方面,气化过程的推进会直接影响温度场推移方向,且在煤层中会存在高低温区交叉分布的特征,主要是由于煤层中煤块之间存在裂隙,形成绕流燃烧而引起的。后期实际生产中,要控制气化剂氧气浓度,提高气化效率;钻井底部加强支护,采取热胀冷缩保护;增加辅助措施维持气化炉内温度场稳定性;为了提高H_(2)、CO组分浓度,需注入雾化水,增加还原性。通过深入探究不同工艺参数条件下贵州化处矿区贫煤地下气化特性,为下一步实际生产中气化工艺参数优化、气化效率提高和煤气质量提升提供了科学数据支撑。

贵州贫煤煤炭地下气化工艺参数研究

为推动煤炭地下气化(UCG)产业化发展进程,揭示高变质烟煤UCG工艺过程中物料转化的整体规律和影响因素,以贵州贫煤为例,系统探讨了不同气化剂配比下气化工艺参数的变化。通过收集梳理研究区资料,分析目标煤层煤质及煤热解动力学参数,并基于物料平衡与能量守恒理论基础,构建了物料平衡模型,对贫煤UCG工艺的参数进行了数值模拟分析,结果表明:研究区贫煤在N2气氛下热解DTG峰值温度为417.2℃,且随升温速率增加而升高,煤样的总失重率则随之降低;注水条件下,气化剂中氧气浓度的升高能够促进煤的气化反应,提高气化效率和合成气产品质量;但当氧气浓度超过80%时,煤气热值与CO的增长趋势会逐渐放缓;在纯氧-水气化工艺条件下,合成气产品有效组分达到65%,高热值为9.135MJ/m^(3)。相关成果可为贵州UCG产业化推进提供参考。

贵州省六盘水市钟山区汪家寨煤矿瓦斯地质特征

根据煤层样品化验测试结果并结合煤矿勘查数据,对贵州省六盘水市钟山区汪家寨煤矿瓦斯地质特征进行分析。研究结果表明:区内各可采煤层均属于高瓦斯煤层;区内煤层瓦斯含量较富集,从西北部往东南部有逐渐增加的趋势;煤层存在瓦斯突出危险性,生产中应做好预防瓦斯突出措施;区内煤层气地质储量规模为小型,地质储量丰度为中等丰度。

六盘水汪家寨煤矿可采煤层有害元素富集特征及分布规律

利用贵州省六盘水汪家寨煤矿勘查过程中可采煤层化验测试数据,研究煤中有害元素(S、P、As、F、Cl、U、Th、V)富集特征以及分布规律。依据煤中有害元素含量,采用富集系数概念,分析可采煤层有害元素的富集特征,并对轻度富集有害元素的平面和垂向分布规律进行研究。研究表明:矿区仅S、Th、V在部分可采煤层中轻度富集;平面上,轻度富集的硫元素在矿区范围内连片产出,轻度富集的钍、钒元素则为零星分布,垂向上,硫元素从上至下富集系数先升高后降低(7煤和17煤略有起伏),1、4、8煤轻度富集;钍元素仅在1煤轻度富集,其余煤层正常富集;钒元素在8、13、14煤轻度富集,其余煤层正常富集。

基于耐久性虚拟试验的车身结构疲劳分析

首先建立某款商务车刚柔耦合多体动力学模型,并对其悬架系统进行分析和验证,然后构建耐久性虚拟路面作为激励对整车模型进行虚拟试验,以获取车身边界动态载荷,最后利用静态叠加法算得车身结构的应力响应,并采用基于寿命的安全因子法对车身结构进行疲劳寿命预测,重点对路试开裂的后摆臂支座进行疲劳分析和结构优化。结果表明,基于寿命的安全因子分析法能更直观地分析结构的疲劳损伤状态。

裂隙带顶板巷道围岩破坏机理及稳定性控制

针对上行开采过程中顶板巷道支护困难的问题,采用UDEC离散元数值模拟软件对上行开采过程中采场采动裂隙、塑性区以及巷道围岩裂隙、塑性区发育进行了系统的研究和分析,研究结果表明:采动作用下顶板巷道围岩破坏以巷道顶、底板破坏最为明显,靠工作面侧的巷帮破坏次之。采场采动裂隙、塑性区发育与巷道围岩裂隙、塑性区发育在工作面的推进过程中不断相互吸引和促进,最终贯通。同时,当采动作用达到一定程度时,采动裂隙会以顶板巷道顶板为起点向上发育,而巷道肩角处塑性区向上产生畸形发展,其发育方向与采场覆岩断裂角一致,其发育高度远远大于未受采动影响的巷道塑性区发育高度。基于分析结果,提出了上行开采裂隙带顶板巷道支护策略,并以山脚树矿上行开采为工程背景对其顶板巷道原有的支护形式进行了改进,改进后的支护能够有效保证巷道围岩稳定。以上研究成果可为上行开采工程中顶板巷道的支护提供设计参考,丰富采动巷道围岩稳定性控制理论成果。

贵州大寨矿区龙潭组镓的富集特征及勘探前景

为研究贵州盘县大寨地区煤系Ga资源的富集特征,以区内9口钻孔中采集的219件岩芯样品的测试分析数据为基础,运用地球化学及数理统计方法,对区内各煤层及围岩、顶底板、夹矸中Ga的赋存特征进行了详细研究。结果表明,大寨矿区Ga主要富集在煤层顶底板、夹矸中的黏土矿物中,赋存状态以无机结合态类质同象替代为主;底板、夹矸中的Ga含量最高,平均含量分别为37.86、36.42μg/g;顶板中Ga含量次之,平均含量为29.94μg/g;煤层中的Ga含量最低,平均含量为8.74μg/g;龙潭组中下部较上部更为富集,顶板Ga含量平均值最大的为17-2号煤层,底板和夹矸Ga含量平均值最大者为24号煤层,均达到工业品位,表明贵州地区龙潭组煤中Ga具有一定的成矿前景。

采用基于耦合测试的虚拟试验台架预测车身疲劳寿命

本文中首次采用与测试数据耦合的方法获取虚拟试验台架的驱动文件,作为准确的路面激励输入,以提高疲劳仿真精度。在某车型耐久性能优化中,运用该技术提高了零件的疲劳寿命。仿真与耐久性试验结果的对比表明,该方法计算精度高且资源消耗少,能有效指导汽车结构设计。

多层叠置含煤系统煤层瓦斯赋存规律及影响因素分析

基于煤层瓦斯地质理论,通过大量的煤田勘探采样数据分析,研究总结陈家沟煤矿瓦斯赋存规律及其影响因素。矿区煤层瓦斯赋存主要受地质、构造、煤岩特征、顶底板岩性、埋藏深度等的影响。陈家沟煤矿属高瓦斯矿井,瓦斯分带以CH4带为主;瓦斯含量随着煤层的埋藏深度增加而有增大趋势,埋深达到700 m左右时,瓦斯含量达到最高;区内可分为三个独立含气系统,分别为C1~C12、C14~C26、C31~C69含气系统。经过研究分析,今后在矿井开发中应考虑相应合层排采独立开发。

考虑煤体状态的采动岩体移动规律

在传统采动岩体理论分析中将煤体作为采动岩体的刚性边界,这与现场实际有较大的出入。针对该问题,将煤体视为与其上覆岩层一起协调变形的弹性承载体,对覆岩的初次破断和周期性破断进行了理论分析和数值模拟,结果表明:覆岩的移动规律不仅与其自身性质有关,而且与其下伏支撑体的地基系数密切相关。当下伏支撑体的地基系数小时,覆岩初次垮落步距更小,覆岩初次断裂位置位于岩梁中间,覆岩周期断裂的位置更趋于支撑边界深处,同时支撑体本身的破坏范围更大;反之,覆岩初次垮落步距更大,覆岩周期断裂的位置更靠近支撑边界,同时支撑体本身的破坏范围变小。因此,在煤层开采过程中,覆岩的移动规律不仅需要考虑自身的力学性质,还需考虑其下伏支撑体的状态。在考虑软弱煤层时,不仅应考虑软弱煤层的力学性质,还需综合考虑煤层的开采厚度。

唐山矿岳胥区奥灰水带压开采危险性评价

基于唐山矿岳胥区奥灰岩发育特征和水文地质特征，结合安全水头、突水系数、安全隔水层厚度等3个不同指标，对研究区带压开采危险性进行了评价。结果显示：研究区奥陶纪灰岩埋深整体呈北深南浅，且存在一定范围的压煤带，井田内奥灰水水位呈北高南低的趋势，研究区内奥灰水位最高，水位标高–10~–9 m；掘进巷道安全水头值及安全隔水层厚度评价结果显示无带压开采危险，突水系数评价结果则显示研究区存在范围不等的带压开采危险区，突水危险区主要存在于研究区两侧扩大区，应注意开展奥灰水防治工作。

贵州省六盘水煤田煤炭地下气化资源评价

根据六盘水煤田已有的大量文献、煤勘、钻探、物化探等地质资料,研究区内各赋煤构造单元含煤地层的水文地质情况、煤层发育情况、煤厚、煤质、埋深、上覆地层及下伏地层情况、工程地质条件、构造发育条件、有害元素情况等;结合最新矿权分布情况;立足贵州省地质构造复杂、薄煤层占比较高、煤层群发育的现状;基于FAHP构建煤炭地下气化资源评价层次结构模型,建立8个一级评价指标和24个二级评价指标,采用模糊层次综合评价法进行六盘水煤田煤炭地下气化资源评价。评价面积共计4091.81km^2,可进行煤炭地下气化的资源总量647亿t;其中有利区资源量90亿t,面积1140.62km^2;一般区资源量287亿t,面积1398.79km^2,潜力区资源量270亿t,面积1552.4km^2。评价结果显示六盘水煤田煤炭地下气化潜力巨大,可着重在有利区内进行工程示范。

集对分析在农业科学研究中的应用

集对分析是把确定性与不确定性作为一个系统并对系统进行同（同一性）、异（差异性）、反（对立性）辩证和定量分析的一种新的系统分析方法,在农业科学研究中有重要的应用价值。

基于应力恢复子模型的车身结构计算方法研究

将子模型技术应用于某微型车的强度计算,用应力恢复的方法获取子模型的边界条件,尔后,用子模型的实验结果验证了应力恢复方法的正确性。实验通过对子模型进行网格加密处理,确保了计算结果对于网格尺寸的收敛性。收敛性计算结果表明:子模型技术能获得车身关键受力区域的精确应力解,在保证计算效率的前提下提高了仿真精度,具有实际工程应用价值。

基于新型快速收敛ES-FEM-T的三维固体黏弹塑性研究

虽然四面体网格具有强大的几何表征能力,但因其'过硬'特性而工程实践中较少采用。如何使四面体网格'变软'是目前数值计算研究重点。通过采用广义的应变光滑操作,对四面体网格采用一种新型基于四面体边的应变光滑方法(Edge-based smoothed finite element method of tetrahedron,ES-FEM-T),并将该方法拓展到三维固体中黏弹塑性材料分析中。数值算例表明:在相同的网格时,ES-FEM-T计算效率要高于有限元和基于面光滑操作的有限元。由于该方法既继承四面体强大的几何表征能力,具有较好的计算效率和精度,具有广阔的工程运用前景。

贵州凤冈地区牛蹄塘组页岩气储层特征及勘探前景

为明确贵州复杂地质条件下页岩气藏的储层特征及勘探前景,运用野外地质调查、实测地质剖面、系统采样等方法,采用有机碳含量测试、镜质组反射率测定、XRD、压汞、SEM及等温吸附测试等实验手段对所采样品进行测试分析。结果显示：区内广泛发育牛蹄塘组黑色页岩,TOC为2.15%~6.50%;干酪根以Ⅰ型为主,类镜质体岩心样最大反射率为3.16%~5.59%,矿物组分以石英、长石及黏土矿物为主;孔隙以nm级与μm级为主,宏观裂缝mm级,微观裂缝以μm级为主。

建设工程“黑白合同”法律问题研究——兼对最高法院一条司法解释的批评

“黑白合同”是一种交易现象,是指在交易过程中,交易双方基于某种利益考虑对同一合同标的物签订了价款存在明显差异或者履行方式存在差异的两份合同,其中一份作了备案、登记等公示并由双方私下承诺不实际履行。在当事人持不同合同主张权利的建设工程“黑白合同”纠纷中,究竟以什么合同作为结算工程款的依据,应看当事人的真实意思表示,并看相应合同是否存在效力上的法律否定。最高法院关于“黑白合同”效力的司法解释存在诸多问题,适用过程中可能引起灾难性后果。

“媒体审判”、“舆论审判”检讨

任何人都不能做自己的“法官”。任何法官都只能对纷争本身做出裁判,而司法是否公正,理应接受民众的评判——“媒体审判”、“舆论审判”。法官判案是以法庭审理查明的“事实”为依据,以法律为准绳,而不是以媒体报道的“事实”为依据,以“舆论”为准绳。“媒体审判”、“舆论审判”误导司法之说无从谈起。控制“媒体审判”、“舆论审判”的想法是危险的,实践是徒劳的。