“中国煤科首席科学家”专题（《煤炭科学技术》）

为总结中国煤炭科工集团“十三五”期间的科技成果，展示中国煤炭科工集团在构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系方面做出的成就，并为“十四五”煤炭科技发展提供参考。《煤炭科学技术》2021年第4期特邀中国工程院院士、中国煤炭科工集团科学技术委员会主任康红普院士担任客座主编，中国煤科一级首席科学家吴拥政研究员担任客座编辑，策划了“中国煤科首席科学家成果”专题，刊登论文20篇，集中报道了中国煤炭科工集团“十三五”以来在智能煤矿建设、煤矿绿色开采、煤矿灾害防控、煤炭洁净利用等领域取得的重要技术与装备研究成果。在此，对大力支持本专题的专家学者表示衷心的感谢。

行业视野: 高端智库
类别; 89个
关键词; 84位
专家; 20篇
论文; 12744IP
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多通道逆喷旋流煤粉燃烧特性及NOx排放试验研究

作者(Author)：牛芳, 刘鹏中, 王鹏涛, 王学文, 于硕, 王乃继

摘要：煤粉燃烧器是煤粉工业锅炉核心技术，也是实现煤炭在工业锅炉领域清洁高效利用的关键。为探究14 MW多通道逆喷旋流煤粉燃烧器的燃烧特性及NOx排放特性，基于热态台架试验及14 MW煤粉工业锅炉工业试验，采用高温热电偶、烟气分析仪、高速工业摄像机和飞灰收集装置对预燃室内温度分布、组分浓度分布以及预燃室外火焰形态和尺寸、炉尾NOx排放浓度和飞灰发热量进行测量，定量表征了该燃烧器的燃烧特性、火焰特性及NOx排放特性。试验结果表明：①燃烧特性方面，逆向射流、旋转射流及预燃室技术的耦合，在预燃室内初级火焰区创造了高温(>1 200 ℃)、低氧(<1%)、高CO(>50 000 mg/L)和低NOx(<300 mg/Nm3)的强还原区，实现了煤粉在预燃室内的低氮、稳燃。紧贴预燃室壁面的直流外二次风形成了低于440 ℃的低温区域，其对于降低预燃室壁面温度、壁面高温腐蚀具有重要作用。②火焰特性方面，预燃室外燃烧火焰长度约为2 680 mm，火焰直径接近770 mm，火焰发散角为27.97o，火焰形态稳定、色泽明亮且具有一定的旋转刚性。火焰锋面上存在明显的褶皱，表明火焰锋面上的热质交换较为强烈，燃烧强度较为剧烈。③NOx排放特性及燃尽特性方面，炉尾NOx初始排放质量浓度为384 mg/Nm3(O2质量分数为9%条件下)，再结合SNCR技术可将NOx排放质量浓度降至164 mg/Nm3(O2质量分数为9%条件下)，而此时炉尾飞灰低位发热量仅为540 kJ/kg，计算得煤粉燃烧效率约为97.92%，具备低氮、高效的燃烧特性。

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煤炭科学技术

2021年第04期

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煤矿千米深井智能开采关键技术研究与应用

作者(Author)：任怀伟, 巩师鑫, 刘新华, 吕益, 文治国, 刘万财, 张帅

摘要：千米深井复杂条件煤层智能化开采是当前煤矿技术发展迫切需要解决的难题。以中煤新集口孜东煤矿140502工作面地质条件为基础，针对该工作面俯采倾角变化大、矿压显现剧烈、顶板煤壁破碎所致的采场围岩稳定控制难、液压支护系统适应性降低等问题，研究了千米深井复杂条件工作面智能化开采关键技术，为复杂难采煤层开采提供了技术与装备支撑。研发了基于LORA的工作面液压支架(围岩)状态监测系统，同时获取立柱压力和支架姿态数据。提出了基于大数据分析的矿压分析预测方法，采用FLPEM和ARMA两种算法组合预测提升精度和效率，采用数据分布域适应迁移算法解决了支护过程中时变工况导致预测模型失准的问题，模型预测精度达到92%以上。研发了基于Unity 3D的工作面三维仿真与运行态势分析决策系统，支撑复杂条件下的围岩控制和煤层跟随截割控制的智能决策。现场试验表明：工作面在试验期开采高度达到6.5 m，在14°～17°俯采、顶板相对破碎、煤层硬度1.6的条件下，月产达到31.5万t。设备可靠性和适应性较之前该矿使用设备明显提升，工作面安全性大幅改善，实现了千米深井三软煤层的安全高效开采。

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2021年第04期

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鄂尔多斯盆地侏罗系煤田保水开采技术与应用

作者(Author)：张玉军, 宋业杰, 樊振丽, 尹希文, 赵秋阳, 张风达, 甘志超, 张志巍, 李友伟

摘要：煤炭是我国能源安全的压舱石，在保障煤炭资源开发安全的前提下，最大程度地实现对水资源的保护，是黄河流域煤炭工业高质量发展面临的重大科学难题。以鄂尔多斯盆地侏罗系煤田为背景，对不同水文地质和采矿条件下覆岩结构类型、导水裂缝带发育规律、地表裂缝分布特征、采动隔水层稳定性以及疏控水方案等方面进行了系统研究。针对厚基岩浅层地下水保护，监测分析了导水裂缝带与地表裂缝发育特征及其连通性，研究了保证隔水层稳定性的保水开采技术；针对浅埋薄基岩厚土层条件下的地表水体保护，探讨了黏土隔水层对导水裂缝带的抑制作用和采动影响下的阻水特性，研究了基于采动黏土阻水效应的保水开采技术；针对深部多重高压含水层，提出了“先疏后采与边采边疏相结合”的疏控水技术，实现了安全开采前提下的最大程度的对水资源的保护。

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煤炭科学技术

2021年第04期

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综采装备单机智能化向智能协同模式转型的探索研究

作者(Author)：黄曾华

摘要：为了进一步提升煤矿智能化应用技术水平，真正实现煤矿井下智能化无人开采的目标，笔者分析了国内外煤矿智能化发展现状，指出以单机设备智能化为主、智能化技术简单叠加的传统“装备+智能”模式已经不再满足煤矿智能化高质量发展需求，针对未来煤矿智能化发展建设的新需求，提出了“智能化+装备”模式(智能协同模式)，并定义了该模式下智能感知、智能识别、智能预警、智能决策、智能诊断、智能语音、智能控制(包括数字化割煤)等智能化功能，提出以装备作为智能化功能载体，探索研究“智能化+装备”模式下如何实现各项智能化功能相互关联、达到各系统协调、统一管控，实现工作面各设备的智能协同及融合控制功能，打造以流程智能为目标的智能化开采新模式。研究结果表明“智能化+装备”智能协同模式是未来综采智能无人化开采的技术保障，对于煤矿智能化建设发展方向具有重要指导意义。

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2021年第04期

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