《煤炭科学技术》2024年度高影响力学术论文

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，采用定量评价与定性评价相结合的方式，从《煤炭科学技术》2023年发表的370篇论文中，根据论文在中国知网的数据表现，结合微信公众号投票结果，经期刊编委会终评，最终确定30篇论文入选《煤炭科学技术》2024年度高影响力学术论文。获奖论文将由编辑部颁发荣誉证书。

行业视野: 煤炭科学技术
类别; 161个
关键词; 172位
专家; 30篇
论文; 23265IP
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碳中和目标下矿区土地复垦与生态修复的机遇与挑战

作者(Author)：胡振琪, 理源源, 李根生, 韩佳政, 刘曙光

摘要：绿色发展和2060年实现碳中和已成为我国的国家发展战略，矿区土地复垦与生态修复是煤炭工业绿色发展的必由之路。分析矿区土地复垦与生态修复的属性，发现其除了具有恢复绿色和生态功能外，还具有双重增汇作用，不仅抑制了受损土地产生碳排放，而且因植被和生态的恢复增加了碳汇，因此，矿区生态修复是绿色增汇技术，符合国家发展战略，将迎来全新的发展机遇。碳中和政策对矿区生态修复的激励主要体现在引导科学修复、立定先行标准、开展科技攻关、落实企业主体责任、建立工程示范、加强财政支持和建立市场机制7大方面。碳中和导向下的矿区生态修复将迎来5大技术挑战：(1)科学测算评估矿区生态修复带来的增汇效果，重点从监测目标、测算参数、参数获取和测算方法 4个方面进行研究；(2)将碳中和理念融入矿区生态修复规划设计、探索增汇的规划布局、修复措施以及优选增汇修复方案，发挥矿区生态修复规划设计对增汇的龙头作用；(3)地形重塑设计既要考虑原有的水土保持措施带来的植被恢复增汇效果，也要增加碳汇功能的专项设计和对比分析；(4)科学分析和评估不同土壤重构技术的增汇效应，推广增汇型土壤重构技术，同步开展增汇型重构材料及土壤剖面研究；(5)研发兼顾生态效益和增汇效果的植物种群选择和植被恢复技术。

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煤炭科学技术

2023年第01期

370

382
黄土高原矿区生态修复固碳机制与增汇潜力及调控

作者(Author)：陈浮, 朱燕峰, 马静, 董文雪, 尤云楠, 杨永均

摘要：黄土高原矿区生态环境脆弱，科学认识黄土高原矿区生态修复固碳增汇机制、潜力对碳中和愿景目标至关重要。为此，需探究黄土高原矿区生态修复中碳汇形成的关键过程，修复的适应性和恢复力及增汇潜力，揭示矿区复垦土壤碳库稳定性机制，最终阐明矿区生态修复中固碳增汇的关键技术。结果表明：(1)黄土高原矿区生态修复碳汇形成的关键过程包含植物光合碳分配、土壤碳固持、微生物固碳和土壤呼吸等；(2)黄土高原矿区生态修复适应性总体呈东南高、西北低，适应性较差区主要分布于陕北与内蒙古和宁夏中部与内蒙古交界处。典型矿区生态恢复力指数为混交林（43.2%～100.0%）>阔叶林（49.2%～83.2%）>针叶林（47.9%～76.5%）>草地（39.1%～70.7%）>灌木草地（43.0%～69.0%）。修复年垦与土壤碳汇潜力呈正相关关系，修复10～15年时最高，混交林生态恢复耗时最长，但固碳潜力最大；(3)复垦土壤碳库稳定性机制与凋落物分解、黏土矿物交互作用、团聚体物理保护和微生物调控有关；(4)地貌重构-土壤重建-先锋植物/微生物-外源材料相耦合修复技术是黄土高原矿区生态修复固碳增汇的最优路径，有利于碳汇的长期稳定和提升。

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煤炭科学技术

2023年第01期

552

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碳中和背景下循环流化床燃烧技术在中国的发展前景

作者(Author)：吕俊复, 蒋苓, 柯希玮, 张海, 刘青, 黄中, 周托, 张缦, 王君峰, 肖锋, 鲁佳易, 姜孝国

摘要：循环流化床（CFB）燃烧技术因其独特的低成本污染控制优势得到了高度重视，近年来我国在此领域的技术发展取得了长足的进步。回顾了我国CFB燃烧技术的发展历程，从最初的跟踪学习到技术创新，走出了一条适应中国国情的独立创新发展道路，先后开发出高性能CFB锅炉、节能型CFB锅炉和超低排放CFB锅炉，同时提高蒸汽参数和大型化，引领了CFB技术的国际发展。目前我国成为世界上CFB锅炉最大的设备供应商和使用者，CFB发电机组作为我国燃煤发电体系中的重要组成部分，为可靠廉价电力供应和劣质燃料消纳做出了重要贡献。碳中和条件下，煤炭作为保底能源在电力系统安全托底中不可或缺。作为低热值煤以及难燃高硫无烟煤的高效清洁发电利用的主要方式，CFB锅炉应在深度调峰和快速变负荷灵活性方面展现更大优势。结合新能源高比例消纳的调峰需求，可以开发粉煤CFB锅炉技术、探索分布式小容量高参数CFB锅炉、挖掘CFB机组0～100%负荷长周期压火与快速热态启动潜力，进一步提高CFB机组运行灵活性；在运行灵活性基础上发挥CFB锅炉燃料灵活性的优势，突破高硫无烟煤超超临界高效发电与超低排放同步实现的难题，消纳煤炭绿色开采洗选副产的劣质燃料，纯烧或者掺烧城市污泥、生活垃圾、生物质等低碳可燃废弃物，开发灵活性下的超低排放控制技术，实现CFB机组智能化，助力我国能源结构转型发展。

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煤炭科学技术

2023年第01期

227

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煤矿矿井水资源化利用技术创新

作者(Author)：何绪文, 王绍州, 张学伟, 李福勤

摘要：国家对煤矿矿井水资源化利用高度重视，排放标准的不断提高和智慧矿山概念的不断深化，给矿井水处理技术提出了新的挑战。通过对矿井水地面处理技术与井下多级过滤处理技术的分析和比较，在总结了现有技术存在问题的基础上，提出了聚瓷膜超滤高效处理矿井水新技术。新技术相比于传统处理技术的多流程而言，因处理过程无需加药，可省去整个加药系统，故处理过程仅包括高压预处理与常压过滤处理2个主要单元，解决了矿井水传统处理方法必须加混凝剂的难题，可真正做到矿井水处理全过程无人值守，符合智慧矿山的要求。新技术具有流程短、占地小、无需加药、出水水质稳定、可自动运行等特点，同时还可实现模块化、智能化，可适用于不同场景下含高悬浮物矿井水的直接过滤，或作为矿井水苦咸水的预处理单元，其中特别适合用于矿井水的井下处理就地复用。其核心组件聚瓷膜更是具有强度高、通量大、超亲水疏油、耐受悬浮物（SS）质量浓度可达10 000 mg/L等优势。通过实验室试验和矿井水地面处理改造工程案例可知，在进水SS质量浓度为0～10 000 mg/L，聚瓷膜直滤后出水SS均能稳定达到1 mg/L以下，浊度稳定达到1 NTU以下，该技术在煤矿矿井水资源化利用方面有明显优势，可为将来的大规模工程化推广应用提供技术参考。

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煤炭科学技术

2023年第01期

526

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国能神东煤炭集团重大科技创新成果与实践

作者(Author)：罗文

摘要：国能神东煤炭集团有限责任公司（以下简称“神东公司”）是国家能源集团的骨干煤炭生产企业，在煤炭安全高效开采、国产高端装备制造、智能化矿井建设、安全管理模式创新与绿色低碳创新等方面取得了显著成就，引领了全国煤炭企业的科技创新，在综采采高、矿井人均工效、矿井长周期安全管理与亿吨矿区管控中心建设等方面创造了多个世界第一。系统介绍了神东公司在科技管理、创新平台、协同创新、人才队伍、知识产权、标准体系与科技成果等方面的进展，总结了神东公司创新驱动体系及螺旋加速上升的科技创新通道。在采掘技术创新与实践方面，梳理了一次采全高综采采高从 6.3 m 逐步提高到 8.8 m 的技术突破，介绍了浅埋坚硬特厚煤层上分层综采下分层综放的采煤工艺，梳理了薄煤层等高开采关键装备、技术及面临的技术问题，分析了短壁机械化全部垮落法的技术适应性及无煤柱开采方法的技术实践；介绍了快速智能掘进成套系统及掘锚一体化关键技术，提高了掘进效率，解决了“采掘失衡”的矛盾。在国产高端装备研发与应用方面，介绍了神东公司在世界首个 8.8 m 超大采高综采工作面装备配套方面取得的突破性成果，分析了国内首套纯水液压支架面临的技术难点与创新途径，解析了6000m可伸缩单点驱动带式输送机在整机降阻、张紧控制与智能变频驱动等技术方面的突破，总结了研发世界首套双百吨重载搬运车突破技术障碍的经验，列举了把新能源矿用电动车应用到井下所实现的技术创新。在智能化矿井建设方面，针对采煤工作面智能化面临智能割煤、跟机拉架方面的问题，总结了神东公司在采煤工作面智能化建设过程中实现的技术革新；梳理了智能化选煤厂“从无到有”的拓荒之旅；研究了我国首个国产煤矿井下操作系统——矿鸿的关键技术核心与推广应用价值；解析了我国首个亿吨矿区数字化集中管控平台建设使用的集成技术，介绍了 13 种井下智能机器人创新与实践。在安全管理技术与实践方面，创建了“135”工作法安全风险管控管理体系，实现了千万吨矿井超长的安全生产周期；搭建了神东公司矿压控制体系与矿压动态高效预警智能云平台，形成了神东矿区特有的矿压控制技术体系；介绍了水、火和瓦斯灾害防治技术体系，保障了神东公司安全管理体系的建设。在绿色生态建设方面，介绍了神东公司在煤炭绿色发展和技术创新中的成就，阐述了在开展生态矿井、绿色矿山与清洁煤炭方面的技术实践，在贯彻黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略方面，介绍了神东先行示范区。通过对神东公司科技创新体系和创新成果的总结，探讨了煤矿未来科技发展思路，明确了其在科技创新体系与重大科技攻关方面的发展方向。

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煤炭科学技术

2023年第02期

2219

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综放工作面顶板灾害类型和发生机制及防治技术

作者(Author)：徐刚, 张春会, 张震, 刘晓刚, 冯彦军, 蔺星宇, 马镕山, 刘前进, 李正杰

摘要：综放工作面采出煤层厚度大，上覆岩层活动空间大，易发生顶板事故。为理解综放工作面顶板灾害发生机制，统计分析了部分煤矿综放工作面顶板灾害案例，按顶板条件及灾害特征将综放工作面顶板灾害分为松软顶板大面积切顶压架和坚硬顶板大面积垮落及压架2 类。分别以崔木煤矿和曹家滩煤矿综放工作面为例，分析了2 类顶板灾害发生特点，提出了相应顶板灾害发生机制：松软顶板工作面顶板胶结性弱，支架实际刚度不足致使顶板在煤壁处断裂，破断后易失稳，同时支架支护强度不足，最终导致切顶压架灾害；坚硬顶板工作面顶板整体性好，不易破断，悬顶到一定极限突然破断，对支架造成冲击，若断裂线在煤壁处则极易导致工作面切顶压架。结合工程实践，提出了2 类顶板灾害防治技术措施：对于松软顶板综放工作面采取合理提高支架刚度、支护效率以及工作面推进速度，加强预警等手段预防大面积切顶压架灾害；对于坚硬顶板工作面除加强支架管理、合理开采设计等，还需从顶板改性入手，如采用井下区域水力压裂技术弱化顶板，防治顶板大面积垮落和压架灾害。

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煤炭科学技术

2023年第02期

554

531
特厚煤层综放开采邻空动压巷道围岩变形机理及卸压控制

作者(Author)：高玉兵, 王琦, 杨军, 丁维波, 付强, 徐晓鼎

摘要：受工作面采动叠加影响，特厚煤层综放开采邻空动压巷道极易发生冲击地压、巷道大变形等强矿压显现现象，是采掘过程中的重点防控区域。以榆神矿区曹家滩矿井特厚煤层综放开采为工程背景，分析了邻空动压巷道强矿压显现机理，研究了邻空巷道围岩倾向和走向支承压力分布力学机制，提出于邻空巷道进行定向张拉爆破切顶卸压巷道围岩控制，并运用数值模拟及现场试验等方法对该技术的作用效果进行了综合研究。结果表明，特厚煤层综放开采条件下，工作面开采大空间采空区长悬臂结构断裂后形成台阶岩梁块体长度较大，其滑落失稳或关键层失稳均会引发强动压，该动压作用在煤柱上并进一步传递至超前区邻空巷道围岩是造成底鼓大变形的主要原因。于邻空巷道内进行定向切顶卸压后，可减弱本工作面后方采空区顶板与煤柱间的承压，邻空巷道围岩应力向远离巷道方向转移，应力峰值降低，应力范围减小。现场开展了不同切顶方式下的现场工程试验，基于定向张拉爆破的深孔切顶卸压技术可有效减小特厚煤层工作面端头区邻空动压巷道的围岩压力，定向切顶后邻空动压巷道超前支架平均荷载降低11%，巷旁煤柱体应力峰值降低10%，巷内底鼓严重段平均变形减小65%，有效提高了巷道稳定性，为特厚煤层综放开采邻空动压巷道强矿压大变形控制提供了一种有效手段。

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煤炭科学技术

2023年第02期

1222

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井上下煤层顶板区域压裂防治冲击地压系统及应用

作者(Author)：潘俊锋, 陆闯, 马小辉, 夏永学, 谢非, 徐刚, 窦桂东, 吕大钊, 孙晓东, 马文涛

摘要：针对冲击地压局部卸压范围小，连续性低，作业风险高等问题，开展煤层厚硬顶板井上下千米顺层钻孔区域压裂防冲系统与工程应用研究。结果表明，从加载条件来分，顶板主导型冲击地压可分为动静载荷叠加型、高静载荷加载型、高静载荷卸荷型三种类型；厚硬顶板是采掘围岩冲击地压启动区域性静载荷、动载荷供给主体，以提供冲击启动动静载荷源的厚硬顶板为靶点，提出建立煤层顶板地面、井下千米水平孔分段致裂卸压系统，开展顶板千米顺层钻孔区域压裂。通过井上下提前破坏冲击危险区域上覆顶板的完整性，使得载荷向更完整顶板区域迁移，从而为井下掘进、回采提供低应力作业大环境，也使得冲击地压丧失启动的重要载荷条件。分别进行了工作面开采前地面水平井顶板区域压裂防冲技术试验；工作面开采过程中井下巷道水平孔顶板区域压裂防冲技术试验，实践效果显著，形成了冲击地压建设矿井“先压后建”，生产矿井“先压后掘、先压后采”新的灾害防治模式。

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煤炭科学技术

2023年第02期

665

748