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盘点《煤炭学报》2020年热点论文四

来源：煤炭学报

根据中国知网截止到2021年8月19日的数据，小编整理了《煤炭学报》2020年刊登的所有文章中下载量前50的文章，此推文为TOP31~TOP40文章及其创新点，以飨读者。

行业视野: 高被引
类别; 44个
关键词; 53位
专家; 10篇
论文; 22895IP
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深部煤岩原位扰动力学行为研究

作者(Author)：高明忠, 王明耀, 谢晶, 高亚楠, 邓光迪, 杨本高, 王飞, 郝海春, 谢和平

摘要：深部开采是我国矿产资源获取的主要途径，然而目前深部资源的开发现状是工程领先倒逼理论创新，时效性差，灾害频发。系统探索深部岩体原位力学行为已经成为了深部矿产资源高效开采亟待攻关的基础科学问题。以深部煤炭开采为工程背景，通过现场井下实测捕捉深部岩体所经历的应力路径，进而考虑扰动应力路径、深度原位赋存环境等因素，开展深部煤岩原位力学与破坏特征的模拟测试，主要结论有:① 赋存深度是深部原位岩体力学行为的重要影响因素。岩体强度随赋存深度非线性增长，浅部(低围压)岩体的强度受载荷速率影响较小，加卸载速率对深部(高围压)岩体力学特征影响存在特定范围。② 工程扰动是深部原位岩石力学特性的重要影响因素。扰动应力路径下岩体较常规三轴强度降低，且与常规三轴力学试验不同的是出现低初始应力作用下的体积膨胀和高围压作用下的体积收缩现象。③ 原位扰动应力路径下，随深度增加岩体破坏后表面微裂纹数量减少，由“半Y”型拉-剪复合破坏向“半X”型纯剪切破坏过渡。④ 建议的煤岩原位岩石力学测试方法可以较为真实模拟地下工程扰动形成的三向不等压力学状态，能有效在实验室条件下揭示深部开采扰动下煤岩体力学行为。

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煤炭学报

2020年第08期

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我国煤矿安全高效开采地质保障系统研究现状及展望

作者(Author)：彭苏萍

摘要：从近40 a来我国煤炭工业的发展进程，分析和总结了我国煤矿安全高效开采地质保障系统建设随着煤炭工业从炮采和普采向机械化开采的转变，经历了从煤田地质学发展到采矿工程地质学和矿井工程物探的发展过程，并逐步构建了煤矿安全高效矿井地质保障系统的基本框架。20世纪90年代中后期，随着煤矿采区高分辨三维地震勘探技术体系研究成果的建立和完善，使煤矿精细地质构造、煤与瓦斯突出、矿井突水通道等灾害隐患的探测精度和预测准确度大大提高，促进了我国煤矿安全高效矿井的迅速发展，煤矿安全高效矿井地质保障系统也走向成熟并在全国煤炭系统推广应用。笔者认为，虽然煤矿地质保障系统在保障开采安全、提高开采效率等方面取得了显著的成效，但随着信息技术的深度融合和煤矿机械化水平的进一步提高，煤炭绿色开采、智能精准开采等对煤矿安全高效开采地质保障系统提出了更高的要求，矿井地质透明化是当前煤矿安全高效矿井地质保障系统发展的努力方向。其重点任务是:① 在统一的数据融合基础上，进一步提高地球物理勘探精度，提高矿井地质的透明化水平，构建煤矿智能开采地质保障平台;② 研发与惯导技术一体的高分辨煤岩辨识仪器装备，实现对工作面前方5 m范围煤岩结构的自动化数据采集与精准识别;③ 以岩层结构为基础，以岩石力学和流体因子为重点，开发和建立智能矿山建设决策与灾害隐患预警系统。

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煤炭学报

2020年第07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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智能化采煤系统架构及关键技术研究

作者(Author)：黄曾华, 王峰, 张守祥

摘要：随着煤炭行业自动化、数字化、信息化的变革,智能化采煤成为了重要的发展方向。本文先针对我国当前推广应用的可视化远程干预智能化采煤模式进行了分析,介绍、总结了基于视频监控的远程干预综采智能化、以巡检机器人辅助的工作面智能化,以及基于惯性导航技术的综采智能导航等 3 个方向的技术发展情况,总结性提出了当前可视化远程干预智能化采煤工作面对的“看、动、想、稳”4 方面实际问题。其次,分析了面对复杂开采条件下智能化采煤所面对的自适应技术和综采机器人技术 2 项技术难题,归纳出开采空间多元信息采集及交叉融合、智能化采煤决策基础理论、综采装备群智能化协作 3 个科学难题。再次,围绕技术科学难题,提出了智能化开采系统需要具备的 4 个基本要素,分别为:煤炭开采空间感知能力要素,智能分析及决策能力要素,自动执行能力要素,可靠及稳健运维能力要素,设计了以“感知、决策、执行、运维”为 4 个维度的智能化采煤系统架构。研究了关键技术待突破方向,包括开采地质环境增强感知技术、智能开采工艺分析决策技术、开采装备智能化技术、煤矿智能巡检机器人技术、开采系统智能运维技术、辅助生产环节智能化技术、综采智能服务等方面。最后,以国能集团神东榆家梁煤矿智能化采煤示范工程项目为例,开展了基于“透明工作面”的数字化采煤应用,初步实现了智能化自主采煤。

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煤炭学报

2020年第06期

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煤矿井下仿生机器人技术应用与前景分析

作者(Author)：宋锐, 郑玉坤, 刘义祥, 马昕, 李贻斌

摘要：当前，煤矿安全生产正面临着重大技术挑战，井下作业技术的智能化、无人化迫在眉睫，机器人化替代已成为重要解决途径。煤矿智能化是煤矿作业高质量发展的核心技术支撑，从煤矿井下智能化、无人化作业需求出发，综述了目前掘进、采煤、运输、安控、救援五大类煤矿机器人国内外的应用现状。在此基础上，就国内外仿生机器人技术在煤矿作业中的应用现状做了概述，指出了煤矿仿生机器人技术与装备发展思路和研究方向。综述了仿生机构、仿生感知、仿生控制、仿生驱动和仿生材料等关键技术的研究现状，并阐述了仿生技术较现有设备的优势及可应用场景。结合目前仿生技术与人工智能技术的发展水平，科学分析了仿生机器人的发展趋势，包括:从传统驱动器向生物肌肉驱动器的发展，从刚性结构向软体和刚柔混合结构发展，由传统材料到新型生物材料发展，从单一运动模式向高机动多栖机器人发展，从传统控制方法向生物智能控制发展，从机电系统机器人向生物系统机器人发展，从单一机器人向集群机器人发展。结合仿生机器人技术的发展趋势，展望了仿生机器人技术在煤矿无人化作业中的应用前景:新型功能材料的应用，高效行走方式的应用，智能环境感知的应用，智能化自主作业的应用，为煤矿仿生机器人的开发利用提供参考。

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煤炭学报

2020年第06期

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煤矸智能分选的机器视觉识别方法与优化

作者(Author)：徐志强, 吕子奇, 王卫东, 张康辉, 吕海梅

摘要：煤矸图像的在线准确快速识别是煤矸智能分选的关键，深度卷积神经网络能够解决这一问题。以实际生产状态下采集的煤与矸石图像为训练与测试样本，基于 ResNet 等经典网络与SqueezeNet 等先进轻量级网络建立了煤矸图像识别模型，分析了各模型的训练收敛情况。基于 kmeans++判断模型中不同卷积核所提取特征的相似程度，基于模型剪枝技术对相似度高的卷积核进行裁剪，实现了识别模型的优化与压缩。以识别精度、模型规模和模型运算复杂度为评价指标，定量衡量了压缩前后各模型的测试性能。分析了压缩后的模型对煤矸难、易识别样本的分类热力图可视化结果，揭示了模型的识别机理与分类依据。结果表明：利用多数现有的 CNN 框架建立模型均可以对煤和矸石有效识别，但网络复杂度过低则特征提取能力不足，网络复杂度过高则易产生更严重的过拟合情况，即模型复杂度对识别精度影响较大；基于模型剪枝得到的煤矸识别模型可以将煤的截断面处因镜质组成分而产生的反光现象作为识别煤的可靠依据，同时准确捕捉煤与矸石由于硬度不同所产生的轮廓、纹理、表面平整度等差异，综合给出识别结果。压缩后的模型在计算量与模型大小减少 10 倍的同时，识别精度提升了 17.8% ，实现节约计算与存储资源的同时提升识别精度，模型性能明显优于常规网络模型。

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煤炭学报

2020年第06期

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煤矿智能化安全保障体系及关键技术

作者(Author)：李爽, 薛广哲, 方新秋, 杨奇峰, 贺超, 韩世锋 , 康钰晴

摘要：煤矿智能化是新时代煤炭行业发展的必经之路，是支撑我国未来煤炭行业生产方式转型的核心技术支撑。鉴于煤炭生产的风险客观存在性，智能化条件下的煤矿安全保障体系应适应于煤矿的智能化水平。系统论述了煤矿智能化安全保障体系的定义、内涵及技术特点，指出了其核心在于精准的地测感知、全面的数据平台、实时的风险评估和智慧的灾害处置，形成数字式、一站式、智能式的煤矿风险辨识、预警、处理闭环。介绍了煤矿智能化安全保障体系在感知层面、风险层面、设备层面和管理层面的架构，提出了包涵煤矿精准的全维感知、精确的煤矿风险识别预警、技术密集型的煤矿安全管理理念和智慧化的自检自修设备系统 4 项技术内涵。首先，在实现技术层面，阐述了需重点解决的以透明地质保障技术为基础，以煤矿大数据共享平台为载体，以煤矿重大风险评估预警技术为核心的关键技术体系，并初步给出了解决路径。然后，论述了系统软件平台的系统架构和核心技术，其要旨是实现系统数据“集成化”、要素展现“可视化”、风险评估“智能化”、操作软件“平台化”。最后，开发了面向煤矿智能化安全保障的煤矿智慧安全管控平台系统，实现了煤矿综合可视化操作平台、煤矿大数据分析平台、煤矿安全风险智能评估、多系统联动控制和移动可持式终端展示功能，为建设完整的煤矿智能化安全保障体系探索了一条可行的技术路径。

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煤炭学报

2020年第06期

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基于数字孪生的综掘巷道并行工艺技术初步研究

作者(Author)：吴淼, 李瑞, 王鹏江, 沈阳, 郑伟雄, 王东杰

摘要：综掘巷道现今的“ 串行” 工艺流程中,机械智能化程度较低、采掘比例严重失衡,已成为制约煤矿高效生产的主要技术瓶颈。为此,首先基于一体化式掘锚机组自动化掘进方式与自移式支护相结合的工艺理念,提出了一种综掘巷道掘支锚联合并行施工工艺技术系统,并阐明了其工艺原理,归纳了并行施工工艺技术在工程效益方面的主要优势。然后基于综掘巷道并行工艺技术装备的机器人化升级改造目标,构建了数字孪生理论指导下的综掘巷道并行施工技术流程与工艺体系, 并对并行工艺技术装备的智能化发展进行初步探讨,论述了以掘进机器人远程可视化导控、临时支护机器人可靠性撑顶、钻锚机器人多工位锚护为基础功能的综掘巷道智能并行作业模式。在数字孪生技术驱动的综掘巷道并行施工技术系统中,利用多源传感信息链接与互译实现了并行工艺技术装备物理实体与“ 虚拟数字孪生体” 之间的交互感知,并通过远程可视化智能调控系统完成了掘进机的自主纠偏、障碍物感知以及自动截割等智能化革新。最后分别从真实物理拓扑关系、数据传输处理方法、智能决策控制算法和预测性维护机制 4 个角度进行了数字孪生理论指导下智能化综掘工作面的关键技术发展分析,对智慧煤矿与智能化开采目标展开了基础性探索

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煤炭学报

2020年第S1期

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