煤层液态CO_2爆破增透促抽瓦斯技术研究

为增加煤层透气性,提高瓦斯(甲烷)抽采效率,基于损伤力学和空气动力学,研究液态CO2爆破的原理,分析爆破过程中爆破器主管内高压气体的压力时程变化。采用FLAC3D数值软件,建立煤层液态CO2爆破有限差分本构模型,计算不同地应力下单孔爆破有效影响半径,数值模拟多孔连续爆破。模拟结果表明,单孔爆破有效影响半径随着地应力的增加近线性减小;有控制孔时多孔爆破影响范围明显大于无控制孔时。在井下进行液态CO2爆破工业试验。其结果是,爆破后煤层透气性系数提高17.49~22.76倍,平均瓦斯抽采浓度和混合气体流量分别增加56.4%和42.8%。     

煤层液态CO_2相变致裂半径范围的影响因素研究

为提高煤层瓦斯抽采效率,减少矿井瓦斯灾害事故掌握不同因素对液态CO_2相变致裂半径范围的影响特征,以液态CO_2气爆能量释放的三硝基甲苯(TNT)当量转化为基础构建煤体爆破损伤演化模型;利用LS-DYNA软件模拟煤层物性参数(煤层地应力σ、煤体抗拉强度S_t、瓦斯压力P_g)和孔径d对液态CO_2相变致裂半径L范围的影响;运用灰色关联分析理论,结合数值模拟结果分析爆破影响因素主次顺序。结果表明:液态CO_2相变致裂半径范围与瓦斯压力和钻孔孔径呈递增关系与煤层地应力呈递减关系;地应力对致裂半径范围的影响程度最强,钻孔孔径次之,瓦斯压力影响程度相对较弱,煤体抗拉强度变化对致裂半径范围的影响甚微。     

高瓦斯低透气性煤层CO_2相变致裂增透技术研究

针对高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采效果差,且炸药爆破增透存在危险性大等问题,采用理论分析与计算、数值模拟及现场实验等方法,分析了液态CO_2致裂增透煤层原理及煤层损伤,计算了液态CO_2致裂当量,模拟优化了关键部件释放管几何类型及参数,研究了相变致裂点数对致裂效果的影响。结果表明:CO_2相变致裂利用高压气体冲击破碎煤岩体,增强了煤岩层的裂隙发育及透气性;1 kg液态CO_2相变致裂爆炸的当量相当于398 g TNT炸药;关键部件释放管最优结构为空心圆柱结构,最优长度18 mm,最优直径24 mm,最优压力276 MPa;瓦斯抽放影响半径与致裂管数满足三次函数关系,单孔一点致裂方案能够实现增透促抽;致裂后增透促抽瓦斯效果显著,为安全高效抽采瓦斯提供了有效的技术支撑。     

液态CO_2相变致裂增透技术在低透性突出煤层的应用研究

针对白皎煤矿B4煤层瓦斯含量高、透气性差、抽采难度大的问题,在237底板道瓦斯抽采巷采用液态CO_2相变致裂增透技术对B4煤层进行增透试验,结果表明该技术比水力割缝和普通抽采提高了煤层透气性,瓦斯抽采纯量是水力割缝钻孔的1.15倍、是普通抽采钻孔的2.08倍,液态CO_2相变致裂增透钻孔汇总浓度保持在30%以上且无衰减,具有良好的效果,该技术可供类似煤矿参考。     

基于PSO-SVM的咪唑类离子液体捕集CO_2性能预测

CO_2是主要的温室气体,大量CO_2的存在严重影响着环境,而咪唑类离子液体具有独特的气体选择溶解性,在CO_2的捕集分离中有非常好的应用前景。基于支持向量机方法,结合粒子群优化算法(PSO-SVM)建立了咪唑类离子液体捕集CO_2性能的理论预测模型,该模型包含温度、压力、密度、黏度和表面张力5个主要参数。根据PSO算法,得到模型的最优参数为惩罚参数C=100,不敏感损失参数ε=11.699 7,核函数的宽度γ=0.279 2;SVM算法得出训练集的相关系数r=0.993,均方根误差RMSE=12.012,平均绝对误差AAE=4.117,测试集r=0.999,RMSE=4.766,AAE=3.028。对预测模型进行了评价验证以及稳定性分析,明确了咪唑类离子液体捕集CO_2性能的主要影响因素及其重要程度。     

高瓦斯低透气性煤层CO_2相变致裂增透技术研究北大核心CSCD

针对高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采效果差,且炸药爆破增透存在危险性大等问题,采用理论分析与计算、数值模拟及现场实验等方法,分析了液态CO_2致裂增透煤层原理及煤层损伤,计算了液态CO_2致裂当量,模拟优化了关键部件释放管几何类型及参数,研究了相变致裂点数对致裂效果的影响。结果表明:CO_2相变致裂利用高压气体冲击破碎煤岩体,增强了煤岩层的裂隙发育及透气性;1 kg液态CO_2相变致裂爆炸的当量相当于398 g TNT炸药;关键部件释放管最优结构为空心圆柱结构,最优长度18 mm,最优直径24 mm,最优压力276 MPa;瓦斯抽放影响半径与致裂管数满足三次函数关系,单孔一点致裂方案能够实现增透促抽;致裂后增透促抽瓦斯效果显著,为安全高效抽采瓦斯提供了有效的技术支撑。     

我国电力工业CO_2排放特征及动态变化分析

采用CO2排放数学模型计算2000—2009年中国电力工业CO2的排放量,分析CO2排放量及排放强度的动态变化特点。结果表明,十年间中国电力工业CO2排放总量逐年增长,人均CO2排放量由2000年的231 kg增加到2009年的509 kg,平均增长14.01%。单位产品CO2排放强度由0.263 kg/(kW·h)下降到0.228 kg/(kW·h),平均下降1.56%。每万元GDP CO2排放量由295 kg下降到200 kg,平均下降3.54%。电力工业十年间实施节能降耗、资源循环利用、提高经济效益等措施,对于减少CO2排放具有明显效果。     

一起急性CO_2中毒死亡事故的分析

一起急性ＣＯ＿２中毒死亡事故的分析朱明（广西地矿局安全卫生处，南宁５３００２３）１９９４年９月５日下午３时２０分，广西第四地质队工程勘察院在南宁市铁二局第二材料厂的一口旧水井加深施工工程中，发生一起急性ＣＯ＿２中毒事故，当场死亡２人。现将事故原因分析...     

钢厂石灰窑烟气CO_2的回收利用

简述了某钢厂将石灰窑烟气中的CO2回收,制成食品级CO2的工艺概况及其综合利用效益,为工业尾气CO2资源化循环利用提供了示范。     

液态CO_2相变致裂技术在石门揭煤中的应用

为强化低透气煤层揭煤前瓦斯抽采能力,精简作业环节,缩短揭煤周期,采用液态CO_2相变致裂增透技术在-650东运输大巷揭穿4号煤层前进行试验。结果表明:致裂前后,钻孔平均抽采瓦斯浓度从20.2%提升至42.6%,单孔平均日抽采量从1.56 m~3/d提升至3.76 m~3/d,且近20 d内保持高效抽采,在一个月内完成抽采达标和消突任务,抽采率为48.16%,缩短抽采时间43%;在揭煤区取样测试煤体的残余瓦斯含量平均值为5.41 m~3/t,反演残余瓦斯压力平均值为0.27 MPa,煤层揭穿期间回风流瓦斯浓度仅有4%,实现安全、高效、快速揭煤。     

低温液体CO_2储罐母材开裂原因分析及缺陷处理

本文对某低温液体CO2储罐在服役过程中母材开裂的原因进行了分析,得出钢板表面夹杂为开裂的主要原因,并简述了钢板常见缺陷。依据压力容器定期检验规则制定了裂纹缺陷处理方案,结合低温压力容器的特点,从选材、制造和检验过程提出了相应的预防措施。     

煤体吸附CH_4及CO_2热力学特性试验研究

为揭示煤吸附CH_4和CO_2热力学机制,选取新疆硫磺沟的煤样进行不同温度下的CH_4和CO_2等温吸附试验,利用Langmuir、Freundlich、D-R吸附理论模型对等温吸附曲线进行拟合,基于吸附势能理论研究煤样吸附CO_2和CH_4的热力学特性。研究表明:不同温度条件下煤样吸附CH_4和CO_2曲线均符合Langmuir、Freundlich、D-R模型;CH_4和CO_2吸附势能均随着吸附量增大而降低,其等量吸附热和吸附熵变均随着吸附量增加呈上升趋势,并且CO_2的吸附势能、吸附热、吸附熵变均大于CH_4;CH_4和CO_2吸附熵随温度升高总体呈降低趋势,其吸附势能不仅受表面力场影响,也受吸附焓和吸附熵的影响;CO_2等量吸附热受分子间竞争及微孔填充的影响。吸附热力学参数能用来表征煤体吸附特性,可从热力学角度揭示煤体表面竞争吸附的实质。     

CO_2分析在含化学添加剂的细水雾灭火研究中的应用探讨

通过实验和计算证明CO2浓度分析是评价含添加剂细水雾灭火有效性的简单而有效方法。采用燃烧分析仪测定细水雾灭火实验过程中的CO2浓度,比较含不同添加剂细水雾和纯水细水雾在同一实验控制条件下的CO2浓度变化规律,利用CO2浓度变化规律判断含添加剂细水雾灭火的效率。根据上述规律,可从两方面比较细水雾的灭火效率:一是CO2的最高浓度。CO2达到的最大浓度小,则燃烧过程中的热释速率小或灭火时间短,说明细水雾抑制燃烧的效果较好。二是施加细水雾后CO2浓度变化率。CO2浓度变化率小,燃烧过程中的热释速率就小,说明细水雾抑制燃烧的效果较好。     

煤层瓦斯流动的数值模拟及在煤壁的应用

研究煤层中瓦斯流动规律对于预防瓦斯突出,改善煤层瓦斯抽放率和煤层气开发利用具有现实意义。根据基本假设,对煤层瓦斯流动规律进行了研究,运用瓦斯运动方程—达西定律(DarcyLaw)、煤层瓦斯含量方程—抛物线方程、理想气体状态方程以及气体流动的连续性方程,建立了煤层单向瓦斯流动的动力学模型,并根据边界条件和初始条件,对动力学模型进行了求解,推导出煤壁单位面积的瓦斯涌出量的计算公式,分析了瓦斯涌出量的影响因素,利用测得的数据,进行了实例计算,并用vc编制了计算机程序。     

高空坠物落点理论模型及在施工安全防护中的应用

高空坠物落点研究对建筑高空坠物的安全防护设计具有意义,目前的研究主要偏重于统计和经验。基于高空坠物的物理过程,考虑空气阻力的影响,提出了高空坠物落点理论模型;基于高空物体意外踢落过程中的能量转换,提出了高空物体意外踢落后水平初始速度计算的理论公式;根据施工现场坠落物的特点,基于高空坠物落点理论模型,计算了施工现场高空坠物散落半径,给出了施工现场地面安全防护水平宽度。     

CO2封存泄漏大气扩散规律及监测方案——以延长油田CO2-EOR工程为例

针对延长油田CO_2-EOR项目的潜在泄漏问题,根据当地气象环境条件,利用重气扩散模型研究了CO_2泄漏运移特征,并以此为依据,讨论了该工况条件下CO_2泄漏的大气监测方案。结果表明:CO_2喷射泄漏后先上升后下降,并沿着下风向运移;在研究区优势风速2.7 m/s条件下,喷射高度与最大CO_2体积分数点高度随泄漏速度增加而上升;CO_2顺风向运移距离大于侧风向运移距离,且泄漏的地表影响范围随泄漏速度增加呈近似线性增加;泄漏速度3 kg/s时开始出现危险区域,且大于该泄漏速率时,地表危险区面积随泄漏速度增加呈抛物线变化;监测点应位于距离泄漏源下风向50~80 m处,在监测高度0~4 m范围内,CO_2监测半宽相对稳定且较大,约为12 m,当监测高度大于4 m时,监测范围明显减小;考虑到监测点预警功能,认为研究区大气监测需要在潜在泄漏源的西北和正南方向50 m处、高度为0~4 m范围内各设置1个CO_2大气监测点,该监测方案可根据现场最大泄漏量预估值及监测预警要求,适当减小与潜在泄漏源的距离。     

超临界CO_2增透煤微观图像重构及三维数值模拟

针对我国低渗透煤储层渗透性差的特点,以超临界CO_2作用后煤的微观成像为基础,构建三维实体模型;考虑煤的热损伤效应,孔隙流体流动及有效应力对渗透规律的影响,利用增透后煤微观孔隙率的变化定义损伤变量,推导出损伤函数关系式,建立超临界CO_2增透煤在温度-渗流-应力耦合作用下的力学模型,模拟超临界CO_2在低渗透煤层内部的渗流运移规律。结果表明:由于煤体各处煤基质和矿物的密度、弹性模量和热膨胀系数等物理参数的不同及其分布的随机性,超临界CO_2注入过程中应力场、温度场、渗流场均呈现明显的非均匀性;在一定压力和温度超临界CO_2注入过程中,煤体内部各处孔隙、裂隙的变形、开裂以及扩展等的不均一性,使得煤体各处的损伤量不同。在其他注入参数一定的条件下,增加CO_2的注入时间,有利于提高煤体的渗透性。     

咪唑类离子液体捕集CO_2性能的定量结构-性质相关性(QSPR)研究

CO_2是主要的温室气体,大量CO_2的存在严重影响着人类的生存环境和生态平衡,而咪唑型离子液体具有独特的气体溶解性,在CO_2的捕集分离中有很好的应用前景。基于定量结构-性质相关性(QSPR)原理,研究了咪唑类离子液体捕集CO_2的性能与其结构参数之间的内在定量关系。应用遗传算法获得与捕集量最为密切相关的一组描述符作为输入参数,随后,分别采用多元线性回归算法及支持向量机结合粒子群优化算法建立了咪唑类离子液体捕集CO_2的性能与其描述符之间的线性和非线性模型。多元线性回归算法得出训练集和测试集的复相关系数分别为0.765和0.814,支持向量机算法得出训练集和测试集的复相关系数分别为0.987和0.933。对预测模型进行了评价验证以及稳定性分析,结果表明,2种模型具有良好的稳定性能和预测能力。     

煤层钻孔密封液径向渗流模型及工程应用

针对顺层瓦斯抽采过程中,因钻孔形变较大、封孔长度不足及封孔方法不合理等因素造成抽采钻孔及其周围煤体漏风严重、抽采瓦斯浓度偏低、流量衰减速度较快及稳定性差等技术难题,基于多孔介质渗流理论、流体平衡理论、"固封液-液封气"钻孔密封技术原理,研究了承压密封液在煤层钻孔内的径向渗流规律,建立了不可压缩流体径向驱气稳定渗流物理模型、密封液径向渗流运动数学方程及相关参数计算公式,进而提出了固液耦合壁式密封顺层瓦斯抽采技术。结果表明,采用固液耦合壁式密封技术可对抽采钻孔及周围煤体裂隙实施动态密封,使得瓦斯抽采过程浓度稳定,单孔平均浓度提高4~5倍,平均抽采瓦斯体积分数达到89%以上,显著提高了本煤层瓦斯的抽采效率。