国家自然科学基金项目:“煤矿极低浓度抽采瓦斯掺混爆炸特征及利用的应用基础研究”(51974322)研究进展

煤层气,又称为瓦斯,是煤矿井下主要的有害气体和危险源,其主要成分是甲烷。我国目前已探明的煤层气储量为36.81万亿立方米,与常规天然气储量(54.36万亿立方米)相当。作为煤矿开采的伴生洁净能源,我国每年在采煤的同时抽采瓦斯量巨大,同时瓦斯也是重要的温室气体,单位质量的甲烷对大气温室效应的影响是二氧化碳的21倍。我国每年有大量瓦斯直接排放到大气中,造成严重的资源浪费和环境污染。     

山西沁水盆地煤层气采出水达标处理试验

山西沁水盆地某区块煤层气采出水水质相对清洁，其主要超标项目为：悬浮物87.57±116.61mg/L，COD35.13±26.46mg/L，BOD5 7.94±6.17mg/L，氨氮5.16±6.37mg/L，氟化物6.38±2.38mg/L，挥发酚0.02±0.0043mg/L，石油类1.28±0.71mg/L。文章采用“混凝沉淀＋化学氧化＋活性炭吸附＋活性氧化铝除氟”技术工艺处理后，采出水各超标项目降至COD 7.25±3.80mg/L，BOD5 0.94±0.48mg/L，氨氮0.10±0.06mg/L，氟化物0.41±0.25mg/L，挥发酚0.0023±0.0011mg/L和石油类0.02±0.01mg/L，均满足GB3838—2002《地表 水环境质量标准》基本项目标准限值Ⅲ类要求；悬浮物降至5.90±2.74mg/L，满足 GB8978—1996《污水综合排放 标准》一级标准。研究结果表明，该处理工艺可以有效解决山西沁水盆地某区块煤层气采出水的污染问题。     

厚煤层采空区定向孔分域抽采研究及应用

为提高厚煤层采空区定向钻孔的瓦斯抽采效率，针对山西某高瓦斯矿井采煤工作面，采用理论分析和FLUENT数值模拟相结合的方法研究采动裂隙分域演化特性，提出覆岩裂隙场分域准则，确定定向钻孔布置区域与核心抽采布置范围，并在采空区现场开展定向钻孔分域抽采瓦斯试验。结果表明：破断裂隙密集区内，岩层断裂穿层裂隙发育较明显、瓦斯聚集显著，且钻孔稳定性高，是布置定向钻孔的最佳区域；并将与回风巷中心线水平距离3～13 m,与煤层顶板垂直距离10～18 m的区域设定为核心抽采区域。定向钻孔分域抽采试验中，单孔抽采瓦斯体积分数平均提升22.355%,单孔瓦斯抽采纯量平均提升1.295 m³/min,该结论验证了厚煤层采空区定向钻孔分域抽采方法的实用性与合理性。     

DTRO在川西气田采出水减量化处理中的应用

试验研究了碟管式反渗透（DTRO）工艺中运行压力、进水温度及电导率对膜分离效果的影响，分析探讨了工艺对川西气田采出水生化处理产水COD、氨氮、氯化物等指标的截留分离效果。试验结果表明，当运行压力6～7ＭＰａ、进水温度24～25℃、电导率32000～40000μS/cm时，DTRO工艺对气田采出水COD、氨氮和氯化物的截留率分别达到95.54％，80％，98.78％，DTRO膜系统平均回收率达50％，减量化效果显著。同时，较单独低温多效蒸馏，热-膜耦合工艺运行成本降低19.75％，具有一定的经济效益。     

基于小波KPCA-SSA-ELM的盐穴储气库注采管柱内腐蚀速率预测

为提升盐穴储气库注采管柱的内腐蚀速率预测精度，建立了基于小波核主成分分析方法(Kernel Principal Components Analysis, KPCA)和樽海鞘群算法(Salp Swarm Algorithm, SSA)优化的极限学习机(Extreme Learning Machine, ELM)腐蚀速率预测模型。首先通过小波KPCA提取影响注采管柱内腐蚀的主要特征，应用ELM建立盐穴储气库注采管柱内腐蚀速率预测模型，并采用SSA对模型参数进行迭代寻优，避免原参数选取的强随机性对模型泛化能力和预测性能的影响。结果表明，经小波KPCA特征提取后得到包含98.73%原信息的3项主成分，SSA-ELM模型的预测结果与实际值基本吻合，其均方根误差(E_RMS)为0.009 3,平均绝对百分比误差(E_MAP)为0.336 0%,决定系数(R²)高达0.991 2,较其他3种对比模型性能更优。研究表明，所建模型具有强泛化性能和高预测精度，能够有效预测盐穴储气库注采管柱的内腐蚀速率，为盐穴储气库注采系统的完整性评价和风险预警...     

气水反冲洗工艺提高油田采出水过滤器再生效果

油田采出水中含有的聚合物容易导致颗粒滤料类过滤器中的滤料颗粒黏度升高、附着力增强,甚至形成板结块和滤饼层,难以通过单一的反冲洗方式进行再生.通过试验研究确定使用气水反冲洗再生技术,可有效地解决目前油田实际生产中存在的颗粒滤料污染后再生困难的技术难题,提高过滤后的水质,使滤后水质稳定达标,适应油田开发后期水质发生变化的特点.     

北京市露天停车场尘负荷特征及管控研究

为研究北京市露天停车场扬尘排放特征，本研究应用道路尘负荷车载移动监测系统对北京市城区311个露天停车场进行监测.结果表明：北京市城区不同环线范围内露天停车场尘负荷均值排名为三～四环(3.44 g·m^-2)>六环外(3.11 g·m^-2)>五～六环(3.07 g·m^-2)>四～五环(2.62 g·m^-2)>二环内(2.46 g·m^-2)>二～三环(2.37 g·m^-2)，二～三环各停车场尘负荷值比较相近，而五～六环相差较大.从停车场铺装类型来看，砌块、沥青混凝土和水泥混凝土铺装占比分别为41.3%、37.0%和21.7%，水泥混凝土占比虽少但其尘负荷值高.露天停车场及周边道路尘负荷值也与露天停车场的分布密度相关，分布密集的露天停车场及周边道路的尘负荷值明显较高.不同铺装方式的停车场尘负荷季节特点均表现为春季>夏季，砌块铺装型停车场尘负荷值春、夏两季差别大.因此，相关部门应重视露天停车场的修补和清扫工作，升级水泥和砌块铺装.