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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

《煤炭科学技术》2019年度高影响力论文(2021年评选)

来源:煤炭科学技术

为繁荣煤炭科技,活跃学术气氛,发现优秀人才,鼓励广大煤炭科技工作者把代表性学术成果发表在祖国大地上,本刊根据《<煤炭科学技术>年度高影响力论文评选办法》,秉承独立、公正、客观的原则,遵循科学、专业的方法和合理、规范的程序,经编委会同意,在2019年度发表的360篇论文中,最终选出30篇高影响力论文。获奖论文将由编辑部颁发荣誉证书和纪念品,以资鼓励。

行业视野

煤炭科学技术

类别

129个

关键词

133位

专家

30篇

论文

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  • 作者(Author): 尹尚先, 连会青, 刘德民, 尹慧超

    摘要:系统阐述了华北型煤田陷落柱及其突水的研究历程和取得的成就。20世纪30年代煤田岩溶陷落柱偶然发现于煤炭开采中,因其带来开采及安全影响,研究不断深化。新中国成立伊始,百业待兴,能源先行,陷落柱对煤炭开发的影响逐渐显现,在解决现场技术问题的同时,基础理论得到蓬勃发展,至1984年开滦范各庄矿陷落柱特大突水事故震惊世界,其成功封堵复矿标志着我国治理技术基本成熟,该事件成为划时代的里程碑;其后能源行业从萧条到黄金10年,煤炭开发向深部、西部转移,陷落柱突水威胁日趋严重,新理论新技术的应用,促进相关研究不断向纵深发展,到目前为止,基本理论及治理技术日臻完善。由于其局域性和特殊性,国外仅有岩溶塌陷和采矿垮落的理论可作为研究借鉴。从基本特征、分布规律、成因机制、导水性、突水模式及机理、预测探查和治理等方面全方位进行了总结,归纳了岩溶陷落柱空间形态特征、充填物特点、揭露特征、结构构造特征等,系统梳理了岩溶陷落柱分类及类型;探讨了岩溶陷落柱导水性,建立了岩溶陷落柱预测指标体系及预测模型,分类提出了陷落柱突水模式和机理及力学判据,研讨了陷落柱突水量预测的可行性,规范了陷落柱预测探查及治理的程序,总结了陷落柱治理技术。作者指出了目前陷落柱研究中存在的不足,凝练了岩溶陷落柱成因、导水性、预测、突水机理及突水量预测等方面的待解科学命题,列举了陷落柱精细化探查、突水监测预警、治理装备技术等方面技术难题,指明了未来探索及发展方向。应当指出,尽管现有成果基本成型,但距离技术理论体系的完善、满足保障矿井安全生产还有很长的路要走。
  • 作者(Author): 徐凤银, 肖芝华, 陈东, 闫霞, 武男, 李相方, 苗亚楠

    摘要:我国煤层气资源丰富、开发前景广阔,经过20多年的不断探索,无论从产业规模,还是勘探开发技术方面,都取得了很大的进展。为进一步提高煤层气开发技术的适应性和煤层气资源的有效性,推进煤层气产业的快速发展,以我国煤层气产业发展现状为出发点,系统梳理了目前我国煤层气开发的理论进展和技术现状。首先,归纳并提出了煤层气赋存和排采理论方面的新认识,煤储层微观气水赋存与产出存在2种不同的模式,“固气系统”与“固液系统”协同吸附,储层基质孔隙水对气体解吸-传输具有重要影响。其次,梳理小曲率半径定向井、水平井分段压裂、定量化排采多目标优化控制等煤层气开发新技术,并深入分析了煤层气开发面临的主要问题。提出未来的发展方向是持续加强以排采为核心的理论和关键技术攻关,降低开发成本,提高单井产量,实现煤层气高效开发。
  • 作者(Author): 杨俊哲

    摘要:为解决浅埋煤层8.8 m特厚煤层一次采全高安全高效开采的问题,以上湾煤矿首个8.8m超大采高综采工作面12401工作面为研究对象,利用数值模拟、现场实践以及工程类比等手段,在设备配套、围岩控制、回采技术以及信息化方面进行技术攻关,形成了一套8.8m超大采高一次采全高综采关键技术。实践证明:采取的巷道支护、采场矿压监测、三角区顶板控制、支架自动增压补液、防片帮、防漏矸、回采工艺、工程质量控制以及信息化等技术,保证了综采面安全高效回采。8.8m超大采高一次采全高综采设备选型及配套合理,不仅能够满足综采面生产、支护以及运输需要,而且生产能力显著提升。该综采工作面与同煤层7 m大采高综采工作面相比,可多回收煤炭405万t,采出率提高了20.2%。该成套装备、工艺及关键技术的研发和应用,为类似条件下特厚煤层的开采提供技术指导和借鉴。[
  • 作者(Author): 张树生, 马静雅, 岑强, 朱宇昌

    摘要:针对煤矿井下综采工作面生产安全、设备运行状况监测等问题,设计了一种柔性轨道式综采工作面巡检机器人系统。重点介绍了该机器人系统的组成结构,分别论述了巡检机器人本体、基站和远程工作站的设计方法,阐述了适用于工作面狭小空间、多弯曲度的柔性轨道组成和结构设计,最后介绍了包括多机器人协作方法等巡检机器人系统的控制软件设计方法。研究表明:该巡检机器人系统监测功能齐全、适应能力强,解决了在煤矿井下工作面有限空间内、复杂工况下的生产监控问题。
  • 作者(Author): 李首滨

    摘要:我国煤炭行业逐步进入智能化开采阶段,智能化开采是分阶段逐步实现的,从技术到装备的进步是促进煤矿智能化开采的重要保障。描述了我国智能化开采技术及设备的发展历程,给出了我国在智能化开采领域的典型示范工程应用,通过分析归纳总结了智能化开采分为4个阶段,分别定义为智能化开采1.0、智能化开采2.0、智能化开采3.0和智能化开采4.0,并对每个阶段进行了简要阐释,给出了其典型特点和技术概要。分析了智能化开采应用存在的3点主要制约因素,即成套装备的稳定性、可靠性差;智能化开采技术适应性不强;智能化开采观念、思想、管理模式有待提升等,针对这些制约因素提出了相应的技术及管理对策。对智能化开采各个阶段进行了评述,提出一种智能自适应开采技术模式下的控制理论模型,对三维激光扫描技术、随采物探装备技术、机器人技术等智能化开采关键技术进行了展望。分析认为,目前智能化开采已经在向智能化开采3.0阶段过渡,仍须在管理观念、投入力度、研发团队建设等多方面下大工夫。随着各种先进技术的逐步推广应用,终将实现智能化开采的更高阶段目标。
  • 作者(Author): 李浩荡, 佘长超, 周永利, 黄玉凯

    摘要:改革开放40年来,我国露天煤矿开采技术得到快速发展,基于我国露天煤矿开采技术最新资料和2019年国家能源局全国煤矿生产能力公告,从规模、数量、能力、分布以及开发主体等方面归纳了我国露天煤矿发展现状,具有数量少能力大、超大型为主、开发集中度高3个特点。从基础理论、开采工艺、装备水平、信息智能、安全生产、生态恢复等6个方面露天煤矿先进采矿技术,同时对剥采比、边坡失稳、绿色开采3个方面基础理论研究成果;阐述了现有开采工艺在转向协调开采、运输优化、高效爆破、陡帮端帮开采等方面新技术应用现状,分析了采装、运输等装备研发应用及国产化、大型化技术情况,开发并应用了卡车智能调度、CI-IDS生产管理、轮胎全寿命管理、疏干智能排水、智能爆破等6套信息智能系统,总结了边坡滑坡、运输事故、小煤窑采空区塌陷、水害等4大安全风险防控技术,从绿色开发、生态修复、综合整治、采复一体、地貌重建、干雾抑尘等6个方面介绍了综述了绿色矿山建设技术成果,并结合当前实际,提出我国政策与发展不同步、开采模式相对单一、开采技术发展不平衡、大型关键设备及零配件仍依赖进口、高效露天开采工艺应用较少、恢复生态原貌技术尚不成熟、重大灾害治理技术仍需突破的7个问题。最后,对我国露天煤矿高质量发展提出了5点新认识:探索露天煤矿一矿多坑、井露联合开发开采新模式,研发吊斗铲、无人卡车、大型破碎机等采剥运破高端智能装备为建设智慧矿山提供支撑,创新保障人机安全的安全高效生产新技术,创建全程绿色开采、损伤鉴定、原貌恢复等绿色矿山成套技术体系,同时要建立专业化运营队伍及培养职业开采人员,加快实现我国煤炭产业高质量发展。
  • 作者(Author): 张瑞新, 毛善君, 赵红泽, 郭苏煜, 贾宏君, 赵学彬, 孙健东, 王群, 李淋, 马远平, 王宇新, 郭帅, 鲍海明, 林钰淇

    摘要:针对我国当前露天矿信息化建设中存在的信息孤岛,各生产部门无法高效协同实现数据资源共享、生产装备自动化程度低、对安全的自动判断和预警不足等问题。在对国内外智慧矿山发展趋势研究基础上,提出了智慧露天矿山定义,智慧露天矿山层次间关系、智慧露天矿山建设原则和分期建设的“1+4”智慧化系统,即:1个基础平台是露天矿山基础支撑智慧化系统,4个业务系统是指露天矿山时空演化智慧化系统、露天矿山设备及工艺智慧化系统、露天矿山生产计划与工程管理智慧化系统、露天矿山综合管理智慧化系统, 智慧露天矿总体构架、体系结构和技术框架,规划了各个系统的重点建设内容及项目构成、实现途径和分期目标。指出了智慧露天矿山建设体系主要由保障体系、标准规范体系、关键技术、决策体系、信息基础支撑体系、时空演化支撑体系、生产设备与环节管控体系、生产计划与施工协作体系、综合应用管理服务体系组成,同时提出了智慧露天矿山建设就是以云计算、大数据、物联网及矿业工程专业技术为基础,利用物联网技术实现“人-人”、“人-物”、“物-物”深度互联能力;基于统一网络传输标准,使爆破、采装、运输、排土、环境等监控系统与机电设备管理、调度通信、工业电视等安全生产技术管理系统得以有机汇接,实现信息共享;利用云计算和大数据技术,对矿山海量数据进行挖掘分析并及时响应,为矿山各管理层面决策提供数据支持;建立统一的矿业协同平台,使矿山爆破、采装、运输、排土等部门协同工作,打破信息孤岛,实现露天矿山系统的分布式协同工作,最终实现信息采集全覆盖、数据资源全共享、统计分析全自动、业务管理全透明、人机状态全监控、生产过程全记录,形成完整统一的时空框架和信息系统,提高各业务部门的多元信息融合、共享和生产系统的协同效率,实现矿山的绿色、安全、高效生产。
  • 作者(Author): 齐庆新, 李一哲, 赵善坤, 张宁博, 郑伟钰, 李海涛, 李宏艳

    摘要:文章系统全面地阐述了我国建国70年来在冲击地压研究方面取得的成绩,主要从理论、监测与预警装备、防治技术及法律法规与标准构建等方面进行了重点介绍。同时,兼顾国外主要采矿国家在冲击地压研究上开展的工作。可以看到,随着我国煤矿开采深度的增加,冲击地压矿井数量和灾害危害程度显著增加,而国外冲击地压因煤矿开采的萎缩,只在个别一些国家偶尔发生冲击地压;对于冲击地压发生机理的研究,国外对此研究的工作主要是停留在20世纪50—90年代,而我国主要研究成果是近30年的事情,主要包括“三因素”机理、强度弱化减冲机理、应力控制理论、冲击启动理论和扰动响应失稳理论等;在冲击地压监测预警方面,国外主要集中在微震与地音监测方面,并配合钻屑法,而我国在此基础上,提出了采动应力监测方法,并开发了相关技术装备,现已广泛应用于实际煤矿冲击地压监测与预警;在冲击地压防治方面,以往重点关注在煤层和顶板冲击危险性的消除和解危上,而最近10年来,在巷道支护及煤岩体结构控制的研究与工程实践方面开展了有益的探索,旨在加强局部巷道支护的同时,从区域上控制煤岩体结构稳定性和应力分布,开发分级分类的冲击地压巷道支护技术,采用水力压裂与深孔爆破等技术实现了对坚硬顶板岩层的有效控制;在冲击地压相关法律法规与标准体系建设方面,最近10年来,我国开展了较为系统的制订工作,包括《防治煤矿冲击地压细则》在内的规程及相关标准已制订并实施,现已初步建成冲击地压标准体系。改革开放40年来,我国煤矿冲击地压矿井数量不断增加,研究冲击地压的人数不断增加,冲击地压发生机理不断完善,冲击地压监测技术及仪器与装备从无到有,性能不断提升,冲击地压防治技术与方法不断完善,有效性不断提高,冲击地压有关法律法规从无到有,现已趋于完善。综合而言,我国煤矿冲击地压理论与技术体系已初步形成。应该看到,随着大数据、智能化与机器人时代的到来,在新的科学技术的推动下,冲击地压理论与技术将获得更大的发展。

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