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作者
王刚张晏铭佟林全王恩茂解树亮梁瀚丹陆景阳
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单位
山东科技大学安全与环境工程学院山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点试验室培育基地国家卫生健康委职业安全卫生研究中心国家卫生健康委粉尘危害工程防护重点试验室
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摘要
为了探究水对煤微观结构的影响和水-煤蚀变演化规律及降尘机制,采用聚焦光谱显微镜、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、单轴压缩等测试方法,综合分析了乌东煤矿褐煤、高家堡煤矿烟煤和赵固煤矿无烟煤3种不同变质程度煤体浸水蚀变前后煤体表面形貌、力学特性、官能团等特征变化,阐明水-煤蚀变作用对煤体降尘的宏、微观影响规律,揭示不同变质程度煤体注水蚀变演化规律及注水降尘机制.结果表明:蚀变后煤体局部相对塑性形变能力增强,煤体更多的能量用于煤体裂纹闭合和孔隙间的摩擦消耗,此时煤体破碎需要消耗更多的释放能密度U_f;随着煤体变质程度的提高,极性亲水性含氧官能团占比下降,水-煤蚀变作用减弱,水分子通过黏附力以及表面张力吸附在煤大分子表面,降低了粉尘浓度;水-煤蚀变后,含氧官能团与水分子吸附形成氢键,且吸附距离都在2?之内,氢键作用增强了粉尘颗粒之间的结合强度与黏性,粉尘颗粒结合成更大的团聚体,更易附着在煤体粗糙的表面.
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关键词
水-煤蚀变表面形貌官能团力学特性降尘机制
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基金项目(Foundation)
国家自然科学基金项目(52174194);山东省自然科学基金杰出青年基金项目(ZR2020JQ22);泰山学者工程(TS20190935);
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文章目录
1 试验方案与设计
1.1 样品制备
1.2 浸水试验
1.3 表面形貌试验
1.4 机械性能测试
1.5 傅里叶红外光谱试验
1.6 X射线光电子能谱衍射试验
2 表面形貌分析
3 煤体蚀变力学特性规律
3.1 煤体应力-应变
3.2 煤体蚀变能量演化规律
4 煤体蚀变官能团演化研究
4.1 FT-IR结果分析
4.2 XPS结果分析
5 煤体蚀变降尘机制分析
6 结 论
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DOI
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引用格式
[1]王刚,张晏铭,佟林全,等.不同变质程度煤体注水蚀变演化及降尘机制研究[J].中国矿业大学学报,2024,53(06):1085-1098.