《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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煤矿冲击地压防治体系中的关键问题探讨

作者(Author)：姜福兴, 张翔, 朱斯陶

摘要：针对我国煤矿冲击地压的防治现状，对煤矿冲击地压防治体系中的几个关键问题进行了探讨，得到以下主要结论：从灾害控制的角度界定了冲击地压与矿震及其相互关系，通过主导力源与煤层-围岩结构的分类组合，提出了32类冲击地压和5类矿震的分类，明确了冲击地压以消除灾害为治理目标，而矿震则需要根据致灾程度分级治理；提出并量化了基础应力影响指数、附加应力影响指数、冲击倾向性影响指数和支护强度影响指数4项冲击危险性评价指标，设计了包含应力条件、冲击倾向性条件和支护条件的冲击危险性多参量耦合评价方法；探讨了震动场、应力场和位移场3级冲击危险监测预警机理，提出了单参量特殊预警与多参量常规预警相结合的预警机制，设计了掘进影响区、回采影响区和不受采掘影响区的分区联合监测方法；根据多元评价指标中降低各因素冲击危险性的要求，提出了“低应力”“低扰动”“低倾向”“强支护”的冲击地压防治路线，设计了基于应力和围岩结构分类的局部卸压和解危措施的组合技术；针对矿震诱发井下冲击地压和地面震动损害的动力灾害，将此类灾害的治理等级划分为预防治理、对症治理和源头治理3级，设计了源头减震、分类治灾、卸压抗震的多级防控技术体系。

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煤炭科学技术

2023年第01期

983

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基于微震监测的工作面底板突水全时空预警方法

作者(Author)：许延春, 黄磊

摘要：为分析采煤工作面不同时期、不同空间的微震响应特征差异，进而实现矿井水害预警和防治，基于典型案例分析提出了一种基于微震监测的工作面底板突水全时空预警的方法。所谓“全时空”是指包括采前时期、超前采动影响时期和开采时期在内的工作面全时间周期的3时段划分，以及工作面全空间的7个评价区域划分。在第1时段（采前时期），基于钻孔工程信息（钻孔涌水量、钻孔水压、钻孔注浆量）和微震响应特征，形成了突水危险性的表示方法，确定了原发性突水危险区，进而实现了采前时期突水危险性的长期预测；在第2时段（超前采动影响时期），设置“固定工作面”，并对微震事件及震源参数进行重新定位，在对微震事件核密度分析的基础上，获取突水前兆信息，确定了超前影响区、滞后影响区、侧向影响区的突水特征，进而实现了超前采动影响时期的突水危险性预警；在第3时段（开采时期），结合微震事件核密度分析，确定了顶板导水破坏区、底板破坏区、底板采动损伤区，引入2D-CE法在平面上对微震事件进行规范化，分析微震事件置信椭圆与预警含水层的位置关系，进而实现了工作面开采时期的突水危险性预报。同时根据开采验证结果，对前期预报方法进行修正，为后续工作面突水预报服务，使得焦作、邯邢矿区多个工作面基于微震监测的底板突水预测结果更加准确。

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煤炭科学技术

2023年第01期

493

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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

360

381
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

539

341
采空区煤矸石浆体充填技术研究进展与展望

作者(Author)：朱磊, 古文哲, 宋天奇, 潘浩, 刘治成, 张鹏, 何志伟

摘要：煤矸石浆体充填是一种低干扰条件下矸石无害化规模处置的重要技术手段，是实现煤炭绿色开采的重要途径之一，符合国家绿色发展理念。但针对浆体充填材料制备缓存、浆体长距离输送及采空区充填处置等方面的研究仍不完善，部分问题的研究尚属空白，严重制约浆体充填技术在煤矸石固废处置领域的发展。通过近年来研究，煤矸石浆体充填在基础理论及关键技术均取得了大量的成果。文章系统性地梳理了多种煤矸石充填固废处置技术及其发展历程，总结了其适用性及优缺点，阐述了浆体充填诞生的技术背景及科学内涵，明确了浆体充填关键技术与工艺原理。从大规模推广应用角度出发，总结了浆体材料精准制备与流变特性、矸石浆体长距离管输特征、采空区空隙空间浆体介入规律3 项关键科学问题，围绕以上关键科学问题，重点开展了精准制浆技术、管道输送技术、浆体多位充填技术等方面的研究。分析了多因素耦合条件矸石浆体流变特性，揭示了矸石浆体成浆机理，构建了矸石浆体精准制备模型，提出了矸石浆体管道输送关键参数确定方法，总结了高位、低位、邻位3 种形式的浆体流动扩散规律，进而指导浆体充填工程实践。在以上研究基础上，分析了浆体充填技术当前研究的不足及未来研究的重点难度，并对“双碳”背景下煤矸石浆体充填技术的发展趋势进行了展望，认为以下3 个方向是今后研究的重点：①矿化CO2 制备负碳浆体技术；②基于MICP 技术的浆体重构岩层技术；③浆体置换难采煤体流态化开采技术。

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煤炭科学技术

2023年第02期

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承压水体上煤层底板下位隐伏断层采动突水机制研究

作者(Author)：张玉军, 张志巍, 肖杰, 李友伟, 于秋鸽

摘要：由于煤层底板隐伏断层分布广、数量多、隐蔽性强且不易探测的特点，使得底板隐伏断层活化突水成为深部开采突水的主要形式之一。根据底板隐伏断层发育规模及空间位置条件，总结提出了底板沟通隐伏性断层突水、上位隐伏性断层突水及下位隐伏性断层突水3 种模式。针对承压水体上煤层底板下位隐伏断层底板突水模式，通过力学分析、底板突水相似模拟及FLAC3D 数值拟研究了煤层回采过程中底板空间采动应力变化规律、隐伏断层扩展及突水通道演化过程。研究结果表明：近煤层底板采动岩体随工作面推进，经历压缩-卸荷-恢复过程，形成采动破坏带，底板空间采动应力状态以工作面为分界线呈现水平“S”型分布形态；采动−水压−隐伏断层作用下，隐伏断层将对采动应力随工作面移动起到阻隔作用；隐伏断层顶部受矿压−水压作用的破坏程度时机更早、程度更严重，更易诱发导水裂隙发育，隐伏断层原生裂隙扩展并向逆工作面推进方向上方发育，与采动破坏带沟通形成突水通道；采动承压水导升运移与采动裂隙发育紧密相关，采动承压水导升强度及强渗流区范围随工作面推进渐进发展，底板隐伏断层采动突水先出现隐伏断层上方采空区，突水量随工作面推进渐进增加。在将含隐伏断层底板采动空间划分为隐伏断层采动活化区、阻隔水区和采动影响区的基础上，揭示了承压水上底板下位隐伏断层突水机制。

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煤炭科学技术

2023年第02期

658

331
煤矿安全生产视频AI识别关键技术研究综述

作者(Author)：程德强, 钱建生, 郭星歌, 寇旗旗, 徐飞翔, 顾军, 高亚超, 赵金升

摘要：煤矿安全生产视频分析与识别技术是保障我国煤矿智能化建设和煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。为及时对煤矿井下安全隐患进行实时监测和预警，视频AI（Artificial Intelligence，人工智能）识别关键技术已经成为煤矿安全生产领域的研究热点。阐述了我国煤矿智能化建设过程中安全监测与监控的发展现状，分析了当前矿井视频监控与安全隐患识别预警存在的效率低、响应慢、效果差等问题，结合计算机视觉、边缘计算、大数据处理、云服务、智能终端等先进技术手段、进行了煤矿安全生产视频AI 识别的顶层设计，提出了煤矿“人−机−环”全域视频AI 感知的“云−边−端”协同计算系统架构，构建了视频识别端节点传感器、边缘计算设备、视频识别场景云服务应用体系，明确了智能识别与预警联动控制响应机制，打通了“云−边−端”信息交互感知与联动控制数据链，实现了数据共享联动和预警协同。同时，围绕矿山“人−机−环”全域AI 视觉信息智能感知和全息泛化景象平台的构建，梳理了矿井安全隐患视觉感知及识别预警的技术处理流程，归纳了AI 识别过程中的各类预处理−增强−重建−检测−识别方法的优点和缺点，明确了煤矿安全生产视频AI 识别关键技术发展的主流方向和趋势。其次，结合王家岭煤矿、鲍店煤矿等代表性矿井的应用案例，示范展示了煤矿安全生产过程中实际典型应用场景等方面的最新进展和应用效果。最后，针对煤矿安全生产视频AI 识别关键技术的特点，总结了现有煤矿安全生产视频AI 识别系统存在技术理论薄弱、智能终端规格不一且应用场景混乱、数据兼容性及联动闭环能力较差、数据库安全性较弱、评价机制不统一、应用标准不完善等问题，指明了未来的发展方向是加强对视频AI 识别关键技术及理论的研究，建立健全智能终端硬件规格及适用体系，构建标准统一、机制完善、实时互联、动态预测、协同控制、安全可靠的煤矿信息多维度主动感知新模式和工业互联网应用平台，逐步形成全矿井全息泛化的高精度智能感知场，实现对井下“人−机−环”全域视频信息的精准感知和危险源协同管控。

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煤炭科学技术

2023年第02期

522

644
高位巨厚覆岩运移规律及矿震触发机制研究

作者(Author)：白贤栖, 曹安业, 杨耀, 王常彬, 刘耀琪, 赵迎春, 郭文豪, 顾颖诗, 吴震

摘要：矿震是由矿山开采引起的非天然地震活动，鄂尔多斯矿区侏罗纪煤层上方常见白垩系巨厚层状砂岩组，巨厚砂岩组破断、滑移容易诱发巨厚覆岩型矿震，研究揭示高位巨厚覆岩的内部活动演化规律与动力响应特征是巨厚覆岩型矿震灾害防控的基础。笔者基于符拉索夫厚板理论，结合地面探测孔、地表沉降以及微震监测技术，研究了鄂尔多斯某矿综放开采巨厚覆岩结构演化规律及覆岩内部活动特征，揭示了高位覆岩运动诱发矿震机制。结果表明，综放实体煤回采阶段，采空区面积较小，低位顶板垮落较为迅速，顶板破断角64°～72°，高位巨厚覆岩结构无明显裂隙产生，地表下沉量较小；邻空回采阶段，顶板破断高度向巨厚覆岩层扩展，巨厚覆岩层产生裂隙，巨厚覆岩下顶板破裂角有所增加，并且地表沉降量快速增加呈台阶式下沉。白垩系巨厚砂岩层厚较大、强度较高，推导得出邻空回采阶段工作面推进约324.3 m时，巨厚覆岩结构具备发生初次破断的条件，开始出现强矿震事件；并且其周期破断步距为83.7 m。巨厚覆岩结构破断触发矿震机制为：随采空区面积增加，顶板破裂高度逐渐扩展至高位巨厚砂岩层，该巨厚砂岩层发生竖“O-X”型初次破断、滑移以及周期性破断易诱发强矿震事件。研究结论对高位巨厚覆岩型矿震灾害的预防与治理具有指导作用。

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2023年第03期

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