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条带采空区CO_(2)气态封存下粉煤灰沙基封闭墙体抗渗性能研究
1
作者
张志义
张吉雄
+5 位作者
周楠
宋永泽
程刚
刘宁宁
闫瑞兵
孙大森
《煤炭学报》
北大核心
2025年第6期2922-2939,共18页
在条带采空区内进行CO_(2)气态封存是我国西北地区大型煤炭煤电基地实现绿色低碳内涵式发展的理想模式,防止CO_(2)气体水平逸散的采空区外围封闭墙体的抗渗性能是该模式成败的关键。以我国新疆荒漠化矿区准东二矿煤电项目为工程背景,通...
在条带采空区内进行CO_(2)气态封存是我国西北地区大型煤炭煤电基地实现绿色低碳内涵式发展的理想模式,防止CO_(2)气体水平逸散的采空区外围封闭墙体的抗渗性能是该模式成败的关键。以我国新疆荒漠化矿区准东二矿煤电项目为工程背景,通过高压渗透实验、酚酞滴定实验、XRD衍射实验、SEM电镜扫描实验和COMSOL数值模拟等方式,研究了0.2、0.4、0.6、0.8和1.0MPa的CO_(2)气体在质量比为23(风积沙)∶11(粉煤灰)∶2(生石灰)∶1(石膏)组成的粉煤灰沙基试件内28d的渗透过程,结果表明:①CO_(2)气体在试件内的渗透速度均随渗透时间逐渐降低,5种气压下28 d的渗透深度分别为1.49、2.40、3.20、4.0和4.77 cm;②粉煤灰沙基试件的孔隙率和渗透率亦在CO_(2)气体渗透过程中显负指数趋势减小,5种气压下28 d的孔隙率和渗透率分别为30.44%和5.94×10^(-15 )m2、29.44%和5.70×10^(-15) m^(2)、29.03%和5.57×10^(-15) m^(2)、28.13%和5.23×10^(-15) m^(2)、27.02%和4.95×10^(-15) m^(2);③CO_(2)气体在粉煤灰沙基试件内渗透过程中生成针絮状分布的CaCO_(3)晶体,其晶胞体积较Ca(HO)_(2)增大1.15倍,使得试件更加致密;④通过对材料碳化前后渗透率的动态赋值,模拟得出5种气压下CO_(2)气体在粉煤灰沙基封闭墙体内3 a的渗透深度距离分别为0.606、0.921、1.172、1.465和1.800 m。最后以新疆荒漠化矿区准东二矿煤电基地的矿井工程地质条件为背景,对采空区封闭墙体的构筑工艺参数进行设计,可为我国西北荒漠化矿区煤炭资源的绿色开采和低碳利用提供参考。
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关键词
条带采空区
二氧化碳气态封存
封闭墙体
抗渗性能
数值模拟
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职称材料
题名
条带采空区CO_(2)气态封存下粉煤灰沙基封闭墙体抗渗性能研究
1
作者
张志义
张吉雄
周楠
宋永泽
程刚
刘宁宁
闫瑞兵
孙大森
机构
新疆
大学地质与
矿
业工程学院
中国
矿
业大学(徐州)
矿
业工程学院
国家
能源
集团
新疆
能源
化工
有限公司
中
煤
科工
集团
能源
科技发展
有限公司
国家能源集团新疆准东煤电有限公司准东二矿
出处
《煤炭学报》
北大核心
2025年第6期2922-2939,共18页
基金
自治区重点研发计划资助项目(2023B01009-1)
国家自然科学基金青年资助项目(52304158)。
文摘
在条带采空区内进行CO_(2)气态封存是我国西北地区大型煤炭煤电基地实现绿色低碳内涵式发展的理想模式,防止CO_(2)气体水平逸散的采空区外围封闭墙体的抗渗性能是该模式成败的关键。以我国新疆荒漠化矿区准东二矿煤电项目为工程背景,通过高压渗透实验、酚酞滴定实验、XRD衍射实验、SEM电镜扫描实验和COMSOL数值模拟等方式,研究了0.2、0.4、0.6、0.8和1.0MPa的CO_(2)气体在质量比为23(风积沙)∶11(粉煤灰)∶2(生石灰)∶1(石膏)组成的粉煤灰沙基试件内28d的渗透过程,结果表明:①CO_(2)气体在试件内的渗透速度均随渗透时间逐渐降低,5种气压下28 d的渗透深度分别为1.49、2.40、3.20、4.0和4.77 cm;②粉煤灰沙基试件的孔隙率和渗透率亦在CO_(2)气体渗透过程中显负指数趋势减小,5种气压下28 d的孔隙率和渗透率分别为30.44%和5.94×10^(-15 )m2、29.44%和5.70×10^(-15) m^(2)、29.03%和5.57×10^(-15) m^(2)、28.13%和5.23×10^(-15) m^(2)、27.02%和4.95×10^(-15) m^(2);③CO_(2)气体在粉煤灰沙基试件内渗透过程中生成针絮状分布的CaCO_(3)晶体,其晶胞体积较Ca(HO)_(2)增大1.15倍,使得试件更加致密;④通过对材料碳化前后渗透率的动态赋值,模拟得出5种气压下CO_(2)气体在粉煤灰沙基封闭墙体内3 a的渗透深度距离分别为0.606、0.921、1.172、1.465和1.800 m。最后以新疆荒漠化矿区准东二矿煤电基地的矿井工程地质条件为背景,对采空区封闭墙体的构筑工艺参数进行设计,可为我国西北荒漠化矿区煤炭资源的绿色开采和低碳利用提供参考。
关键词
条带采空区
二氧化碳气态封存
封闭墙体
抗渗性能
数值模拟
Keywords
strip filling
dynamic storage of carbon dioxide
closed wall
impermeability
numerical simulation
分类号
TP028.8 [自动化与计算机技术]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
条带采空区CO_(2)气态封存下粉煤灰沙基封闭墙体抗渗性能研究
张志义
张吉雄
周楠
宋永泽
程刚
刘宁宁
闫瑞兵
孙大森
《煤炭学报》
北大核心
2025
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