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中煤平朔國(guó)家級(jí)大學(xué)生校外實(shí)踐教育基地

近期，機(jī)電學(xué)院姚義清教授課題組在煤厭氧生物制氫研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。研究成果以“Hydrogen production via anaerobic digestion of coal modified by white-rot fungi and its application benefits analysis”為題發(fā)表在《Renewable&Sustainable Energy Reviews》。

固體氧化物電解池（SOEC）是固體氧化物燃料電池（SOFC）的逆過程，圖一所示，SOEC通過電解H2O產(chǎn)生氫氣，通過電解CO2減少CO2排放，并對(duì)H2O/CO2進(jìn)行共電解以產(chǎn)生用于化工生產(chǎn)的H2/CO合成氣。其產(chǎn)品可應(yīng)用于煉鋼、化工、農(nóng)業(yè)、航空航天和醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。

采用理論分析、數(shù)值模擬、相似模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等多種綜合研究方法，對(duì)分岔合并煤層上覆煤層采動(dòng)后破碎頂板條件下 72 煤安全高效開采綜合技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究。分析工作面的地質(zhì)條件，測(cè)試工作面煤巖力學(xué)參數(shù)，掌握工作面煤巖力學(xué)特性；分析 71 煤開采對(duì)底板破壞影響規(guī)律，為工作面超前預(yù)注漿加固范圍提供依據(jù)；針對(duì)破碎頂板的特點(diǎn)，分析兩柱式和四柱式支架對(duì)破碎頂板的適應(yīng)性，改變淮北礦區(qū)傳統(tǒng)的破碎頂板采用兩柱式支架選型原則，提出適合工作面破碎頂板條件的四柱支撐掩護(hù)式支架；確定注漿方案，選取注漿材料，實(shí)驗(yàn)優(yōu)化注漿漿液配比，設(shè)計(jì)漿液擴(kuò)散半徑，布置注漿孔；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)破碎頂板條件下工作面礦壓顯現(xiàn)及圍巖運(yùn)移特征，為有效的破碎頂板控制技術(shù)及頂板管理提供依據(jù)。1）針對(duì)試驗(yàn)工作面復(fù)雜難采條件，研究提出了采用適應(yīng)難采條件的四柱支撐掩護(hù)式支架結(jié)構(gòu)，并合理設(shè)計(jì)了支架參數(shù)，改變了淮北礦區(qū)傳統(tǒng)的破碎頂板采用兩柱式支架選型原則，為淮北礦區(qū)破碎頂板的管理提供了全新途徑。2）研制了具有初撐力高、頂梁整體剛性強(qiáng)，前部支護(hù)強(qiáng)度大，密封性好、較大的面向煤壁的水平力、帶壓移架、底座采用半封底形式，抬架力高、液壓系統(tǒng)流量大等特點(diǎn)的 ZZ7600/20/40 新型液壓支架，解決了復(fù)雜難采煤層工作面易出現(xiàn)煤壁片幫、超前冒頂和支架扎底等難題，保證了工作面安全高效回采。3）與國(guó)內(nèi)外同類研究相比，創(chuàng)新提出“更換鉆頭”與“跟管鉆進(jìn)”埋設(shè)注漿套管的新方法，研發(fā)了經(jīng)濟(jì)可行的破碎頂板注漿加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，有效控制了頂板冒落，為工作面安全順利回采創(chuàng)造了良好條件，降低了注漿成本，解決了破碎頂板鉆孔、埋設(shè)注漿套管難的問題。