丛枝菌根对神东煤矿区塌陷地的修复作用与生态效应

 利用丛枝菌根真菌进行土地复垦是目前研究的热点技术之一。在神东煤矿区塌陷地上接种丛枝菌根真菌5个月后,系统地研究菌根对向日葵植株的生长发育、对土壤性状的改良以及根际微生物种群数量的影响。结果表明,接种菌根3个月后,向日葵的开花期较对照可提早2周。接种菌根5个月后其侵染率提高,菌丝密度明显增加。接种区植物生长较对照区明显提高,地上部叶片数和干重较对照明显增加。菌根植物的根系发育状况良好,植株干重提高,籽粒产量增加。菌根植物根际土壤磷和钾含量的有效性增加,微生物数量明显提高,取得较好的菌根生态效应。在采煤塌陷地上接种丛枝菌根真菌,可改善复垦土壤的性状,有利于生态的恢复与稳定,为微生物复垦技术的推广应用奠定了较好的理论基础,具有重要的现实指导意义。     

丁集煤矿深部地温预测

针对丁集煤矿矿井高温热害严重的问题,采用井下炮眼温度测定方法,测量地温;借助有限元ANSYS的热耦合分析程序,模拟岩巷和煤巷调热圈,修正矿井地温,确定地温梯度．预测该矿深部地温。结果表明,该矿-500m水平以上、以下的地温梯度分别为3．5、4．0℃／hm;采煤层深度为一600m以下的地温在38℃以上,属于二级热害区。该研究可为矿井深部降温提供数据参考。     

煤岩超微孔隙结构特征及其分形规律研究

煤岩超微孔隙结构对煤的吸附和强度性能起到非常重要的决定作用.为了对其进行精确测定,采用了高精度压汞仪对来自8种不同硬度的煤样进行压汞法实验,测定得出超微孔隙结构的所有特征参数.根据压汞法基本原理和分形几何学理论建立了切合实际的煤孔隙分形维数计算模型,利用孔隙特征参数计算出各硬度的孔隙结构分形维数.研究发现:煤孔隙结构具有很好的分形特征,煤体越松软,分形性越好,用分形规律研究煤岩孔隙结构越精确;随着煤体硬度的增加,孔隙分形维数不断降低,煤体抗压强度不断增大;建立硬度与孔隙分形维数之间的定量关系式,可以用硬度定量描述煤的吸附性和抗压强度.研究结论对于煤层瓦斯的运移、瓦斯抽放以及瓦斯突出均有着极为重要的意义.     

高应力复合顶板巷道卸压让压耦合支护技术

针对平煤股份公司十二矿的深部巷道支护难题,通过对卸压、让压支护原理的分析,根据巷道围岩实际情况,结合数值模拟计算分析,提出卸压让压耦合支护方案。利用高位瓦斯抽排巷向机、风巷施工穿层钻孔,进行控制爆破,并利用迎头瓦斯排放孔进行高压水射流切割围岩,由此首先实现围岩的卸压;同时顶板采用超高强让压锚杆+钢筋网+M型钢带+锚索等支护方案,进而实现围岩的让压。通过现场监测,得知巷道变形得到了有效控制,说明卸压让压耦合支护技术最终实现了对高应力复合顶板巷道的合理支护。     

基于应变角度分析N_2和CO_2对煤层透气性的影响

为深入了解煤在注入提高煤层气产能的N2、CO2气体后,煤的应变及透气性系数的变化情况,采用实验的方法研究了注入N2、CO2气体后应变的变化及对透气性系数的影响。结果表明:煤对氮气的透气性系数最高,其次是甲烷,再次是二氧化碳。这与煤对二氧化碳的吸附能力最强,甲烷次之,氮气最弱是相一致的,然而,注入三种气体煤样所产生的应变变化比例与透气性变化比例却不尽一致。因此,从应变角度建立的对透气性系数影响的分析模型,对于注入N2、CO2后透气性系数变化的分析适用做进一步研究。     

煤体脉动注水与恒压注水致裂特征模拟

 为解决煤体恒压注水在实际应用中致裂效果不理想问题, 基于FLAC3D在岩土力学中的应用, 模拟了在脉动注水与恒压注水条件下煤体的起裂过程, 分析了煤体脉动注水与恒压注水致裂特征.数值模拟结果表明, 经水力压裂后, 脉动注水模型中走向方向压裂半径3.3m, 垂直方向压裂半径2.2m;恒压注水模型中走向方向压裂半径0.65m, 垂直方向压裂半径0.96m.煤体脉动注水比恒压注水需要更长时间起裂, 脉动注水模型最终压应力比恒压注水低, 从而得出脉动注水对煤岩体卸压作用明显优于恒压注水.     

地球自然钾长石矿化CO2联产可溶性钾盐

CO2捕捉封存是减少CO2排放,缓解温室效应重要的方法.然而,受能耗、安全以及经济因素影响,CCS技术的推广受到限制.新提出的基于矿化的CO2捕捉利用方法(CCU)是利用自然矿石与CO2反应,将CO2矿化为稳定的固体碳酸盐,同时提取高附加值的化工产物.利用自然界丰富的天然钾长石作为矿化原料,不仅可以减排大量二氧化碳,同时还可以获得稀缺的可溶性钾盐以降低CO2减排成本.实验结果表明,将钾长石与固体废料六水合氯化钙作为助剂,经800℃活化后,可在较为温和的条件与CO2反应,将其矿化为稳定固体碳酸钙,同时提取出钾长石中的钾离子,钾长石在该过程中的转化率高达84.5%.通过在氯化钙溶液中添加三乙醇胺(TEA)可实现在250℃的低温下活化转化钾长石,矿化CO2,同时提取出钾长石中的钾离子.低温下钾长石的转化率最高可达40.1%.利用地球自然钾长石矿化CO2联产可溶性钾盐的CCU新方法,具有工业可行性,是人类减排CO2,缓解温室效应的新途径.     

页岩气表观渗透率与多流动机理及有效应力演化关系

由于多尺度孔隙存在纳米尺度到宏观尺度的过渡,气体在页岩中流动的主导机制会在达西流和努森扩散等运移机理之间发生转换,该现象结合页岩基质内的气体吸附作用使得页岩气渗透率的测算变得更为复杂.因此,在实验室尺度确定有效应力及气体运移方式对渗透率的综合影响力对实际页岩气开采中的渗透率及产量评估准确性有着不可忽视的影响.采用脉冲衰减渗透率测算法,在不同围压条件下,对氦气和二氧化碳在富含有机质的页岩薄片中的气体渗透率进行测量.结果表明:努森扩散作用在低孔压时对页岩气渗透率有显著的正面影响,其强度与孔压成反比.在较大围压作用下的高孔压下的超临界二氧化碳可导致页岩基质最大吸附量降低,进而增加表观渗透率.表观渗透率随着有效应力的变化在不同孔压区间有着截然相反的趋势,有效应力系数此时出现非单一值,其主要是由于孔压变化带来的气体流动机理变化而引起的.     

基于煤自燃倾向性的绝热氧化时间预测方法研究

针对煤自燃倾向性鉴定是一个模糊的等级概念,难以准确指导煤矿采取措施进行防灭火。提出了建立基于煤自燃倾向性的绝热氧化时间预测方法,即通过煤的自燃倾向性测试来预测其绝热氧化时间,用绝热氧化时间这种准确、直观的煤自然发火危险性判定标准来量化煤自燃倾向性,使其更具参考及指导意义。优选氧化动力学方法测试了10种典型煤样的自燃倾向性,并将其结果与实验条件下测量的绝热氧化时间数据进行曲线拟合,建立了基于煤自燃倾向性的绝热氧化时间预测方法。随后从煤氧化机理方面进行分析并进行实验验证,结果显示该模型是科学、合理的,能够清晰、准确地反映出煤的自然发火危险性。     

褐煤表面官能团的分布特征及量子化学分析

为了揭示煤中官能团活性大小顺序,采用原位傅里叶红外光谱法对北皂褐煤进行漫反射测试,分析了褐煤中各官能团的分布比例.基于各官能团同等构连条件建立了褐煤的红外简化化学结构模型,并对模型进行了量子化学分析.煤中主要活性官能团以甲基亚甲基和羟基最多,其次是羰基、羧基和芳烃上的碳氢键.通过模型的振动频率和前沿轨道分析,得出实验和计算结果所示各官能团振动位置相一致.结合各官能团含量和活性大小可知,煤自燃过程中关键性的官能团是羟基和甲基亚甲基基团,其次是羧基.