张彬
- 作品数：23 被引量：17H指数：2
- 供职机构：太原理工大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金年山西省研究生优秀创新项目更多>>
- 相关领域：矿业工程天文地球石油与天然气工程建筑科学更多>>
- 沁水盆地南部无烟煤大分子结构模型及其含甲烷力学性质被引量：4
- 2021年
- 受地质因素影响的煤体结构能够影响煤层气井的产气能力,且在实际地质条件下,煤储层往往含有甲烷,使得含甲烷煤体的力学性质与储层压裂改造的效果密切相关。通过工业分析、元素分析、核磁共振碳谱(13 C-NMR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段测试和分析了山西沁水盆地寺河矿无烟煤的元素组成、原子比和官能团类型与分布等分子结构特征,构建了其大分子结构模型,模型的碳含量和密度与实测值具有较好的一致性。采用蒙特卡洛法模拟计算了甲烷在无烟煤中的吸附量、吸附位和吸附热,得到了甲烷在无烟煤中的吸附构型。结果表明:甲烷在无烟煤中的饱和吸附量为22.4个/晶胞,Langmuir压力为1.12 MPa,无烟煤模型中的芳香碳、吡啶型氮和吡咯型氮以及羧基是甲烷分子主要吸附位,等温吸附热随吸附压力的升高呈对数下降,说明甲烷在低压力时率先占据无烟煤表面的高能吸附位;甲烷在无烟煤中的吸附热介于22.65~25.00 kJ/mol,远小于42 kJ/mol,属于物理吸附。采用分子动力学方法对无烟煤的含气力学性质进行了模拟,定量研究了含气量对无烟煤的体积模量、杨氏模量、剪切模量和泊松比的影响。结果表明,无烟煤的体积模量、杨氏模量和剪切模量等随着含气量的增大呈对数规律降低,而泊松比随吸附量的增大呈线性增大;与不含甲烷的无烟煤相比,体积模量、杨氏模量和剪切模量最高降低了38.5%,24.4%和27.1%,表明吸附甲烷能够显著降低无烟煤的力学强度,其机理为无烟煤的体积和膨胀率随吸附量的增加呈指数增大,使得无烟煤基质之间的相互作用力降低,进而导致无烟煤的强度降低,抵抗变形的能力减弱。无烟煤的范德华能在吸附甲烷的过程中降幅最大,说明范德华能是保持煤体结构和力学性质稳定的主导因素。
- 张彬曾凡桂曾凡桂王德璋康官先康天合
- 关键词：无烟煤沁水盆地分子动力学
- 喷雾除尘机理及除尘效果影响因素分析被引量：2
- 2023年
- 喷雾除尘技术是煤矿井工开采所采用的主要防尘措施之一。本文系统分析煤矿开采粉尘的主要来源和危害,叙述了低压喷雾、常压喷雾、高压喷雾的区别,并指出高压喷雾除尘的机理为惯性碰撞捕集、重力沉降捕集、拦截捕集、静电作用捕集和布朗扩散捕集;并进一步从喷雾用水、喷雾参数和喷嘴结构等三个方面分析高压喷雾除尘效果的主要影响因素,为矿井高压喷雾除尘系统设计提供理论支持和参考。
- 刘慧敏张彬
- 关键词：高压喷雾喷雾除尘
- CH4在煤系高岭石表面吸附和扩散的分子模拟研究
- 黏土矿物是煤层、页岩层和致密砂岩层重要的无机组成部分,起着胶结的作用,其具有比表面积较大的特点,使其与CH4的相互作用机理成为煤系气等能源领域的研究热点。尽管,CH4在黏土矿物中的吸附和扩散及其随影响因素的变化规律有了一...
- 张彬
- 关键词：分子模拟CH4高岭石晶体结构
- 文献传递
- 基于分子动力学的升温条件下煤中锂吸附扩散特性研究
- 2024年
- 煤是特殊的沉积有机岩石,在其形成过程中可以富集战略性金属,并在煤系中形成大型或超大型金属矿床,成为矿产资源勘探的重要领域。温度是影响煤化作用及其过程中锂等关键金属赋存方式变化的重要因素。为了研究升温过程对煤中锂吸附特征的影响,本文以内蒙古准格尔煤田典型高锂煤为研究对象,构建锂-煤可视化模型,通过分子动力学方法计算了不同温度点锂在煤结构中的径向分布函数、扩散系数,分析了锂与有机大分子结构和高岭石相互作用能的变化,探讨了煤结构对锂的吸附特征。结果表明:锂在吸附过程中与氮原子、有机结构中的氧原子和硅原子存在较强的相互作用,与其他原子相互作用较弱或者不存在相互作用。锂与氮原子和有机结构中的氧原子主要是通过氢键作用吸附,而与硅原子则存在静电力和范德华力作用。从20℃升温到300℃的过程中,锂扩散系数受到温度和煤结构变化的影响,呈现出先升高后降低的趋势;煤结构对锂的吸附作用能以静电能为主。
- 张俊爽张彬张彬孙蓓蕾
- 关键词：锂分子动力学
- 电位梯度对电化学改变贫煤瓦斯吸附解吸特性的影响实验研究被引量：1
- 2020年
- 选用3种电位梯度分别对东曲矿贫煤进行电化学改性实验,对改性前后的煤样进行瓦斯吸附解吸测试,并通过低温液氮吸附测试和红外光谱测试分析改性前后煤样孔隙结构和表面基团的变化。结果表明:未改性贫煤煤样的饱和吸附量为30.030 mL/g,煤样的Langmuir压力为0.876 MPa,最终解吸率为83.204%,经1、2、4 V/cm 3种电位梯度电化学改性后,煤样的饱和吸附量分别降低为29.239、28.329、26.667 mL/g;Langmuir压力分别升高为0.932、1.042、1.048 MPa;最终解吸率分别提高84.235%、85.541%和87.840%;电位梯度越大,改性后煤样的比表面积越小,平均孔径越大,含氧官能团数量越多,故抑制瓦斯吸附、强化瓦斯解吸的效果越好。
- 张晓雨康天合张润旭张彬康官先张连昆
- 关键词：电位梯度电化学改性孔隙结构贫煤
- 一种高应力大断面软岩底板破裂区确定及底鼓治理方法
- 本发明提供了一种高应力大断面软岩底板破裂区确定及底鼓治理方法，属于井工煤矿巷道支护技术领域；解决了现有巷道底板破裂区确定中存在的计算结果不准确与实际差距较大的问题；包括如下步骤：利用3DEC数值计算软件开展标定试验，得到...
- 张彬李立功
- 永定庄煤业3-5#煤层系统性防灭火设计分析
- 2024年
- 不仅高瓦斯且易自燃煤层矿井存在火灾隐患,低瓦斯、易自燃煤层矿井同样存在高瓦斯聚集区,需设计合理的综合防灭火系统以确保矿井安全生产。本文已永定庄煤业3-5#煤层为背景,系统分析矿井生产中潜在火灾危险源并指出防治对策,根据该矿的地质条件、开采工艺及注惰性气体防灭火方法、喷洒阻化剂防灭火方法和黄泥灌浆防灭火方法的适应性及优缺点设计得到以日常注氮为主要方法,喷洒阻化剂为辅助手段,黄泥灌浆系统为备用措施的综合防灭火系统,为矿井防灭火系统设计提供借鉴。
- 刘慧敏张彬
- 关键词：防灭火适应性火灾防治
- 特厚煤层综放工作面顶煤变形力学分析及试验研究被引量：2
- 2020年
- 根据斜沟煤矿23103大采高综放工作面特厚煤层赋存条件,运用力学分析、PFC数值模拟和1∶40的大比例物理模拟试验,研究了大采高综放工作面顶煤的变形规律。结果表明:①随着顶煤厚度的增加,支承压力的峰值强度降低,峰值点距煤壁距离增加,支承压力影响范围加大;②顶煤在支承压力峰值区主要为剪切破坏;邻近工作面的煤壁,支承压力降低,顶煤的破坏主要为拉伸破坏;③煤壁前方顶煤运移以水平方向的变形为主;控顶距上方顶煤运移以垂直位移为主;④顶煤是以受拉破坏为主造成冒落;采高4 m时,顶煤垮落角平均值为67.36°,顶板断裂期间,顶煤垮落角的平均值为76.54°。给出顶煤滞后垮落的处理措施,对斜沟及具有相似赋存条件的煤层,具有一定的指导意义。
- 康官先张彬康天合李超王开
- 关键词：大采高综放工作面顶煤变形物理模拟
- 矿物对无烟煤力学非均质性影响的分子动力学研究——以沁水盆地南部主要黏土矿物高岭石为例
- 2024年
- 煤是由有机显微组分和矿物组成的混合物,矿物的存在会导致煤的大分子结构存在差异,使得煤的力学性质具有明显的非均质性,进而影响区块内整体的煤层气产量、压裂改造效果和成熟技术的规模化应用。以沁水盆地典型的无烟煤和高岭石矿物作为研究对象,通过分子动力学的方法定量研究高岭石及其含量对无烟煤力学性质的影响规律,分析不同矿物含量下无烟煤的分子结构和孔隙特征,从能量和有序化的角度揭示其微观机理。结果表明:①煤有机质与高岭石相互结合过程中同时存在范德华力和氢键作用,且氢键作用强度要高于范德华力,煤有机质周围出现高岭石分子的概率、相互作用强度和有序性均随着矿物质量分数的增加而增大。②无烟煤的孔隙率φ随高岭石质量分数a的增大呈线性规律(φ=−0.2293a+9.6295)降低,而无烟煤的体积模量、弹性模量和剪切模量均随高岭石质量分数的增大呈线性规律增强,泊松比随高岭石质量分数的增大呈二次多项式规律降低。③无烟煤的力学非均质程度整体上随着高岭石质量分数增加而增大,其中不同高岭石质量分数下体积模量、弹性模量和剪切模量的变异性可分为很低、低、中等、高和很高5个部分,而泊松比的变异系数均小于0.1,变异性很低。④随着高岭石质量分数的增加,煤有机质与高岭石的相互作用能呈线性规律(Einteraction=4.5585a+443.929)增大,与纯有机质相比,当高岭石质量分数达到20%时,无烟煤的键能和范德华能分别增加了63.86%和48.06%。⑤高岭石增强煤力学性质的内在原因是高岭石进入煤有机质后占据一定的孔隙空间,且与煤有机质的芳香碳骨架和不同官能团进行相互作用,高岭石质量分数越大充填煤大分子结构孔隙的程度越高,煤大分子结构的能量越大,导致煤大分子结构的孔隙率降低,有序性增大,使得力学强度和
- 张彬孙蓓蕾孙蓓蕾康天合康天合张晓雨李立功李昊洋梁晓敏朱文庆张俊爽
- 关键词：无烟煤高岭石非均质性分子动力学沁水盆地
- 一种深部矿井模拟掘进工作面降温试验装置的试验方法
- 一种深部矿井模拟掘进工作面降温试验装置的试验方法，所述试验方法是采用模拟试验装置实现模拟试验方法；所述模拟试验装置是在模拟掘进工作面主体结构上设置有进回风系统和降温系统，并通过数据采集及控制系统，实现深部矿井模拟掘进工作...
- 康健婷张彬张连昆李立功
