《煤炭科学技术》2024年度“F5000”_中国煤炭行业知识服务平台

《煤炭科学技术》2024年度“F5000”

近日，中国科学技术信息研究所发布了2024年度“领跑者 5000——中国精品科技期刊顶尖论文”。《煤炭科学技术》有35篇论文入选，在此向各位作者表示热烈祝贺！今后，《煤炭科学技术》编辑部将不断开拓创新，提升稿件质量，力争为广大科技工作者呈现更多优秀科技成果。

行业视野: 煤炭科学技术
类别; 172个
关键词; 182位
专家; 35篇
论文; 26262IP
点击量; 32942次
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煤基活性炭定向制备：原理·方法·应用

作者(Author)：解强, 张香兰, 梁鼎成, 曹俊雅, 刘金昌

摘要：依托丰富的煤炭资源，我国成为世界上最大的煤基活性炭生产国。简要回顾了我国煤基活性炭工业的起源和发展历程，介绍了煤基活性炭的制备方法、生产工艺及应用现状，分析影响活性炭合理应用的因素，着重讨论了活性炭定向制备的概念、原理、方法及应用，提出了我国活性炭工业发展面临的重要问题和亟待研究的课题。结果表明：活性炭具有发达的孔隙结构，依据其对气、液相中微量成分选择性吸附的能力，在国防、医药、食品、化工行业得到广泛应用，近年来在能源、环境领域发现极大的应用前景；物理活化法是煤基活性炭制备的基本方法，原煤破碎活性炭、柱状活性炭及压块活性炭工艺是目前煤基活性炭的主要工业生产工艺，尤其是压块活性炭工艺，由于产能大、产品质量高且稳定并适于配煤、添加剂调孔，已成为新建、扩建活性炭企业的首选；孔结构、表面化学、形状、机械强度、流体力学性能等是影响活性炭应用的主要因素，“活性炭定向制备”即以用途对活性炭组成、结构和性能的要求为导向，制备具有适宜组成、孔结构、应用性能的活性炭产品，按照煤基活性炭定向制备涉及的指标及相互关系、影响因素、调控方法及难度，以孔结构调节为中心开发煤基活性炭定向制备技术成为主要策略；孔结构调控是在保证活性炭孔隙充分发育的前提下根据应用需求调节活性炭不同尺寸孔在总孔容中的比例，筛选原料煤、配煤、添加剂、优化工艺参数等措施，可以在不同程度上控制炭化过程，使炭化向生成各向同性、非石墨化、反应活性高、初生孔隙发达炭化物的方向发展，为活化阶段活化剂-炭基质间反应速度的调变打下基础，易于孔结构调控；煤基活性炭定向制备技术已应用于低灰高比表面积活性炭、磁性活性炭及兼有双电层电容和法拉第电容的高容量电极炭的研制，此外，在单种活性炭难以满足应用途径对活性炭提出的综合性能指标要求的情况下，配炭或是一种有效的解决途径。活性炭孔结构的精准量化调控、中孔活性炭的制备、配炭等研究尚待进一步深入；活性炭应用研究，利用西部高碱煤中内源性碱（土）金属调控煤基活性炭孔结构，开发洁净活性炭生产工艺，是煤基活性炭定向制备面临的新课题。

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煤炭科学技术

2021年第01期

638

740
新疆煤基固体废弃物处置与资源化利用研究

作者(Author)：黄艳利, 王文峰, 卞正富

摘要：新疆煤炭资源储量丰富，是我国重要的煤炭生产接续区和战略性储备区，开发利用过程中产生的煤基固废合理处置与资源化问题是制约矿区环境保护的难题之一。总结分析了新疆煤基固废的理化特征和分类形式及其产生的地质背景。分析表明：吐哈、准噶尔、伊犁、库拜四大煤田产生的煤基固废的理化特征存在明显地区差异，以低阶烟煤为主的低变质煤田区域的煤矸石多以砂岩、黏土岩、钙质岩为主；通过对典型煤基固废的综合评价，提出了新疆煤基固废梯级资源化利用的产业链布局模式；提出了以煤基固废的就地充填为基础，协同发展保水开采、净水开采、储能开采等煤基固废利用的新方法，探讨了煤基固废-电-化、煤基固废-电-建等高附加值开发利用产业布局模式，详细阐述了煤基固废的发电利用、建材利用、化工产品制备、充填处置及工程填料等方面综合资源化利用方法的原理和技术路线，提出了以合理处置矸石和水资源保护为目标的煤炭资源高效集约化开采技术。研究成果对新疆地区优化煤炭产业布局、煤基固废梯级资源化利用及矿区生态环境保护具有重要的指导意义。

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煤炭科学技术

2021年第01期

1007

1300
综采工作面智能感知与智能控制关键技术与应用

作者(Author)：李首滨, 李森, 张守祥, 王峰

摘要：“十三五”期间，我国煤矿开采开始进入了智能化模式，但处于智能开采的初级阶段。首先，对国内外智能开采技术进展进行了分析，重点介绍了澳大利亚的智能煤矿建设和北京天地玛珂电液控制系统有限公司的无人化综采工作面技术进展。其次，按照智能感知和智能控制2个环节总结了国内智能开采行业的顶层设计。对于智能感知关键技术，建立了智能感知技术体系，攻克了综采装备全方位感知技术和工作面自动找直技术，解决了惯性导航长时间坐标漂移的累积误差增大问题；以物联网推动了围岩透明感知技术，基于多信息融合的煤岩界面识别和超宽带雷达精细测量，具备了一定的超前探测能力和适应煤层地质条件变化能力，高精度三维动态地质模型的动态修正技术；将机器人技术引入到综采工作面感知体系中，通过巡检机器人实现综采工作面生产的快速无缝实时感知；通过对传统VR的建模技术升级，建立了工作面三维实景模型。对于智能控制关键技术，建立了智能控制技术体系，研究了远程监督型控制技术和自主控制技术，利用巡检机器人超前对煤岩界面自动检测和滚筒截割状态的实时识别，实现了智能调高控制、俯仰采控制和推进方向的平滑阶梯多级调整控制，开发了巡检机器人模式下的智能割煤工艺；通过对5G通信系统的协议改进，实现了工作面移动传输上行带宽超过300 Mbps和传输延时小于20 ms 的视频传输性能。保证了综采远程控制的实时性和可靠性。通过智能感知与智能控制的关键技术应用，进行了远程干预型智能控制综采生产、视觉测量煤岩分界、直线度自动测量调直、超宽带雷达探测、真实场景综采工作面三维建模和巡检机器人自主采煤等应用实践。最后提出了尚待解决的理论和关键技术问题：深度超前精确探测理论体系、综采全工艺流程无人化控制理论体系、全矿井无缝覆盖通信定位体系、复杂环境下的目标识别、上窜下滑控制和超前自动移架技术等。

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煤炭科学技术

2021年第04期

958

3178
浅埋煤层过沟开采覆岩破坏特征及裂隙演化规律研究

作者(Author)：侯恩科, 陈育, 车晓阳, 谢晓深, 高彬

摘要：浅埋煤层覆岩破坏规律及裂隙发育特征是影响矿井涌水有关系，尤其在地表沟谷区，由于剥蚀作用使煤层埋深减小，为了研究清楚浅埋煤层过沟开采时，上覆岩层的扰动破坏规律与裂隙发育特征，以榆神矿区张家峁煤矿14213工作面的过沟段为研究对象，通过相似材料物理模拟与数值模拟的方法，对覆岩的破坏规律及裂隙发育特征进行了研究。结果表明，煤层开采过程中，顶板覆岩会伴随产生层间离层与切穿岩层的垂向裂隙，回采至60 m时，煤层顶板悬露面积达到极限发生垮落，原有层间离层伴随垮落消失，新出现的层间离层继续向上发展，离层空间与垂向裂隙交替发育，回采至105 m时，垂向裂隙导通至地表，离层结构完全破坏，岩层发生整体下沉。裂缝的动态发育规律是：斜坡裂缝的宽度随着开挖的进行由小变大并趋于稳定，坡脚裂缝的宽度则是由小变大、再变小至闭合，沟底裂缝的宽度由小变大再变小的趋势。地表裂缝的这种演化规律主要与地形和地表应力状态有关。坡肩和斜坡上部，采动裂缝形成后受斜坡拉应力的影响而宽度增大；坡脚采动裂缝形成后受坡脚压应力的影响而宽度变小甚至闭合；沟底采动裂缝形成后受压应力和坡段岩块压实调整宽度变小。

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煤炭科学技术

2021年第10期

212

703
全断面竖井掘进机凿井围岩分类指标体系与评价方法

作者(Author)：刘志强, 宋朝阳, 程守业, 荆国业

摘要：针对全断面竖井掘进机凿井过程中软弱或破碎围岩失稳坍塌、高硬度岩石难破碎、地层涌水、地层节理构造等一系列地层复杂性带来的工程难题，开展了适用全断面竖井掘进机凿井的围岩分类指标体系与评价方法研究，考虑了全断面竖井掘进机凿井“岩”与“机”互馈作用下各因素的独立性和相关性，构建了围岩分类指标体系与评价方法，提出了全断面竖井掘进机凿井地层适应性综合判识方法。首先基于全断面竖井掘进机凿井工艺特征，分析了竖井掘进机凿井面临的地质难题以及防控措施，围绕竖井掘进机凿井“岩-机”相互作用下围岩岩石力学特性、装备破岩能力、岩体构造特征、围岩与装备相互支撑、地层防治水等多因素的影响，提出了围岩分类指标选取原则，构建了岩石可切割性、围岩自稳性、地层控水性3个准则层指标，以及所属13个基础评价指标组成的评价指标体系框架；确定了围岩分类指标体系权重值，并采用模糊综合评价和百分制方法量化基础指标，构建了多维矩阵结构围岩分类评价数学模型，经计算和分析将岩石可切割性、围岩自稳性、地层控水性划分为有利、一般有利、适中、不利和很不利5类，进而根据计算结果将竖井掘进机凿井围岩条件分为Ⅰ~Ⅴ类，评判了全断面竖井掘进机凿井与地层之间的适应性，提出了竖井掘进机凿井围岩控制措施；以我国首台套导井式全断面竖井掘进机凿井工程为例，验证了围岩分类指标体系与评价方法的可行性和合理性。全断面竖井掘进机凿井围岩分类指标体系与评价方法对破岩掘进、灾害防控、围岩稳定控制等技术方案的制定和实施提供了科学依据。

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煤炭科学技术

2022年第01期

600

806
面向煤矸分拣机器人的煤矸识别定位系统研究

作者(Author)：曹现刚, 刘思颖, 王鹏, 许罡, 吴旭东

摘要：随着煤炭分选行业对智能化干分选煤技术需求和煤矸图像识别方法需求的增长,研究煤矿复杂分选条件下煤矸混合特征图像的识别方法显得愈发重要。依据深度学习、图像识别和无线通信等理论,设计基于卷积神经网络的煤矸识别定位系统。根据煤矿分选过程的复杂条件,分析煤矸表面特征的5种状态类别,构建煤矸数据集。基于迁移学习的改进AlexNet网络和RPN网络获取煤矸混合特征图像样本的分类信息和像素坐标,通过相机标定方法获得像素坐标在相机坐标系中的位置坐标。构建煤矸分拣机器人分布式控制系统的局域网络,实现识别定位系统与主控系统的实时煤矸检测信息交互。基于煤矸识别定位系统对煤矸图像的检测模型进行测试,试验结果表明,煤矸识别定位系统的识别模型检测准确率可达90.17%,煤矸目标最大定位误差9.45 mm,系统响应测试时间低于350 ms,满足煤矿复杂分选的基本要求。该煤矸识别模型对煤矸混合特征图像具有较好的检测结果,为煤矸图像识别方法应用于煤矿智能化分选发展提供了研究基础。

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煤炭科学技术

2022年第01期

440

1230
煤炭地下气化面临的挑战与技术对策

作者(Author)：许浩, 陈艳鹏, 辛福东, 东振, 尹振勇, 陈姗姗, 王琼

摘要：我国能源结构具有“富煤、贫油、少气”的特点。煤炭地下气化是在原位条件下，通过对煤炭资源进行有控制的燃烧获得气体资源，具有煤炭洁净化利用和低碳能源资源保障两大优势，将成为我国清洁高效现代能源体系发展的重要领域。本文系统总结了国内外煤炭地下气化的发展历程。基于众多实例的剖析，指出全球已开展的煤炭地下气化试验绝大多数都是在浅煤层进行的，安全性、环保性和经济性是煤炭地下气化规模化开展面临的挑战，相比于浅部煤炭资源，深部煤炭地下气化具有更多优势。分析认为我国煤炭地下气化的有效进行将面临3个关键问题：煤炭地下气化选区评价体系尚未建立，与地质条件相匹配的气化炉建造技术研究开展较少，不同类型煤炭资源气化剂与气化产物的关系研究尚不明确。为顺利推进先导性试验和工业化试验，亟需结合煤炭资源赋存地质条件，建立适用于我国的煤炭地下气化选区评价技术；系统开展不同类型煤炭资源的气化技术适应性研究，开发适用性的气化炉建造技术，优选合适的气化工艺控制气化产物中经济性物质的比例，不断调整优化，形成针对性的气化产物控制技术。在实现煤炭资源的安全、高效、清洁开发的同时，保障能源安全、改善能源结构、创造经济效益。

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煤炭科学技术

2022年第01期

449

767
碳中和背景下煤炭矿山生态修复的几个基本问题

作者(Author)：李树志, 李学良, 尹大伟

摘要：我国作为世界上最大的煤炭生产国和消费国，能源结构仍以煤炭、石油、天然气等传统化石燃料为主，碳排放量高，且其能源格局预计短时间内不会发生实质性改变。能源领域减排是我国实现碳达峰、碳中和的关键之处，但这并不意味着化石能源就要完全退出。目前，实现碳中和已上升到国家战略层面，碳中和是国家提出的一个顶层目标，落实到实际的产业层面，将会给传统的高耗能企业转型和新能源及绿色产业带来巨大的发展机遇，同时从一定程度上极大地推动环境保护与生态修复。推进碳中和，对我国现代化建设、对全球气候治理、对人类命运共同体建设，都具有极其重要的理论与实践意义。以我国的能源结构组成与碳排放现状为主要切入点，介绍了我国现阶段碳中和的具体背景，分析了生态修复与碳中和的内在联系，讨论了煤炭矿山生态修复的生态逻辑、应遵循的基本原则与实施的总体要求，同时强调了消除地质安全隐患、自然恢复、辅助再生、生态重建等矿山生态修复技术措施的内涵及分类。传统煤矿开采不仅造成了地表植被破坏、土壤质地变化，而且导致碳汇损失，在开采与选洗过程中直接和间接的导致了碳的大量排放，通过科学的矿山生态修复可较大程度改善土壤质地、增加植被覆盖率，提高减排增汇水平，实现“低碳源、高〖JP〗碳汇、高效益”的发展状态，有效助力碳中和的实现。

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煤炭科学技术

2022年第01期

914

879

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