《煤田地质与勘探》TOP10 | 2021年高被引论文（被WOS论文引用）

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《煤田地质与勘探》TOP10 | 2021年高被引论文（被WOS论文引用）

来源：煤田地质与勘探

现统计出，在WOS（Web of Science）收录的论文中，引用《煤田地质与勘探》的所有文献，并按被引频次进行排序，优选出TOP10论文。相关论文反映国际关注热点方向，供相关领域学者参考和交流。

行业视野: 煤田地质与勘探
类别; 49个
关键词; 64位
专家; 10篇
论文; 3608IP
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近20年我国煤与瓦斯突出事故时空分布及防控建议

作者(Author)：张超林, 王恩元, 王奕博, 周西方

摘要：防治煤与瓦斯突出是保障煤矿安全高效开采和国家能源稳定供应的前提条件。近期频发的煤矿瓦斯突出事故(2021年3月25日左权煤矿突出事故、4月9日东风煤矿突出事故)造成12人死亡，再次表明实现“零突出”的目标还有非常艰巨的路程要走。针对当前突出机理不清、突出事故频发现状，开展我国2001—2020 年突出事故统计分析，数据显示，20年共发生突出事故484 起、死亡3 195 人，尽管近年来突出事故得到有效控制，然而在煤矿事故中仍处于相对较高水平且愈加突显。在此基础上，进一步从突出事故等级、发生地点、发生时间等方面分析2011—2020年突出事故时空分布规律，结果表明：12个省(直辖市)近10年共发生突出事故93起、死亡645人，其中较大突出事故持续占据主导地位、特别重大突出事故死亡人数常年居高不下、一般突出事故占比逐渐上升；突出事故具有“分布范围广、分布较为集中、南多北少、南重北轻”的地域分布特点，其中贵州省、湖南省、云南省、河南省4省最为严重，累计占总事故起数和死亡人数的68%和79%；突出事故集中发生在每年的5—7月和11—12月，每月的4—6日、15—17日和28—29日，每日的1—2 时、5—6 时、10—12 时和17—20 时等时段。针对突出事故呈现出高低交替的周期性发展规律，从安全管理的角度指出，必须将防突措施落实到每一天、每一班的生产中，越是突出事故低发期，越要加强安全管理，长期保持“安全意识增强—事故低发期—安全意识增强”的良性循环是突出防控的核心思路。

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煤田地质与勘探

2021年第04期

470

258
论煤地质学与碳中和

作者(Author)：桑树勋, 王冉, 周效志, 黄华州, 刘世奇, 韩思杰

摘要：煤基碳排放构成了中国碳排放总量中最重要的部分，做好煤基碳减排和煤炭高效洁净低碳化利用是实现“碳中和”国家目标的重要途径，碳中和背景下的煤地质学发展值得关注。系统评述与碳中和相关的煤地质学研究领域，分析煤地质学在碳中和研究与工程实践中的作用和应用前景，探讨碳中和背景下煤地质学的重要发展方向。取得以下认识：推进清洁煤地质研究、服务煤的高效洁净化燃烧，勘探开发煤系天然气低碳燃料、优化一次能源结构和化石能源结构，开展煤化工资源勘查与开发地质保障研究、推动煤炭的低碳能源转化和新型煤化工产业发展，深化瓦斯地质研究、提高煤矿瓦斯(井下)抽采率、控制煤矿瓦斯的大气排放和泄漏，研究煤层甲烷天然逸散和煤层自燃排放、控制煤层露头的天然排放，发展煤层CO2地质封存与煤层气强化开发(CO2-ECBM)技术、推动碳捕获、利用与封存(CCUS)技术发展及其在火力电厂烟气碳减排中的商业化应用，研究煤炭勘查企业的碳足迹、实现企业净零排放，是与煤地质学紧密相关的碳减排技术路径；其中煤层甲烷与煤系气高效勘探开发、深部煤层CO2-ECBM、煤层露头气体逸散与自燃发火控制、洁净煤地质与煤炭精细勘查是碳中和背景下煤地质学优先发展的重要领域。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

504

225
基于PSO-BP神经网络的导水裂隙带高度预测

作者(Author)：娄高中, 谭毅

摘要：导水裂隙带高度是西部矿区保水采煤的理论依据和关键参数。近年来，BP神经网络广泛应用于导水裂隙带高度预测，但BP神经网络存在收敛速度慢、易陷入局部极小等问题。为提高导水裂隙带高度预测的准确性，利用粒子群优化算法(PSO)对BP神经网络的权值和阈值进行优化，建立基于PSO-BP神经网络的导水裂隙带高度预测模型。选择开采厚度、开采深度、工作面倾斜长度、煤层倾角、覆岩结构特征为导水裂隙带高度主要影响因素，选取22例导水裂隙带高度实测数据对PSO-BP神经网络进行训练，将训练后的PSO-BP神经网络对2 例测试样本的预测结果与实际值进行对比，并与BP神经网络预测模型及经验公式预测结果进行对比。结果表明：PSO-BP神经网络预测模型的平均相对误差为1.55%；BP神经网络预测模型的平均相对误差为4.8%，经验公式的最小相对误差为9.4%，PSO-BP神经网络预测精度明显优于BP神经网络和经验公式，且绝对误差和相对误差变化较稳定，可以有效预测导水裂隙带高度。

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煤田地质与勘探

2021年第04期

306

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基于SSA优化的GA-BP神经网络煤层底板突水预测模型与应用

作者(Author)：尹会永, 周鑫龙, 郎宁, 张历峰, 王明丽, 吴焘, 李鑫

摘要：随煤层开采深度的不断增加，煤矿生产过程中面临着复杂的突水机理和多变的突水主控因素，且各因素间相互联系的不确定性，使底板突水预测的难度不断增加。为准确预测底板突水危险性，针对底板突水的小样本、非线性问题，首先利用遗传算法(Genetic Algorithm，GA)将网络随机赋值的初始权值和阈值初次优化，再选取搜索能力强、稳定性较好的麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm，SSA)对权值和阈值进行二次寻优，从而建立SSA-GA-BP神经网络底板突水预测模型。分析整理山东省滨湖煤矿地质及水文地质资料，选取含水层水压、含水层厚度、隔水层厚度、断层密度、断层分维值、渗透系数、单位涌水量、底板破坏深度共8个因素，作为预测底板突水的主控因素，绘制各主控因素3D映射投影曲面图；利用Surfer软件中的克里金插值法提取50个数据点作为模型的输入样本(分为训练集40个，测试集10个)，对模型进行训练学习，训练误差精度达到要求后，对滨湖煤矿3个未开采工作面的12个数据点进行突水危险性预测。为了验证所建模型的准确性，利用BP、GA-BP、SSA-GA-BP这3种模型对测试集进行预测；为避免模型仅与BP网络预测对比的片面性，同时选取以熵权法确定权重的模糊综合评判法对测试集进行预测；将各网络模型及方法的预测结果与实际值进行对比分析。结果表明：基于SSA优化的GA-BP神经网络模型突水预测误差较小，预测结果准确率更高，为矿井水害预测预报提供了科学的评价方法和理论依据。

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煤田地质与勘探

2021年第06期

176

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基于地质–工程条件约束的可控冲击波煤层致裂行为数值分析

作者(Author)：秦勇, 李恒乐, 张永民, 赵有志, 赵锦程, 邱爱慈

摘要：可控冲击波(CSW)岩层致裂技术作为岩层改造领域的一项变革性技术，已在煤层改造等方面取得显著应用效果，并在煤炭安全开采领域开展应用探索。然而，受实验及现场监测条件限制，前期对地质–工程因素约束下的CWS岩层致裂基本规律理解不足，制约了对致裂机理的探索及现场作业参数的优化。鉴于此，在阐述CSW煤层改造及其面临的工程科学问题基础上，采用基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)开展数值模拟，以进一步揭示地应力、煤岩力学性质、冲击波加载条件约束下的CSW煤层致裂行为及其基本规律。结果显示，CSW加载条件对致裂效果的影响存在最优范围，过度加载会导致近井地带煤体崩解，煤粉产出率增加，造成煤储层伤害；同时，煤体破碎导致波阻抗及冲击波衰减速度增大，限制有效改造半径扩展；地应力增大，破裂半径、破裂度存在临界值，水平主应力差对CSW冲击裂隙形态、扩展方位及缝网连通程度存在显著影响。研究揭示，CSW煤岩致裂效果对力学性质的响应存在选择性：弹性模量与破裂半径、破裂度之间存在拐点临界值；黏聚力增大，煤岩脆性变小，致裂效果变差；抗拉强度似乎对CSW致裂效果没有明显影响。研究成果可为CSW作业煤层优选及参数优化措施提供参考。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

480

137
我国煤矿区矿井水污染问题及防控技术体系构建

作者(Author)：孙亚军, 徐智敏, 李鑫, 张莉, 陈歌, 赵先鸣, 高雅婷, 刘琪, 张尚国, 汪韦峻, 朱璐璐, 王晟

摘要：煤炭开采必然产生大量的矿井涌水，我国目前的矿井水整体上表现出水质相对较差、水处理成本较高等问题。首先明确了我国典型矿区矿井水水质的主体特征：常规离子是造成矿井水水质差的主要化学组分；矿井水中有毒有害物质占比小，且基本优于地下水Ⅲ类水质量标准。其次，详细探讨了我国矿井水水质形成、演化的几个科学问题，包括不同水文地质结构下物理–化学作用所起的主导作用，时间效应对水质演化的影响，微生物群落结构特征及其与环境因素的相关关系，水动力场–化学场–微生物场–温度场的多场耦合问题等。接着重点介绍矿井水污染防控的技术方法，以减少矿井突(涌)水量和水资源保护为前提，以实现煤–水双资源协调开采、煤炭绿色开采为目标，以矿井水“阻断、减量、保护”为主要防控思路，围绕煤矿区矿井水阻断技术、污染负荷减量技术、污染区修复治理等科学问题展开分析；通过各种现有技术、方法、工艺，最大可能地降低吨煤矿井水处理成本，如采用井下预处理、地面深度处理、超深回灌封贮、生态资源化利用等。最后，提出研发煤矿区地下水及污染物的阻断材料和吸附材料、注浆装备、监测设备、投料设备、原位取样检测设备等，形成我国煤矿区矿井水污染防控技术体系。该技术体系的构建可对煤矿绿色开采、煤矿区深层地下水污染防控、闭坑矿井水污染防控、矿区地下水资源及生态环境保护利用等提供理论及技术支撑。

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煤田地质与勘探

2021年第05期

660

1683
注浆工程扰动下煤系砂岩含水层水岩作用机理——以桃园煤矿为例

作者(Author)：郭艳, 桂和荣, 魏久传, 倪建明, 成荣发, 庞迎春, 张治, 洪荒, 胡满聪, 崔亚利, 梁展, 李俊, 陈家玉, 李晨

摘要：煤系砂岩裂隙水是煤矿重要的充水水源之一，以淮北煤田桃园煤矿二叠纪煤系为研究对象，在分析该矿水害注浆治理以来煤系水水化学特征的基础上，阐明了地下水水文地球化学作用机理及其控制因素。结果表明：注浆治理期间，煤系水中主要阳离子为Na+，主要阴离子为SO2– 4；阳离子质量浓度由大到小为Na+、Ca2+、Mg2+，阴离子质量浓度由大到小为SO2– 4、HCO– 3、Cl–；通过Durov水化学图分析，注浆治理期间煤系水化学类型以Na-SO4和Na-HCO3为主；煤系水中存在黄铁矿氧化或碳酸盐、硫酸盐溶解作用，并伴随着一定程度的阳离子交换作用与脱硫酸作用，特别是在注浆治理工程实施期间，阳离子交换作用增强；大型突水、注浆治理防治水工程、地质构造背景及采矿活动等均不同程度地影响了煤系水水岩作用，且随注浆治理范围增大，影响程度增大。该研究成果对于煤矿涌(突)水水源识别及水害防治具有重要意义，为类似条件下的其他煤矿(区)在突水或注浆治理扰动下的地下水水文地球化学研究及应用提供参考。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

314

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浅埋近距煤层开采覆岩与地表裂缝发育规律及控制

作者(Author)：曹健, 黄庆享

摘要：我国西部神府东胜煤田主要赋存浅埋近距煤层，煤层埋藏浅，覆岩上部厚松散层大范围分布，近距煤层开采导致覆岩与地表裂缝发育严重，加剧了原本脆弱的生态环境进一步恶化。为探究浅埋近距煤层开采覆岩与地表采动裂缝发育规律，掌握其控制方法，以柠条塔煤矿1-2煤层和2-2煤层开采为背景，结合实测统计分析、物理模拟和分形理论，掌握浅埋顶部单一煤层开采和重复采动下覆岩与地表裂缝发育特征，揭示煤柱布置对裂缝发育的控制作用。研究表明，煤层开采导致的地表裂缝可分为平行于工作面的动态裂缝和工作面开采边界地表裂缝(切眼边界侧地表裂缝和区段煤柱侧地表裂缝)，动态裂缝在开采后能够实现自修复，工作面开采边界的地表裂缝不能自修复。下煤层开采区段煤柱侧覆岩与地表采动裂缝发育严重，其与区段煤柱错距密切相关。1-2煤层开采后，基岩垮落角为60°，土层垮落角为65°，边界煤柱侧地表裂缝的宽度为0.26 m。下部2-2煤层开采，煤柱叠置、错距20、40 m 时，区段煤柱侧覆岩采动裂缝宽度分别为0.81、0.45和0.22 m，地表裂缝宽度分别为0.65、0.30 和0.12 m。通过确定合理煤柱布置方式，能够有效控制覆岩和地表采动裂缝的发育程度，据此确定柠条塔煤矿1-2煤层和2-2煤层开采的合理煤柱错距应大于40 m。

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煤田地质与勘探

2021年第04期

195

170