采煤塌陷区微生物矿化联合植被固土研究

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作者 高颖 李涛 +3 位作者 郑恺丹 范立民 白如鸿 孙强 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期534-546,共13页

生态脆弱矿区煤炭开采浅表地质环境持续劣化,为了控制塌陷区土体失稳和水土流失,开展采煤塌陷区微生物矿化联合植被固土试验研究。以生态脆弱的榆树湾煤矿20107工作面为研究背景,在采煤沉陷、地裂缝及采动土壤理化观测的基础上,开展了MI... 生态脆弱矿区煤炭开采浅表地质环境持续劣化,为了控制塌陷区土体失稳和水土流失,开展采煤塌陷区微生物矿化联合植被固土试验研究。以生态脆弱的榆树湾煤矿20107工作面为研究背景,在采煤沉陷、地裂缝及采动土壤理化观测的基础上,开展了MICP(Microbial Induced Carbonate Precipitation,微生物矿化)对植被影响试验研究,重点测试了MICP固化对植被长势、土壤养分及植被根系长势的影响;开展了MICP联合植被根系对采矿扰动土体剪切强度的影响试验,重点测试了不同根系长度、根系掺入量及菌胶比对土体剪切强度的影响;结合不同工况MICP固化土体扫描电镜观测和MICP碳酸钙产量测试成果,阐释了不同工况塌陷区土体复合固化差异性规律。结果表明:①采煤对土壤含水率影响最显著,采煤剧烈扰动区(D1)较采煤轻微扰动区(D0)含水率下降7.7%,土壤pH影响不明显,土壤有机质、全氮、有效磷及速效钾质量分数从大到小依次为D0、D2(一般扰动裂缝带区)、D3(一般扰动非裂缝带区)、D1;②MICP对植被生长作用分为2个阶段:1~2周,MICP起到了抑制植被生长的作用,未MICP固化较固化植被平均高度大7.4%~47.7%;3~4周,MICP起到了促进植被生长的作用,未MICP固化较固化植被平均高度小23.7%~32.3%;植被根系长势和土壤理化指标验证了MICP对植被的整体促进作用;③根系加入但未MICP固化时,土体黏聚力和内摩擦角分别提升42.1%和10.6%,根系加入且MICP固化时,土体黏聚力和内摩擦角分别提升62.3%和19.4%。两者联合固化的最优参数为:根系长度5~10 cm、根系掺入比0.8%,菌胶比1∶1.5。④MICP固化过程中碳酸钙产量D1>D2>D3,说明采煤扰动越剧烈,MICP介入固化程度越高。为生态脆弱矿区采煤塌陷区固土工程提供了试验参考。 展开更多

关键词 生态脆弱矿区 采煤塌陷区 微生物矿化 植被修复 土体固化

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鱼粪化石特征对晚三叠世湖泊生态系统的启示——以鄂尔多斯盆地南部长7段为例 被引量：1

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作者 尤继元 周小虎 +5 位作者 杨奕曜 白云云 张鹏 杨桂林 梁正中 李杰 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-10,共10页

粪化石是一类重要的遗迹化石,其内含物常保存被捕食生物的残余及一些微生物、软组织甚至古DNA信息,对解读地质历史时期的湖泊生态信息有重要意义。鄂尔多斯盆地南部铜川地区三叠系延长组长7段下部页岩的鱼粪石,其为略扁平的纺锤形化石,... 粪化石是一类重要的遗迹化石,其内含物常保存被捕食生物的残余及一些微生物、软组织甚至古DNA信息,对解读地质历史时期的湖泊生态信息有重要意义。鄂尔多斯盆地南部铜川地区三叠系延长组长7段下部页岩的鱼粪石,其为略扁平的纺锤形化石,尖而薄,表面有明显的螺旋纹。观察粪化石的内含物情况,发现其主要由未完全消化的动植物残体组成,包括鱼鳞、骨骼碎片,以及以含磷白云岩为生长基的大量矿物聚集体。鱼粪化石形成于开放型淡水湖泊中的半深湖—深湖区,大部分保存完好,属于典型的原地埋葬。该鱼粪的生物源为一种大型的、鱼肠内具有较多螺旋瓣的肉食性鱼类。晚三叠世湖泊中出现了复杂的多层营养系统,主要由生产者、消费者构成,食物链较为复杂。该研究成果表明经历二叠纪末生物大灭绝的晚三叠世多层级营养湖泊生态系统已经基本恢复。另外,微生物的参与及泥质含量较高的厌氧环境使得粪化石保存完好,可为恢复和重建晚三叠世卡尼期湖泊生态系统提供重要依据。 展开更多

关键词 鱼粪石 湖相富有机质页岩 湖泊生态系统 古环境 晚三叠世 鄂尔多斯盆地

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生态脆弱煤矿区水体中微生物群落特征及矿井充水指示 被引量：6

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作者 范立民 李涛 +2 位作者 高颖 白如鸿 孙强 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期255-266,共12页

我国生态脆弱矿区水资源整体匮乏,但局部地区矿井涌水却异常巨大。对生态脆弱矿区异常矿井充水水源识别,对矿区生态环境保护意义重大。研究以涌水量超过1 000 m^(3)/h的榆树湾煤矿为背景,在分析矿井涌水量特征的基础上,采集了研究区主... 我国生态脆弱矿区水资源整体匮乏,但局部地区矿井涌水却异常巨大。对生态脆弱矿区异常矿井充水水源识别,对矿区生态环境保护意义重大。研究以涌水量超过1 000 m^(3)/h的榆树湾煤矿为背景,在分析矿井涌水量特征的基础上,采集了研究区主要含水层和矿井涌水点的30个水样,开展了水样高通量微生物测序研究。对测序结果采用Alpha多样性分析、Beta多样性分析及微生物构成差异分析,系统研究了矿井水体中微生物群落特征,分析了矿井充水来源。研究结果表明:高通量测试结果通过了Coverage指数检验,验证了其用于矿井充水识别的可行性。但人类活动密切接触的水样显示出微生物更加丰富,需要在取样中有效规避。榆树湾煤矿浅表松散含水层中微生物丰富度和多样性都较高,以新鞘脂菌属(Novosphingobium)、梭杆菌属(Fusobacterium)和硫属(Sulfuricum)等微生物丰度最高;直罗组为代表的基岩含水层微生物丰富度较低,但微生物多样性较高,以丛毛单胞菌属(Comamonas)、蛲虫属(Vermiphilaceae)和巴氏杆菌(Paeniglutamicibacter)等微生物丰度最高。所有水样中最为优势的门类为变形菌门,占比达到35.5%~89.7%。Alpha多样性、PCoA和NSDM分析揭示了榆树湾矿井充水水源主要来自松散含水层和直罗组含水层。但Beta多样性分析发现,随着直罗组静储量的释放,松散层中离石组黄土充水比例进一步增大。综合分析显示,榆树湾煤矿目前为基岩含水层快速释水+离石组含水层持续释水模式的充水模式,矿井涌水统计分析结果验证了这一结论。研究为相似化学成分含水层充水识别,提供了新的方法。 展开更多

关键词 保水采煤 高通量测序 矿井充水 微生物群落 涌水规律

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特厚煤层限厚与充填协同分层开采覆岩导水裂隙发育规律研究 被引量：2

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作者 陈海富 范立民 +2 位作者 李小龙 万晓波 李鹏杰 《煤炭工程》 北大核心 2024年第5期129-137,共9页

由于技术装备问题导致前期一些矿井的特厚煤层开采仅限厚开采造成了大量优质煤炭资源的浪费,本研究基于榆树湾煤矿20111限厚开采工作面,综合运用现场实测,UDEC数值模拟、实验室试验、理论分析研究了特厚煤层工作面限厚与充填协同分层开... 由于技术装备问题导致前期一些矿井的特厚煤层开采仅限厚开采造成了大量优质煤炭资源的浪费,本研究基于榆树湾煤矿20111限厚开采工作面,综合运用现场实测,UDEC数值模拟、实验室试验、理论分析研究了特厚煤层工作面限厚与充填协同分层开采覆岩导水裂隙发育规律。数值模拟表明,当下分层充填开采充实率达到70%及以上时,导水裂隙带发育高度为177.4 m,下分层开采对第四系萨拉乌苏组含水层无影响;下分层70%充实率充填开采物理模型相互验试验表明,下分层70%充实率充填开采时,覆岩裂隙发育明显减缓,导水裂隙带发育高度明显降低,仅为179.7 m,导水裂隙带未发育至最小隔水保护层,可实现第四系萨拉乌苏组含水层下的特厚煤层安全、高效开采。 展开更多

关键词 特厚煤层 保水开采 导水裂隙带 数值模拟 充填开采

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受限水在纳米级多孔介质页岩中的非稳态流动特征

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作者 张鹏 曹成 杨建松 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第3期65-71,81,共8页

为了探究水在纳米管中的非稳态流动特征和水在纳米级别多孔介质页岩中的非稳态渗流特征,将非稳态理论与纳米尺度孔隙中水传输的机理相结合,提出了纳米管中水的非稳态流量增强模型和混合润湿多孔介质中水的非稳态表观液体渗透率(ALP)模型... 为了探究水在纳米管中的非稳态流动特征和水在纳米级别多孔介质页岩中的非稳态渗流特征,将非稳态理论与纳米尺度孔隙中水传输的机理相结合,提出了纳米管中水的非稳态流量增强模型和混合润湿多孔介质中水的非稳态表观液体渗透率(ALP)模型,分析了管径和润湿性对单纳米管中水的流动及流动达到稳定时间的影响,孔径非均质分布对纳米多孔介质的ALP以及渗流达到稳定时间的影响。结果表明,单纳米管中水流达到稳定状态所需时间与润湿性有很大的关系;亲水条件下,水流达到稳定时间较短,接触角对稳定时间的影响很小;但在疏水条件下,水流达到稳定时间成倍增长,接触角对稳定时间的影响显著增大。另外,多孔介质平均孔径对ALP稳定时间的影响相对于偏差系数更为敏感。在非稳态阶段,润湿性、孔径非均质分布对ALP的影响不显著,当水流逐渐稳定,上述参数对ALP的影响逐渐显著。非稳态ALP模型可以同时描述水流非稳态和稳态两个阶段的流动特征,是对稳态ALP的一种重要补充。 展开更多

关键词 非稳态流动 纳米孔 受限水 流量增强 表观液体渗透率

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神华煤直接液化残渣萃取组分改性石油沥青 被引量：12

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作者 宋真真 孙鸣 +5 位作者 黄晔 吕波 苏小平 钟姣姣 赵香龙 马晓迅 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期3273-3279,共7页

以神华煤直接液化残渣索氏溶剂梯级萃取分别得到的重油(HS)、沥青烯(AS)和前沥青烯(PA)作为改性剂,对石油沥青进行改性,探究改性剂的掺混量对石油沥青性能的影响及其改性机制。研究表明:当HS作为改性剂时,最佳掺混量为1%;当AS作为改性剂... 以神华煤直接液化残渣索氏溶剂梯级萃取分别得到的重油(HS)、沥青烯(AS)和前沥青烯(PA)作为改性剂,对石油沥青进行改性,探究改性剂的掺混量对石油沥青性能的影响及其改性机制。研究表明:当HS作为改性剂时,最佳掺混量为1%;当AS作为改性剂时,最佳掺混量为4%;PA作为改性剂时得到的改性沥青,针入度和延度不能同时符合美国ASTM D5710—95标准40~55针入度的指标要求;HS和AS改性沥青与石油沥青相比在2924cm^(–1)及2847cm^(–1)处的—CH2—的伸缩振动吸收峰强度变弱,在改性过程中可能发生了烷基侧链脱氢反应;改性沥青与石油沥青的热失重相比,其最终失重温度都有所提高,当AS作为改性剂、加入量为4%时改性沥青最终失重温度提高最大为11℃;随着改性剂分子量的增大,其荧光显微镜图片中的荧光物质会越来越多,颗粒逐渐增大。 展开更多

关键词 改性剂 石油沥青 傅里叶变换红外光谱 热重分析 荧光显微镜

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基于醛类交联剂的煤焦油沥青族组分改性石油沥青 被引量：5

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作者 刘媛媛 宋真真 +4 位作者 杨燕红 黄晔 孙鸣 赵香龙 马晓迅 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期792-800,共9页

以中温煤焦油沥青的四氢呋喃萃取物(THFS)对石油基质沥青进行改性,考察了掺混量、掺混温度和不同种类交联剂对改性沥青性能的影响,确定了THFS最佳掺混量为8%,最佳掺混温度为135℃,甲醛交联剂的最佳掺混量为0.8%,三聚甲醛的最佳掺混量为0... 以中温煤焦油沥青的四氢呋喃萃取物(THFS)对石油基质沥青进行改性,考察了掺混量、掺混温度和不同种类交联剂对改性沥青性能的影响,确定了THFS最佳掺混量为8%,最佳掺混温度为135℃,甲醛交联剂的最佳掺混量为0.8%,三聚甲醛的最佳掺混量为0.2%。考察了两两和单族组分对基质沥青的改性性能,发现重油(HS)使得改性沥青的针入度、延度增大,沥青烯(A)和甲苯不溶四氢呋喃可溶物(PA)提高感温性,软化点升高。随着醛类交联剂的添加,提高了改性沥青的抗老化性能;甲基(CH_3)、亚甲基(CH_2)透射峰强度逐渐变强,770-730 cm^(-1)、710-690 cm^(-1)和770-810 cm^(-1)苯环取代透射峰强度逐渐增强,1 010^(-1) 270 cm^(-1)处C-O-C伸缩振动峰逐渐增强;热解峰温向高温移动,残炭率增加2%;改性粒子呈现一种连续的流线分布,添加三聚甲醛的改性沥青的流线分布更加集中。 展开更多

关键词 石油沥青 煤沥青 改性 热解 交联剂

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中低温煤焦油基炭微球的制备 被引量：10

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作者 郑金欣 田育成 +5 位作者 郝博天 淡勇 李稳宏 黄晔 高峰 李冬 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期649-657,共9页

通过馏分切割、温和加氢相结合对中低温煤焦油进行精制处理,精制后的原料采用分级热聚制备中间相炭微球。考察了精制处理条件对原料性质、中间相炭微球宏观外貌及微晶结构的影响。采用FTIR、GC-MS、族组成、元素分析对原料进行表征,采用... 通过馏分切割、温和加氢相结合对中低温煤焦油进行精制处理,精制后的原料采用分级热聚制备中间相炭微球。考察了精制处理条件对原料性质、中间相炭微球宏观外貌及微晶结构的影响。采用FTIR、GC-MS、族组成、元素分析对原料进行表征,采用SEM、XRD对中间相炭微球进行表征。结果表明:中低温煤焦油中300~430℃馏分油是制备中间相炭微球的较佳馏分。300~430℃馏分油中正庚烷可溶物(H S)质量分数高达84.76%,吡啶不溶物(PI)质量分数低至0.23%,杂原子含量低,芳烃化合物的环数为2~4环。300~430℃馏分油在TH=350℃、p=8MPa、t=1.5h、剂油比1∶40(质量比)的条件下温和加氢得到的精制原料,经420℃热聚6h得制备的中间相炭微球宏观外貌、微晶结构较好。中低温煤焦油基炭微球的粒径范围为5~15μm,小球表面光滑,微观结构为地球仪型,经1450℃高温煅烧后,石墨化度达到12.33%。 展开更多

关键词 中低温煤焦油 中间相炭微球 精制处理 温和加氢 馏分切割

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煤焦油加氢工艺条件对产物分布的影响 被引量：3

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作者 黄晔 李冬 +3 位作者 李斌 高生辉 毕亚军 任军哲 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第1期107-112,共6页

在双管串联固定床反应器上进行了煤焦油的加氢精制-加氢裂化实验。在4种级配催化剂的作用下进行了工艺优化实验,最终确定煤焦油加氢制取燃料油品最佳的反应温度为精制段反应温度360℃、裂化段反应温度380℃,最佳反应空速为0.40 h-1。利... 在双管串联固定床反应器上进行了煤焦油的加氢精制-加氢裂化实验。在4种级配催化剂的作用下进行了工艺优化实验,最终确定煤焦油加氢制取燃料油品最佳的反应温度为精制段反应温度360℃、裂化段反应温度380℃,最佳反应空速为0.40 h-1。利用气相色谱-质谱联用技术对煤焦油加氢汽油及柴油轻馏分的烃类组成进行了分析。结果表明,按照本文所述的工艺加工生产的汽油辛烷值较低而其余指标可以达到国标要求,柴油产品十六烷值较低而其余性质均能达到国标要求。 展开更多

关键词 煤焦油 加氢精制 加氢裂化 工艺条件 产物分布 汽油 柴油

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煤焦油加氢尾油的循环加氢工艺研究 被引量：2

10

作者 宋玉琪 黄晔 +2 位作者 李斌 李稳宏 李冬 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期65-69,共5页

煤焦油通过一次加氢会产出大量的未转化油——加氢尾油,为了提高煤焦油加氢轻质油总转化率,文中借鉴石油基加氢尾油的处理方法,对煤焦油加氢尾油循环加氢工艺进行了初步探讨。在一定循环油切割点和循环比下分析了裂化剂床层温度、反应... 煤焦油通过一次加氢会产出大量的未转化油——加氢尾油,为了提高煤焦油加氢轻质油总转化率,文中借鉴石油基加氢尾油的处理方法,对煤焦油加氢尾油循环加氢工艺进行了初步探讨。在一定循环油切割点和循环比下分析了裂化剂床层温度、反应压力和氢油体积比对尾油循环加氢总转化率的影响;并以汽柴油收率为目标,对裂化剂床层温度和反应压力2个因素进行了优化,获得了优化工艺条件。 展开更多

关键词 煤焦油 加氢 尾油循环

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单晶高温合金对接铸件内缩松缺陷的数值模拟 被引量：1

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作者 霍苗 李思晨 +2 位作者 张鹏 赵惠 白欣鑫 《热加工工艺》 北大核心 2023年第17期59-62,共4页

采用ProCAST有限元模拟软件对镍基单晶高温合金对接结构铸件内缩松缺陷的形成进行了数值模拟研究。结果表明,铸件内缩松缺陷主要出现在对接平台的最后凝固区,其形成主要受两方面因素影响:一是铸件几何结构的影响,狭窄的对接平台不利于... 采用ProCAST有限元模拟软件对镍基单晶高温合金对接结构铸件内缩松缺陷的形成进行了数值模拟研究。结果表明,铸件内缩松缺陷主要出现在对接平台的最后凝固区,其形成主要受两方面因素影响:一是铸件几何结构的影响,狭窄的对接平台不利于金属液补缩,在平台位置处,已凝固金属会堵塞后续凝固合金的补缩通道;二是抽拉速率的影响,随着抽拉速率的增大,凝固界面的“下凹”程度增加,金属液补缩难度增大,缩松缺陷的范围和数量均增加。 展开更多

关键词 镍基单晶高温合金 PROCAST软件 缩松

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