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《煤炭学报》2024年度“领跑者5000”

近日，国家科技部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学术论文（F5000）”入选论文。《煤炭学报》共有39篇论文入选2024年度F5000，在此，向各位获奖作者表示衷心的祝贺！

“领跑者5000（F5000）”是由中国科学技术信息研究所建设的论文成果展示平台。该项目采用定量分析遴选和同行推荐相结合的方式，从中国精品科技期刊中选取每个年度各学科累计被引用次数排名前1%的论文。自2012年度F5000项目启动以来，《煤炭学报》已有279篇次论文入围。

行业视野: F5000
类别; 192个
关键词; 179位
专家; 39篇
论文; 79691IP
点击量; 63990次
下载量

煤层底板水害三维监测与智能预警系统研究

作者(Author)：靳德武, 赵春虎, 段建华, 乔伟, 鲁晶津, 李鹏, 周振方, 李德山

摘要：针对华北型煤田煤层底板突水监测点覆盖不全、智能化水平不高等问题，以底板“下三带”理论为基础，提出集多频连续电法充水水源监测、“井-地-孔”联合微震采动底板破坏带监测以及监测大数据智能预警为一体的煤层底板突水三维监测与智能预警技术思路。其中多频连续电法监测系统以伪随机多频序列为人工场源，利用伪随机相关辨识技术提取强噪声背景中的弱信号，采用拟高斯-牛顿法对预处理数据进行三维电阻率反演，实现对煤层底板充水水源变化过程的自动化三维监测;“井-地-孔”联合微震监测系统主要通过研制带推靠的孔中传感器及回收装置，实现微震传感器“井-地-孔”三维立体布署，采用井下有线( IEEE1588)和地面无线(GPS)时钟同步方式解决地面与井下采集设备的时钟同步问题，建立起“井-地-孔”监测数据的实时传输网络，基于偏振分析联合反演的三分量定位算法，实现采动底板破坏深度时空精细定位与实时监测;智能预警系统利用时序大数据挖掘技术与计算机深度学习技术对电法、微震多元时序监测数据进行分析和处理，采用指标预警和模型预警方法对监测数据空间展布和预警级别以三视热力图形式输出，实时显示煤层底板各网格的预警等级，从而形成煤矿底板水害三维监测与智能预警技术体系。最后，以葛泉矿东井 11916 采煤工作面为应用对象，采用多频连续电法监测系统、“井-地-孔”联合微震监测系统，以及基于时空监测数据的智能预警系统对煤层底板岩溶水害进行三维监测与智能预警，为我国华北型煤田煤层底板水害监测预警提供了新的技术与装备支撑。

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煤炭学报

2020年第06期

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煤炭精准开采透明地质条件的重构与思考

作者(Author)：袁亮, 张平松

摘要：矿井透明地质条件是煤炭精准开采智慧化的重要基础。结合矿井静态地质要素大数据信息库、多灾害源全程信息感知与监测、动态地质要素虚拟现实展示、特殊地质因素动态评判与风险判识、预警等智慧模块的交互应用，从静态与动态地质模型角度提出实现煤炭精准生产全过程地质条件透明化的思路。其一，静态地质模型通过采集“空-天-地-井-孔”全方位立体化探测模式数据，融合井巷建设基础地质信息，重构地下空间地质特征数字模型，为资源、构造、井巷等静态因素评价、浏览、计算等提供基础。其二，通过动态地质模型获取掘采工程扰动效应影响下，原生静态地下空间地质条件发生变形与破坏，由此而引起的应力应变场、地质地球物理场、渗流场、温度场、浓度场等状态发生改变的参量特征;以及工程动力学作用下，生产环境周边岩层的离层、裂隙、垮落、围岩失稳、底臌、冲击地压显现、应力集中与释放、煤与瓦斯涌突、突水溃沙等多种灾害源现象的动态地质信息变化量值。特别针对动态地质模型发生与发展过程中状态及参数的显现不同，通过进一步加强多介质、多相、多态、多维、多源数据的有机融合，进行多参数联合反演，搭建井上下复合源信息监控平台，构建耦合信息、致灾因素、灾害前兆等多元信息数据库和时空四维地质信息系统，进行实时连续动态监控;并通过对静态地质模型参数注入和改造，反演地质及灾害源条件的变化状态，实现对煤层精细赋存条件、多灾害源受采掘影响致灾过程的透明化。同时，结合采掘要素对特殊地质条件进行探测与评价，从而实现整个矿井地质条件的透明重构。实施中，还需要利用物联网、云平台、大数据、人工智能、VR等技术，进行资源整合、集成和升级改造，将矿区分散的、零星的地质信息聚集起来，实现“主动感知、自动分析、智能决策”，最终为煤系资源的精准开发利用和智慧矿区的建设管理提供支撑。

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煤炭学报

2020年第07期

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鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田典型顶板水害防控技术与应用

作者(Author)：董书宁, 姬亚东, 王皓, 赵宝峰, 曹海东, 刘洋, 刘英锋, 姬中奎

摘要：为了实现鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田受顶板水害威胁的煤炭资源安全开采，基于侏罗纪煤炭资源赋存条件、顶板含水层特征、顶板水害分布范围与防控难题，对离层水害、薄基岩溃水溃沙、厚层砂岩水害和烧变岩水害4种典型顶板水害的形成机理、判识方法、主控因素和防控技术进行了系统研究。侏罗纪煤田离层水害发生的地质条件为砂泥岩互层，泥岩隔水层厚度是控制离层水害发生的主控因素，研发了离层水体精准定位探放技术，实现了离层水害判别与防控技术的定量化;导水沙裂隙带是薄基岩溃水溃沙的主控因素，构建了基于导水沙裂隙带与基岩厚度对应关系的溃水溃沙危险性评价体系，发明了含水松散沙体高效注浆技术，有效避免了薄基岩溃水溃沙的发生;发现了厚层砂岩含水层在垂向上的非均质特性，揭示了递进渗流充水模式，提出了“适当波及，主动防控”的厚层砂岩水害防控新理念，解放了大量受厚层砂岩水害的煤炭资源;揭示了烧变岩的“边界富水”效应，将烧变岩完整断面分为直接露头区、中部埋藏区和火烧边界区，并构建了烧变岩不同断面注浆材料选择准则，提出了双位双向孔序优选引流注浆帷幕技术，显著减少了烧变岩对工作面的补给水量，同时实现了采煤保水。通过将典型顶板水害防控技术在鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田的推广应用，有效遏制了顶板水害事故的发生。

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煤炭学报

2020年第07期

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再论废弃矿井利用面临的科学问题与对策

作者(Author)：袁亮, 杨科

摘要：在经济发展新常态和供给侧改革背景下，关闭/废弃矿井数量逐年增多，仍遗留大量可开发利用资源，开展关闭/废弃矿井资源开发利用意义重大。目前，相关研究工作仍相对滞后，难以系统解决遗留能源资源及地下空间开发利用等方面存在的科学问题和技术瓶颈。基于山西省关闭/废弃矿井资源禀赋与开发现状分析，结合关闭/废弃矿井遗留煤炭地下气化、遗留煤层气地面抽采、地下空间储能储物等重大需求，亟需研究关闭/废弃矿井能源资源协同综合利用评价方法、固-液-气及应力-位移-渗流-温度等多相多场动态演化机制、复杂遗留空间煤层气运移规律与储集成藏机理、复杂岩体多场耦合作用机理及稳定性控制等四个关键科学问题，攻克关闭/废弃矿井能源资源协同利用安全与风险评价技术、遗留煤炭地下气化炉构建及气化工艺、遗留煤层气资源地面抽采与利用、地下储库（储水、储油、储气等）库容探测与防渗等四项关键核心技术。基于矿井全生命周期绿色利用科学理念，以白家庄煤矿为例，提出了山西省关闭/废弃矿井遗留资源和空间资源“能源化、资源化、功能化”协同利用综合性解决方案，创新了“政产学研用金”协同机制为基础的关闭/废弃矿井能源资源精准开发与利用新模式。

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煤炭学报

2021年第01期

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高原高寒煤矿区生态环境修复治理模式与关键技术

作者(Author)：王佟, 杜斌, 李聪聪, 王辉, 周伟, 王宏, 林中月, 赵欣, 熊涛

摘要：矿山的生态治理与环境修复是保证资源开采可持续发展的必要条件。高原高寒煤矿区生态修复涉及煤炭资源勘查开发与保护、冻土、水资源、草甸湿地、土壤、植被、生态环境等多方面的科学问题，难度较大。根据问题导向、科学精准、集中整治、分类施策的要求，遵循“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念，对青海木里矿区煤炭露天开采存在的生态环境问题研究发现，目前矿区存在的生态环境问题有地貌景观破坏、植被破坏、土地挖损和压占、冻土破坏、水系湿地破坏与采坑积水、地下水含水层破坏、土地沙化与水土流失、不稳定边坡8种类型。针对以往煤矿开发造成的八大生态环境问题，以煤炭生态地质勘查理论为指导，综合研究并形成了地形地貌重塑技术、土壤重构及植被恢复技术、水系自然连通技术、煤炭资源保护技术、边坡稳定性综合监测技术五大关键技术。综合运用以上技术，系统对采坑渣山治理、植被恢复、水环境和资源等进行统筹规划，对矿区生态环境进行综合整治，形成4种具有高原高寒特色的生态修复重点治理模式，分别为水系连通、引水代填、关键层再造以及依山就势。治理工程实践中按照“地质+生态”、“自然恢复+工程治理”的综合治理思路，通过与各井渣山边坡稳定程度、水系传输与采坑积水情况、资源赋存状态等相结合，最终形成“一坑一策”的7种治理方法:边坡阶梯整治+坑底部分复绿+引水代填形成高原湖泊(聚乎更三号井)、保留采坑积水形成的高原湖泊+边坡与渣山整治+覆土恢复植被+水文定期监测(聚乎更四号井)、采坑部分回填形成梯田+边坡与渣山整治+植被复绿+地表水系自然连通(聚乎更五号井)、资源保护+边坡与渣山整治+采坑形成高原湖泊+水系自然连通+植被复绿(聚乎更七号井)、边坡与渣山平整+植被复绿+保留高原湖泊+水系自然连通(聚乎更八号井)、资源保护+采坑回填+削坡整治美化+地貌恢复与周围环境相协调(聚乎更九号井)、采坑回填+边帮整形+坑底就势整平+景观协调(哆嗦贡玛区)。探索了露天煤矿区生态环境一体化修复治理路径，在木里矿区生态修复治理实践中得到有效的应用，为实现矿区生态与祁连山周边自然环境有机融合奠定了基础，为高原高寒地区的煤矿生态环境修复治理提供借鉴。

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煤炭学报

2021年第01期

1986

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西部干旱半干旱露天煤矿生态重构技术难点及发展方向

作者(Author)：毕银丽, 彭苏萍, 杜善周

摘要：露天煤矿开采对生态环境最严重和直接的影响是对水资源破坏与土地资源的挖损占压，对生态系统的种群破坏。西部干旱半干旱露天矿区生态重构的关键是水资源保护与利用、排土场土层结构重构、表土改良和植被优化组合。西部干旱半干旱露天矿区生态重构核心是研发露天矿区岩层结构与含水量探测技术，监测地下水存在的范围与边界。以水资源量为约束，构建排土场近地表合理的土层结构，实现重构土层保水与涵水动态协调供给。提出干旱半干旱露天矿排土场近地表高效低成本的表土生态层-涵水层-隔水层的三层土层重构结构模型，研发物探检测成套技术与装备，监测矿坑水来源、排土场土层结构与含水率，保证生态工程水资源有效利用。结合土地的生态承载力，对排土场重构生态进行功能分区与景观设计。开发新型微生物菌剂培养配方，揭示微生物改良土壤及抗逆境机理，形成较好的有机生物立体生态重构模式，可产生较好的经济、生态和社会效益，促进矿区绿色可持续发展。通过对西部干旱半干旱露天矿区及其周边环境动态观测，在生态条件差的地区，人工干预能有效地打破原始生态禁锢，刺激生态正向发展，获得西部干旱半干旱露天矿区自然与人工生态协调发育规律。解豁了科技界担心大规模的煤炭开发使西部干旱半干旱地区的生态环境进一步恶化，造成“雪上加霜”效应的难题。同时针对西部干旱半干旱区露天矿排土场重构土壤的结构差、肥力低、植物种类单一，重构生态难的现状，采用微生物-植物联合修复技术，研发多型号生物修复菌剂和基质，有效地促进了植物根系发育，增强了植物抗土壤压实、养分贫瘠、干旱缺水及易盐碱化等逆境的生理生化反应，人工干预重构后的生态环境比原生态效应提高10倍以上。实践了西部露天煤矿区既要金山银山，再造绿水青山的生态理念。

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煤炭学报

2021年第05期

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富油煤的油气资源属性与绿色低碳开发

作者(Author)：王双明, 师庆民, 王生全, 申艳军, 孙强, 蔡玥

摘要：黄河中上游是国家大型煤炭基地集中分布区，也是我国富油煤的主要生产区。受我国“缺油、少气、相对富煤”资源禀赋特点的制约，煤炭安全绿色开采，清洁低碳利用已成为保障国家能源安全的重大需求。实现黄河流域富油煤开发与生态环境保护协调发展，对缓解我国油气供应紧张、保障能源战略安全具有重要的科学价值和现实意义。富油煤是集煤油气属性为一体的煤炭资源，其油气潜力、特殊性、关键地质问题亟需研究，绿色低碳化开发技术亟待探索。① 富油煤主要赋存于中低阶煤类中，主要特点是富含较多富氢结构;在隔绝空气加热时，可生成油、气和半焦。半焦主要成分为固定碳，与无烟煤相近;气体的主要成分是CH4，H2，CO等，可以作为燃料气和原料气;油为煤焦油，类似于重质石油，可通过前处理、加氢精制和加氢催化裂化工艺等达到清洁燃料油标准;② 富氢结构是富油煤具有油气资源属性的物质基础，研究富氢结构的岩石学、沉积学特征及变化规律，分析富氢结构物质来源、沉积转化、变质演化、聚集规律及地质驱动机制，是构建富油煤预测模式与评价理论的基础;③ 梯级利用和原位热解是富油煤绿色低炭开发的重要途径。富油煤地面热解-气化一体化、热解-化工-发电一体化技术可以实现清洁高效利用，井下原位热解有望破解清洁低炭利用的难题。其中，矿井式原位热解技术通过井巷工程布置方式，利用井下巷道开展煤层分割、保温封闭，通过煤层原位加热实现井下热解生产油气;钻孔式原位热解技术通过注热孔加热和油气抽采孔回收油气，也可借助人工辅助造缝，实现加热回收油气。将富油煤作为煤基油气资源管理和开发，是新时代煤炭工业高质量发展的重要取向。

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煤炭学报

2021年第05期

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碳中和目标下煤炭行业发展机遇

作者(Author)：谢和平, 任世华, 谢亚辰, 焦小淼

摘要：碳达峰碳中和目标已上升为国家战略，相关路线图、时间表和政策措施正在制订和落地实施，将推进经济社会广泛而深刻的系统性变革。基于我国资源禀赋特征和现阶段经济社会发展实际，短期内仍离不开煤炭。科学研判碳达峰碳中和目标下我国能源消费结构和煤炭消费演变趋势，采取正确的应对措施，是实现碳达峰碳中和、能源安全稳定供应双重目标的客观要求。分析了美国碳达峰前后现代化进程、能源消费、碳排放强度等基本特征和变化规律，提出我国能源优化发展的三大路径，即持续提高能源效率，减少能源消费；大力发展新能源，优化电力结构；大力发展CO2能源化资源化新技术，推进CO2再利用；增强能源自给能力，保障能源安全。研判了我国能源消费格局演变趋势及不同时段煤炭消费规模，即我国能源消费格局演变分为煤炭由基础能源（2021—2030年）—保障能源（2031—2050年）—支撑能源（2051—2060年）、新能源对应由补充能源—替代能源—主体能源的3个阶段，新能源在能源消费结构中的占比分别为15%~29%,30%~49%,50%~80%。即使全面实现了碳中和，仍需要煤炭作为电力调峰、碳质还原剂和保障能源安全的兜底能源（15亿~12亿t/a）。阐述了碳中和目标下，我国煤炭行业将迎来的三大机遇，即实现煤炭高质量发展的机遇、煤炭升级高技术产业的机遇、煤炭抢占新能源主阵地的机遇。

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煤炭学报

2021年第07期

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