基于响应曲面法的遗煤自燃分析与研究*

为研究高瓦斯易自燃煤层不同供风量、高抽巷抽采流量、低抽巷抽采流量3因素对采空区自燃“三带”分布影响规律，选取阳煤五矿8406工作面为研究对象，在数值模拟研究基础上，采用Design Expert软件进行Box Behnken试验设计，构建采空区氧化升温带宽度在3因素、3水平条件下的二次回归响应曲面模型，并对不同条件下采空区氧化升温带宽度进行预测与分析。结果表明:二次回归方程P值为0.001 6，预测模型显著，模型的失拟项为0.606 3，不显著，回归方程具有统计学意义；当供风量为1 500~2 000 m3/min，低抽流量为450~650 m3/min，高抽流量为100~200 m3/min时，对氧化升温带宽度一次项重要度排序为C（高抽巷抽采流量）>A（供风量）>B（低抽巷抽采流量），二次项重要度排序为AC（供风量和高抽巷抽采流量）>AB（供风量和低抽巷抽采流量）>BC（低抽巷抽采流量和高抽巷抽采流量），且AB,AC,BC之间均无交互作用。     

Preliminary studies on potential remediation of acid mine drainage‐impacted soils by amendment with drinking‐water treatment residuals

Mining operations result in a wide range of environmental impacts: acid mine drainage (AMD) and acid sulfate soils being among the most common. Due to their acidic pH and high soluble metal concentrations, both AMD and acid sulfate soils can severely damage the local ecosystems. Proper post‐mining management practices are necessary to control AMD‐related environmental issues. Current AMD‐impacted soil treatment technologies are rather expensive and typically not environmentally sustainable. We conducted a 60‐day bench‐scale study to evaluate the potential of a cost‐effective and environment‐friendly technology in treating AMD‐impacted soils. The metal binding and acid‐neutralizing capacity of an industrial by‐product, drinking water treatment residuals (WTRs) were used for AMD remediation. Two types of locally generated WTRs, an aluminum‐based WTR (Al‐WTR) and a lime‐based WTR (Ca‐WTR) were used. Highly acidic AMD‐impacted soil containing very high concentrations of metals and metalloids, such as iron, nickel, and arsenic, was collected from the Tab‐Simco coal mine in Carbondale, Illinois. Soil amendment using a 1:1 Al‐ and Ca‐WTR mix, applied at 5 and 10 percent rates significantly lowered the soluble and exchangeable fractions of metals in the AMD‐impacted soil, thus lowering potential metal toxicity. Soil pH increased from an extremely acidic 2.69 to a near‐neutral 6.86 standard units over the 60‐day study period. Results from this preliminary study suggest the possibility of a successful scale‐up of this innovative, cost‐effective, and environmentally sustainable technology for remediating AMD‐impacted acid sulfate soils.     

初始温度和压力对排污空间甲烷-空气混合物爆燃特性影响的模拟研究

市政排污空间作为城市公共基础设施的重要组成部分，易积聚可燃气体形成爆炸性环境。结合排污空间的特殊环境条件，采用Fluidyn-MP多物理场数值模拟软件，建立了20 L球形爆炸罐分析模型，通过改变初始温度和初始压力，对排污空间甲烷-空气混合物爆燃特性及其变化规律进行模拟研究。结果表明:初始温度升高导致甲烷-空气混合物最大爆炸压力降低，缩短了到达最大爆炸压力的时间；初始压力增加导致最大爆炸压力急剧升高，并延长了到达最大爆炸压力的时间；最大爆炸压力对初始压力的敏感程度远大于初始温度的影响。此外，随着初始温度和初始压力的升高，爆炸火焰平均传播速度增加，而火焰传播速度对初始温度较敏感。     

深孔预裂爆破对含坚硬顶板高瓦斯煤层的综合作用研究

为研究深孔预裂爆破技术在含坚硬顶板高瓦斯煤层开采中的应用,以顾桥矿1123(1)工作面坚硬顶板为研究对象,基于小挠度理论建立了坚硬顶板垮落力学模型,导出了初次来压步距计算式;综合考虑瓦斯抽采需要,对深孔预裂爆破孔进行了优化设计,并在工作面顶板中开展了现场试验研究。结果表明:在工作面推进至27.3m时出现垮落,爆破后钻孔瓦斯流量显著增加,部分提高至30倍以上,瓦斯抽采量提高了3.5倍,初采期间安全回采煤炭25万吨,实现了坚硬顶板控制和卸压增透双重作用。     

T型氧化沟工艺处理低碳源生活污水的效果研究

详细介绍了T型氧化沟工艺的特征,并考察研究了该工艺处理低碳源生活污水的长期运行效果。研究结果表明,工艺出水COD、BOD5、NH3-N、TN和TP年平均浓度分别为13.9、3.8、0.91、18.80和1.67 mg/L,去除率分别为88.99%、94.37%、96.74%、37.57%和41.58%,均能达到相应的排放标准。由于T型氧化沟中以好氧环境为主,缺乏厌氧和缺氧环境以及进水的BOD5/TN值低,工艺对有机物及NH3-N的去除效果较好,但TN和TP去除效果较低。提出了加强工艺脱氮除磷的措施,为同类型污水处理厂改造提供参考。     

诱导喷嘴改进滤筒脉冲清灰效果的实验研究

改善清灰效果是提高滤筒除尘效率的关键和难点问题。运用自制脉冲喷吹实验台,采用诱导喷嘴(超音速引流喷嘴和气流散射器)对325 mm×660 mm滤筒进行脉冲喷吹清灰实验研究,并与采用普通喷吹孔的实验结果进行比较分析,得出采用诱导喷嘴时侧壁正压力峰值平均值是普通喷吹孔的1.465倍;且采用诱导喷嘴时各测点的不均衡系数为0.768～1.336,普通喷口为0.270～2.251,而不均衡系数越接近于1,其清灰效果越好;同时,采用诱导喷嘴时各测点基本在同一时刻达到正峰值。实验充分表明采用诱导喷嘴确保了滤筒长度方向上内壁清灰压力的均匀性,且对滤筒清灰效果有明显的改善作用。     

天津市典型排污河水体中溶解性有机质的荧光分布特征分析

利用三维荧光光谱研究了天津市两条典型排污河(大沽排污河和北塘排污河)沿河水体中溶解性有机质(DOM)的荧光分布特征,并通过对荧光参数——紫外区类富里酸峰中心位置的荧光强度与可见区类富里酸峰中心位置的荧光强度比值(r(A,C))和激发光波长370nm时荧光发射光谱强度在450nm与500nm处的比值(f450/500)的分析,探讨了水体中DOM的来源.结果表明,大沽排污河除中游个别位置外,其它位置水体均能检出紫外区类富里酸、类蛋白、可见光区类腐殖质、紫外区类腐殖质,总体上呈中游少、上下游多的特点;而北塘排污河水体中DOM的荧光峰从上游到下游呈增多趋势,但检出数量比较少.两条排污河水体中DOM均以紫外区类腐殖质最强.两条排污河水体中DOM的荧光强度与其水质参数之间存在显著相关性,而大沽排污河的相关系数更大.结合荧光参数r(A,C)和f450/500的分析和现场对入河排污口的调研,发现两条排污河的溶解性有机质来源均以入河排污口排污汇入(陆源)为主,另外还有少量沉积物有机质释放(微生物作用).     

铜陵相思谷尾矿用于处理酸性矿山排水的实验研究

铜陵相思谷尾矿是夕卡岩型矿床尾矿的典型代表,以富含碳酸盐为特征.为了考察该尾矿砂在AMD淋滤作用下重金属的迁移行为及用于处理AMD的有效性,研究在自行设计的动态实验柱中填充尾矿砂,在保持进水理化性质不变的条件下对其进行80 d的连续淋滤实验,实验过程中定期检测出水的成分,实验结束后对尾矿砂中元素赋存特征进行分析.结果表明,实验过程中出水pH值始终维持在7.5以上;Cu、Zn、Fe离子浓度分别保持在0.1、0.4、1 mg.L-1以下;尾矿砂的渗透系数逐渐降低,由初始的0.23 cm.s-1降至实验结束时的0.10 cm.s-1;固体中元素赋存形态分析结果表明,进水Cu2+、Zn2+主要通过2种作用被固定:Fe氢氧化物的吸持和自身沉淀(形成碳酸盐).研究发现铜陵相思谷尾矿具有较强的酸中和潜力,在中和过程中不仅不会产生重金属离子的淋滤迁移,相反会对其产生沉淀和吸附,因此,可以考虑将该尾矿作为AMD处理的有用材料进行废物利用.     

Y形通风采空区自燃与有害气体排放的数值模拟

基于非均质多孔介质漏风渗流方程、多相气体渗流-扩散方程和多孔介质渗流综合传热方程,建立了采空区瓦斯与自燃发火耦合数值模型,开发了用迎风格式有限元方法联立求解的计算机程序(简称G3).计算以图形方式给出各量的区域分布解,从理论上描绘了Y形通风采空区的漏风流态,动态描绘了瓦斯、氧和CO的体积分数以及温度分布状态及其变化过程,并证明了Y形通风形式能避免采空区瓦斯向工作面涌出.计算中采空区按冒落非均质介质处理,考虑了瓦斯涌出对自燃的耦合作用,给出了这种耦合作用关系和解决办法.Y形通风采煤的自燃,两者存在着顾此失彼的关系.     

电渗析在乙烯循环水外排污水回用中的应用研究

阐述了污水回用工艺方案的选择,介绍了电渗析的优缺点及存在的问题.通过采用电渗析方法深度处理后,可以作为循环水的补充水,节约了水资源,取得了一定的经济效益.