煤矿井下Bounding-Box的二次定位算法研究

根据煤矿井下人员精确定位系统对实时性和定位精度的要求,提出了基于TOF(time of flight,飞行时间)的Bounding-Box二次定位算法,该算法综合了TOF测距不易受环境干扰和Bounding-Box计算实时性高的优点。利用待定位节点与参考节点测距获得距离,并利用Bounding-Box得到初始区域位置信息后,再将周围已定位的节点考虑进去,并再次利用Bounding-Box算法进行二次定位,缩小未知节点所在的区域,最终获得位置信息。实验结果表明,该算法实时性高,并且能够提高定位精度。

基于煤颗粒−结合水复合相的水煤浆导热系数预测模型

水煤浆气流床气化是目前大型先进煤气化技术之一,提升水煤浆气化效率有助于推动煤炭清洁高效利用。水煤浆预热技术被认为是提高煤气化能源利用效率的关键技术之一。目前,复杂液固悬浮液导热系数的变化规律和内在机理仍未被完全认识。导热系数是介质流动换热的重要基础参数,表征着其在稳态导热过程的导热能力。利用瞬态热线法测定不同温度下相同质量分数水煤浆的导热系数,实验结果表明:温度越高,导热系数越高。在室温下测定不同质量分数下水煤浆的导热系数,实验结果表明可以分为2个阶段:质量分数从51%增大到58%时为下降区,导热系数快速下降,由0.401 W/(m·K)降至0.358 W/(m·K);而质量分数继续增加,从58%到67%时为恒定区,导热系数基本保持在0.358 W/(m·K)。基于实验结果,综合考虑平行模型、麦克斯韦模型、广义自洽模型等复合材料模型,提出煤颗粒−结合水复合的水煤浆导热系数平行预测模型。水煤浆中的水分包含自由水和结合水,结合水会和煤颗粒形成煤颗粒−结合水复合相,将水煤浆视为复合相和自由水相组成的两相复合材料。在下降区,随着煤颗粒质量分数的增加,自由水相减少,复合相不变,水煤浆导热系数快速降低;在恒定区,随着煤颗粒质量分数的进一步增加,复合相中的结合水量减少,但复合相的导热系数基本维持稳定。

华北东部晚古生代过渡相煤系地层低阻成因、控制因素与地质意义

华北东部晚古生代过渡相煤系地层中低阻层发育,明确其成因类型、控制因素以及地质意义,可以充分揭示其中所包含的地质信息,对于相关层系油气资源评价和勘探部署具有积极意义。本文以华北东部太原组和山西组中低阻层为研究对象,综合运用岩心、薄片、扫描电镜、碳氧同位素和测录井资料,围绕其成因类型、控制因素和地质意义开展研究。结果表明:华北东部晚古生代过渡相煤系低阻层主要发育在太1段和山2段,成因类型包括砂泥岩薄互层、高束缚水体积和发育导电矿物,沉积作用和成岩作用控制了低阻的形成;太1段低阻的成因为砂泥岩薄互层和高束缚水体积,潮汐作用导致的潮汐成因层理和微细孔隙发育促进了障壁海岸背景下太1段低阻的形成,山2段低阻的成因为菱铁矿的密集发育,稳定的覆水还原环境和沉积有机物的成岩演化共同控制了三角洲背景下山2段低阻的形成;太1段的低阻和高毛细管束缚水体积指示着潮坪沉积,说明太原组自下而上为一个海退的过程,是对早二叠世早期冈瓦纳冰川迅速扩张和全球海平面快速下降的响应,山2段的低阻和高光电吸收截面指数指示着三角洲前缘沉积,说明山西组由一期三角洲沉积组成。

煤中水可动性的核磁共振响应及其影响因素

依托韩城地区主要煤层，开展了饱和水煤岩在两种不同离心速率下离心1．5h后的核磁共振实验。同时，结合称重测煤芯饱和度的方法，分析了不同离心速率下煤岩内部可动流体和束缚流体的消长关系。实验表明，离心速率增大，煤岩核磁整体信号衰减，横向弛豫时间（T2）的几何均值和截止值逐渐下降。与饱和水煤岩相比，2000r／min速率离心后的煤岩咒谱强度下降5．14％～52．39％，几何均值下降24．72％。71．22％；4000r／min速率离心后的煤岩疋谱强度下降49．51％～63．36％，几何均值下降44．69％～81．59％；T2截止值下降44．09％～74．30％。研究发现，离心前后煤岩内部残留水量变化率与疋谱累计强度变化率具有很好的一致性，但与几何均值之间的相关性明显较差。分析认为，离心速率和孔渗特征共同决定煤层水可动性的NMR响应。

大豆秆与煤混燃过程颗粒汞生成特性的试验研究

在高温管式电加热炉上进行大豆秆与3种煤掺混燃烧试验,掺混比例为95∶5、90∶10、85∶15,试验温度为1250℃。采集不同燃烧过程飞灰样品,对飞灰汞含量进行测定。计算燃料单位发热量汞含量及单位发热量汞排放(称为折算汞含量与折算汞排放)。研究结果表明:随大豆秆比例的增加,掺混燃料的汞灰比无显著变化,但氯汞比增加十分显著;1号煤掺混大豆秆后Hgp含量及Hgp比率均表现为增加趋势,但2号煤、3号煤情况却不相同;随大豆秆掺混比的增加,3种煤与大豆秆掺混燃料的折算汞含量均呈下降趋势,但折算气态汞生成并不一定下降。

粉煤灰中重金属Pb Cd的有效态研究

采用形态连续提取法 ,研究了粉煤灰中重金属Pb、Cd的水溶态、可交换态、碳酸盐结合态、氧化锰结合态以及强结合态的含量。结果表明 ,粉煤灰中Pb、Cd的有效态含量都极低,主要是以强结合态存在。

煤粉热解过程对PM_(0.1)内元素成分的影响

选取典型烟煤(PDS)及其分离出的含有机结合态金属较多的中密度(MD)煤样,在沉降炉中进行煤粉热解和燃烧收取颗粒物的试验,研究了热解过程中释放的有机结合态金属对典型烟煤燃烧生成的PM0.1中元素成分的影响.结果表明:1.5μm以下热解颗粒中无机元素成分分布与燃烧生成的PM0.1中元素较接近,显示出有机结合态金属分解对PM0.1的贡献;SEM-EDS分析表明,热解颗粒主要由碳质和挥发性金属组成,粒径略大时,挥发性金属含量降低;PDS原煤与其MD煤样相比,Ca、Fe在其内在矿和外在矿的分布形式和含量的不同导致了其在热解颗粒和PM0.1中含量不同;对于含有机结合态金属较多的MD煤样,在温度较低时,PM0.1多由有机结合态金属分解、气化生成,在温度较高时,难熔元素的气化对PM0.1的贡献有所增加.

煤矸石中重金属连续提取方法的对比研究

采用BCR和Tessier连续提取方法,设置不同的提取剂用量对煤矸石重金属Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn的可交换态和碳酸盐结合态进行提取实验。结果表明,在BCR提取过程中,40mL、0.11mol/L醋酸的提取剂量对重金属Cu、Mn、Ni、Zn可交换态和碳酸盐结合态的提取量是最高的。在Tessier提取重金属可交换态过程中,16mL、1mol/L的MgCl2提取剂量对重金属Cr,24mL、1mol/L的MgCl2提取剂量对重金属Mn和Pb的提取量为最高;对于重金属碳酸盐结合态,32 mL、1 mol/L的NaAC提取剂量对重金属Cr,24 mL、1mol/L的NaAC提取剂量对重金属Mn,16mL、1mol/L的NaAC提取剂量对重金属Zn的提取浓度为最高。不同提取方法的提取量对比结果表明,BCR提取法显著优于Tessier提取法。

大断面厚顶煤巷道顶板冒落破坏的上限分析

根据大断面厚顶煤巷道顶板的破坏特性,考虑了顶板围岩应力水平与支护荷载的影响,利用Hoek-Brown强度准则及其相关联的流动法则,构造出厚顶煤巷道顶板的冒落破坏机构。基于塑性力学中的上限分析方法,结合变分原理,推导得到了大跨度厚顶煤巷道顶板的冒落破坏机制,并以赵楼煤矿某巷道现场实践为例,分析了不同计算参数对顶板冒落破坏机制的影响。计算研究表明:随着岩体经验参数A、抗拉强度、抗压强度及支护荷载的增加,冒落体尺寸随之增大,而当岩体经验参数B、围岩应力及岩体重度增加时,冒落体尺寸则随之减小;冒落体尺寸代表了巷道顶板安全性能的大小,其尺寸越大,表明使巷道顶板发生冒落破坏所需外力功越多,顶板安全性能也越高;岩体经验参数B、围岩应力水平与支护荷载对顶板围岩破裂机制影响较为显著,参数B决定了冒落体的破裂形状,随着参数B的增加,冒落破裂迹线的曲率不断减小;增大支护阻力是提高顶板稳定性的有效途径,其研究结果可为大断面厚顶煤巷道支护设计提供一定的理论依据。

河南省主要聚煤期煤中总汞及有机结合态汞的研究

以平顶山七矿和义马常村煤矿分别代表河南省中部和西部煤田,通过井下刻槽系统采集了主要聚煤期的原煤样品,分析了煤中的总汞、与腐殖酸和可溶有机质结合的有机结合态汞,结果表明：河南省煤中汞含量为51.0-229.9μg/kg,平均值为（120.2±51.3）μg/kg,低于其他省煤中的总汞,也低于美国煤中的汞;汞含量最高为肉眼明显可见风化黄铁矿的C一5＊煤段顶部,为424.5μg/kg,其次为C一5煤段下部和J2-3煤段,分别为（199.6±27.4）μg/kg和（229.9±30.3）μg/kg;煤中总汞与腐殖酸结合的汞、＂氯仿A＂中的汞有明显的正相关性,大部分煤样中与腐殖酸结合的汞占总汞50%以上,说明是煤中汞的主要赋存形态,可溶性有机质中汞含量较低,最高为溶解于四氢呋喃的＂BHg＂,为总汞的14%,＂氯仿A＂中的＂AHg＂最高不到总汞的7.7%。

低渗煤层气藏气体KlinKenberg效应试验研究

采用低渗气体渗透率测定实验方法对东北地区的低渗煤样进行了煤层气K linKenberg实验。研究了不同围压和孔隙压下低渗煤样单相气体K linKenberg渗透率对气体渗透率的影响。发现在低渗煤样中气体K linKenberg效应存在具有普遍性,并且气体K linKenberg效应对气体渗透率贡献较大。K linKenberg效应的发生存在一个临界孔隙压力值,在本实验中,当孔隙压力大于1 Mpa时,K linKenberg效应消失。研究了饱和水和束缚水状态下低渗煤样气体K linKenberg效应变化规律。饱和水情况下,气体K linKenberg效应完全消失。在束缚水条件下,K linKenberg效应显著,且K linKenberg效应对气体渗透率的贡献比单相气体的贡献率大,并且出现K linKenberg效应的临界孔隙压力值比单相时的临界孔隙压力值大。本文研究结果对搞清煤层气在煤层中的K linKenberg流动规律,对实现低渗储层煤层气工业化开采具有参考价值。

国产化连续采煤机在国内的应用发展现状

为了解决国内非神东矿区国产连续采煤机在煤巷快速掘进以及边角块段安全、经济、高效应用和推广问题,摆脱"神东模式"给连续采煤机发展带来的掣肘,介绍了近5年来国产化连续采煤机成套装备各个系列研制、制造现状,总结了我国大胆将自主创新装备应用在非神东矿区下取得的先进技术经验,特别是在不断应用过程中不同地质条件下有着不同的关键工艺,并由此拓宽了连续采煤机的应用范围。最后提出了国产化装备在细分市场、装备稳定性、采煤方法及矿压控制等方面仍存在着巨大的发展潜力,需进一步创新突破。

补送巷道回收综采工作面边角煤

随着煤矿综采工作面的推广,边角煤永久损失随处可见。杏花煤矿通过补送巷道回收了综采工作面边角煤,并在实施方案中改善采煤工艺,减少了巷道掘进量,为今后在复杂地质条件下如何减少综采工作面边角煤损失、提高资源回收率、降低回收资源成本积累了经验。

济宁何岗煤矿风化氧化带内煤层安全开采之探讨

济宁何岗煤矿一采区3煤在风化氧化带内,对其开采的防水防砂基本技术思路是:施工水文观测孔,观测回采后对第四系下组含水层的影响程度,为提高开采上限打好基础;并控制采高,加强顶板管理,控制顶板在工作面斜长方向上的不均匀冒落,以确保安全开采。

连续采煤工艺在边角煤回收中的应用

晋能集团盛平煤业矿井残留的边角煤等不规则煤柱资源储量较多,引进了连采成套设备,改进了采煤工艺以对其进行回收。本文主要就连续采煤工艺及其配套设备在盛平煤业中的应用进行研究。

如何加强输煤系统筛分机的安全运行

输煤系统筛分机在使用过程中,对后面的输煤设备起保护作用,若没有及时发现筛分机的安全销断裂,会对系统构成极大的危害。为此,通过分析近年来深圳能源集团妈湾发电总厂输煤系统筛分机运行中存在的问题,说明筛分机存在设计缺陷,提出从机械和电气两方面措施改进。改造后,输煤系统及磨煤机没有因筛分机的问题出现影响机组运行的故障。

黑山露天矿排土场极限角度研究

为了解决排土场排土空间不足问题,提出基于斜条分上限法来计算排土场极限边坡角,优化排土参数来达到增大排弃空间的目的,以新疆黑山露天矿排土场为工程实例,应用该方法进行计算,研究结果表明:排土场总体边坡角增大为20°,排土平盘缩小28 m,排土空间增大402.7万m^(3)。斜条分上限法与传统极限平衡法的稳定系数对比发现相对误差不超过3%,且临界滑面一致;并采用有限差分软件FLAC_(3D)进一步验证斜条分上限法的可靠度,在同一计算条件下,斜条分上限法得到的安全系数和临界滑面与FLAC_(3D)数值模拟结果吻合,表明了该方法的正确性。

水热改性对煤化工污泥束缚水性能的影响研究

为减量化、资源化利用污泥,对水热改性前后的煤制烯烃污泥进行分析,研究水热改性处理对污泥束缚水性能的影响。选取某煤制烯烃化工厂的化工污泥为研究对象,通过恒容升温水热的方法对污泥进行改性处理,并对改性前后污泥的黏度、毛细吸水时间、表观形貌和水分分布进行了研究。结果表明:经过水热改性后可得到流动性较好的污泥浆,其黏度和毛细吸水时间显著降低,在反应温度为200℃、反应停留时间为90 min时,达到最佳效果;改性污泥中微生物细胞破裂、絮体结构破坏,胞内水和间隙水转化为间隙水和自由水,改变了污泥的束缚水结构,提高了污泥的自由水含量,改善了污泥的脱水性能。

基于离散元法的弹跳拣选理论和研究

为了提高选煤效率,降低经济成本,对煤矿弹跳拣选方法进行研究。通过理论分析得出煤矿弹跳抛射的距离公式,确定其主要的影响因素为煤矿摩擦系数、碰撞恢复系数以及结构和工作参数。通过三维建模软件建立弹跳拣选设备模型,利用离散元法分析软件EDEM对煤矿在弹跳拣选设备上的运动过程进行模拟,分析对比溜槽倾斜角和弹性滚筒转速对煤矿弹跳抛射的距离的影响,确定了弹跳距离差最大时的工作参数,研究结果对于煤矿弹跳拣选机构设计及优化有重要指导意义。

淖毛湖煤中有害微量元素的赋存特征研究

煤中存在的微量有害元素会在煤炭加工利用过程中造成环境污染,对属优质直接加氢液化用煤的淖毛湖煤中的有害微量元素迁移特性和演变规律进行研究,可揭示加氢液化过程中的迁移机理并对淖毛湖煤的直接转化利用提供指导。为探明淖毛湖煤中5种有害微量元素As、Cr、Cd、Pd、Hg在直接加氢液化工艺中的迁移行为,采用逐级提取试验为主要手段,研究原样和液化残渣样中各种元素赋存状态的变化规律。淖毛湖煤中5种元素整体含量不高,但Hg和Cd元素含量远超过全国均值。加氢液化工艺之后对水样、油样和液化残渣样进行元素含量测试,发现5种元素几乎不在水样和油样中分布,迁移程度按挥发性大小排序为:Cd>Hg>As>Pb>Cr。硫化物结合态和有机结合态是淖毛湖煤中5种有害微量元素最主要的赋存状态,但在各元素中占比有所差异,Pb、Cr和Hg元素的残渣态占比较高。经过加氢液化之后,几乎不迁移的Cr元素的赋存状态变化不大,其他元素的不稳定状态发生迁移,含量大幅度下降。有机质的反应使得与其赋存的As和Cd也发生大量挥发,导致残渣态在液化残渣中的占比变高;Hg的所有赋存状态均降低,在液化残渣的剩余量中与微量有机质和硫化物共存的Hg含量相对较高。