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盘点《煤炭学报》2020年热点论文

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48的文章，以飨读者。

行业视野: 高被引
类别; 216个
关键词; 220位
专家; 48篇
论文; 103902IP
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原岩应力场作用下的锚杆支护应力场及作用分析

作者(Author)：李建忠, 康红普, 高富强, 娄金福

摘要：为研究原岩应力场作用下的锚杆支护应力场及锚杆支护作用，采用UDECTrigon数值模拟方法，对不同预紧力及不同支护密度下的支护应力场及锚杆支护作用进行系统。研究表明：基于UDECTrigon方法提出了一种考虑原岩应力场及节理因素作用下获取锚杆支护应力场的合理方法；锚杆支护应力场分布特征与预紧力及支护密度紧密相关，预紧力对支护应力场影响更大；低预紧力时支护应力场呈零星、不连续分布，高预紧力时呈连续、整体分布；锚杆支护应力场与巷道围岩强烈变形破坏区呈你大我小、你小我大的动态博弈机制；高预紧力锚杆支护提供的主动约束力不仅可限制节理张开，还能增大节理面抗剪能力，抑制节理滑移，控裂效果显著；锚杆支护应力场由锚杆预应力场及锚杆抑制围岩变形破坏本该释放的应力两部分组成，前者表现为锚杆支护对无变形破坏围岩的加固效应，后者是锚杆支护对围岩变形破坏的主动及被动约束控裂作用结果。预应力场只占锚杆支护应力场的一小部分，但锚杆预紧力对锚杆支护应力场的产生及分布有极大的影响

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煤炭学报

2020年第S1期

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基于深度神经网络的岩爆烈度分级预测

作者(Author)：田睿, 孟海东, 陈世江, 王创业, 张飞

摘要：岩爆是大型地下岩土和深部资源开采工程中面临的关键问题之一。为准确可靠地预测岩爆灾害，本研究提出一种基于Dropout与改进的Adam的深度神经网络（DNN）岩爆预测模型（DA-DNN）。根据岩爆的影响因素、特点及成因，选取硐壁围岩最大切向应力、岩石单轴抗压强度、岩石单轴抗拉强度和岩石弹性能量指数构成岩爆预测指标体系。在国内外岩爆研究成果的基础上，搜集289组岩爆工程实例数据，并以此作为岩爆预测的样本数据，然后采用深度学习技术建立基于DA-DNN岩爆预测模型。DA-DNN模型避开了指标权重确定问题，完全由数据驱动，减少了人为因素影响，可实现不完全、不精确并带有噪声的有限数据集中复杂且微妙的深层关系的学习。考虑到岩爆样本数据量有限，根据深度学习领域常用的数据集划分方法，即训练集、验证集、测试集按照6∶2∶2划分。先从样本数据中随机抽取58组作为测试集（预测样本），在模型最终训练完成后，评估其泛化能力，测试其真正的预测准确率。剩余的231组样本数据作为DA-DNN模型的学习样本，在训练过程中随机采样，抽取学习样本的80%作为训练集，20%作为验证集。当训练次数（epochs）取60时，学习样本为231组时，预测样本的预测准确率达到了98.3%。锦屏二级水电站、秦岭隧道和冬瓜山铜矿岩爆预测等3个工程应用实例来自于预测样本中，预测结果验证了DA-DNN岩爆预测模型的有效性与正确性

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煤炭学报

2020年第S1期

1220

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基于HSV空间改进融合Retinex算法的井下图像增强方法

作者(Author)：张立亚, 郝博南, 孟庆勇, 温良, 吴文臻

摘要：煤矿的安全监控技术一直是煤矿开采过程中重要的一部分,煤矿井下视频监控是保证煤矿安全的重要手段,而监控图像的质量直接决定监控的有效性,目前受煤矿井下粉尘和低照度等条件的影响,煤矿视频图像的增强效果有待提升。针对这一问题,提出一种在 HSV 空间变换的条件下, 利用改进双边滤波算法与多尺度 Retinex 算法融合的方法。首先针对多尺度 Retinex 算法中存在的容易出现光晕、边缘模糊等问题,利用改进的双边滤波理论与多尺度 Retinex 算法融合的方法进行增强,增加了修正函数的双边滤波作为多尺度 Retinex 算法中的中心环绕函数;同时将图像由 RGB 空间转换到 HSV 空间中,保持色调分量不变,通过融合 Retinex 算法对亮度分量进行增强,并对饱和度分量进行校正;最后将图像由 HSV 空间转换会 RGB 空间,完成图像增强。通过实验验证,提出的改进的融合 Retinex 算法相较于多尺度 Retinex ( Multi-Scale Retinex,MSR) 算法、带色彩恢复因子的多尺度 Retinex( Muti-Scale Retinex with Color Restoration,MSRCR) 算法,在色彩和边缘模糊处理等方面有所改进;同时在煤矿井下工作面等环境中,对图像均值、标准差、峰值信噪比( PSNR) 和信息熵等指标进行评判,相较于 MSR 算法分别提高了 15. 24%,16. 54%, 42. 77%,2. 82%,相较于 MSRCR 算法分别提高了 8. 13%,5. 51%,10. 90%,0. 59%。实验数据表明,改进的融合 Retinex 算法对图像的增强过程中,提高了图像的亮度、对比度,抑制了图像光晕和边缘模糊现象,为煤矿安全生产和智慧矿山的建设提供决策支持

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煤炭学报

2020年第S1期

1172

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煤矿深部开采煤岩动力灾害防控理论基础与关键技术

作者(Author)：齐庆新, 潘一山, 李海涛, 姜德义, 舒龙勇, 赵善坤, 张永将, 潘俊锋, 李宏艳, 潘鹏志

摘要：煤岩层赋存条件决定了煤矿深部开采条件下煤岩动力灾害的发生机理更趋复杂、防控难度显著增大，如何解决煤矿深部开采煤岩动力灾害防控问题，直接影响我国煤矿的安全生产和能源的有效供给。针对“煤矿深部开采煤岩动力灾害防控技术研究”这一科学命题，基于冲击地压“三因素”机理和煤与瓦斯突出的综合作用假说，从煤岩动力灾害防控理论基础、关键技术和防控实践等3个方面，梳理澄清了煤矿煤岩动力灾害防控中的一些模糊概念，建立了用于统一描述冲击地压和煤与瓦斯突出发生机理的广义“三因素”(“物性因素”、“应力因素”及“结构因素”)理论，确定了我国煤矿典型冲击地压的4种类型(煤层材料失稳型、煤层结构失稳型、顶板断裂型、断层滑移错动型)，分析了影响冲击地压和煤与瓦斯突出的主要因素，从思想认知、原则方法及技术核心等方面凝练了煤岩动力灾害多尺度分源防控技术，提出了深部开采冲击地压巷道“3级”吸能支护思想与成套技术，开发了煤与瓦斯突出井上下联合抽采防控技术和超高压水射流“横切纵断”防治复合煤岩动力灾害技术，并在现场开展了应用试验。煤矿深部开采煤岩动力灾害防控理论与关键技术的建立与完善，为我国今后煤矿煤岩动力灾害的防治提供了科学依据。

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煤炭学报

2020年第05期

1928

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煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术研究进展

作者(Author)：袁亮

摘要：围绕拟解决的重大科学问题“煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术研究”，以煤与瓦斯突出、冲击地压等典型煤矿动力灾害为研究对象，鉴于煤矿典型动力灾害诱发机理不清、风险判识不明、监控预警技术不足等现状。通过研究：① 冲击地压孕育机理与风险判识及监测预警;② 煤与瓦斯突出灾变机理及监测预警;③ 煤矿典型动力灾害信号采集传输和智能化分析;④ 煤矿典型动力灾害监控预警系统平台等4项内容，开发了大尺度、真三维、全封闭自动开挖煤与瓦斯突出物理模拟实验装置，研制了包括光纤光栅微震传感、三轴应力传感、分布式多点激光甲烷检测等在内的动力灾害前兆信息新型感知与多网融合传输传感装置，建立了井下传感器数据的多元海量动态信息的聚合理论与方法，构建了基于漂移特征的潜在煤矿典型动力灾害预测方法与多粒度知识挖掘方法，形成了基于大数据分析和数据挖掘的煤矿动力灾害风险判识和监控预警模型。通过现场实践，表明能实现全面采集人机环参数，且采集传感器具有故障自诊断、响应时间短、标校周期长等优点。监控预警系统稳定运行无故障率达到了99%，抗干扰等级不低于3级，系统监控预警准确率大于90%，实现了煤矿典型动力灾害隐患在线监测、智能判识、实时预警。

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煤炭学报

2020年第05期

1733

1247
黄河流域煤矿区生态环境修复关键技术与战略思考

作者(Author)：彭苏萍, 毕银丽

摘要：针对黄河流域煤矿区所处的战略地位，剖析了该流域生态环境面临的主要问题，认为水资源短缺是该流域中上游生态环境治理的瓶颈，现有技术与方法还不能支撑黄河流域煤矿开采与生态环境的协调发展，理论与技术的创新将成为新的关注热点。分析了国内外煤矿开采的岩层结构及采动裂隙演化规律、地下水资源保护、煤炭开采对水和生态环境影响的研究现状，提出了黄河流域煤矿区生态环境修复应结合煤层赋存特点和煤层开采工艺技术，对上覆岩层产生的裂隙发育特征与展布格局，裂隙与地表水和矿井水的导通与耦合关系，裂隙对地表生态发育与退化作用，生态环境修复关键技术与方法等进行了系统描述。提出黄河流域中上游煤矿区生态环境修复关键是水的保护与利用，要采用四维综合监测方法，揭示采矿全周期的地下水、表层水运移及地表生态环境演变规律。要针对黄河流域不同煤矿区开发过程对水土资源受损的影响程度与范围，研究并形成黄河流域煤矿生态环境修复关键技术，构建黄河流域煤炭开发的生态安全评价体系及调控模式。要改变传统认为煤炭开采只是对生态环境破坏的旧观念，充分利用煤炭开采过程对上覆岩层产生裂隙这一类似“松土”的作用动力，减缓干旱半干旱地区极易形成的次生盐碱化现象，积极将人工修复技术和生态自修复作用相结合，实现从被动防治到主动治理，使煤矿区生态环境修复成为黄河流域生态治理的典范，并为其他行业应用提供借鉴。最后提出黄河流域煤矿区生态环境修复今后工作重点与发展模式，来实现生态环境修复可持续发展。

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煤炭学报

2020年第04期

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3654

1688
煤矿千米深井巷道围岩支护-改性-卸压协同控制技术

作者(Author)：康红普, 姜鹏飞, 黄炳香, 管学茂, 王志根, 吴拥政, 高富强, 杨建威, 程利兴, 李建忠

摘要：针对煤矿千米深井、软岩、强采动巷道围岩大变形难题，以淮南新集口孜东矿350 m超长工作面运输巷为工程背景，分析了巷道围岩大变形、支护构件失效原因;采用理论分析、实验室试验和井下试验方法，从围岩物性劣化、偏应力诱导围岩扩容、软岩结构性流变及超长工作面采动影响等方面，揭示了高地应力与超长工作面强采动应力叠加作用下巷道围岩大变形机理。以此为基础提出千米深井、软岩、强采动巷道支护-改性-卸压协同控制理念，采用数值模拟对比研究了无支护、锚杆支护、锚杆支护-注浆改性、锚杆支护-注浆改性-水力压裂卸压4种方案巷道围岩应力、变形及破坏规律，阐述了巷道支护-改性-卸压协同控制原理。研发出CRMG700超高强度、高冲击韧性锚杆支护材料，研究揭示了锚杆受拉、剪、扭、弯及冲击复合载荷作用的力学响应特征;开发出微纳米无机有机复合改性材料及配套高压劈裂注浆技术;研发出分段压裂水力压裂卸压技术与设备，形成了巷道支护-改性-卸压协同控制技术。基于上述研究成果，提出口孜东矿示范巷道支护-改性-卸压布置方案与参数，并进行了井下试验与矿压监测。监测结果表明，巷道围岩协同控制技术应用后，巷道变形量降低50%以上，锚杆、锚索破断率降低90%，工作面采动应力明显减小，有效控制了千米深井、软岩、强采动巷道大变形。最后，对下一步的研究工作进行了展望。

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煤炭学报

2020年第03期

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深部巷道围岩锚固结构失稳破坏全过程试验研究

作者(Author)：靖洪文, 尹乾, 朱栋, 康红普, 孙彦景, 王勃

摘要：为了探索深部巷道围岩锚固结构从开始承载至整体失稳全过程，揭示围岩内部应力及变形破裂演化规律，以口孜东矿-967 m水平西翼轨道大巷为工程背景，依托自主研制的深部地下工程结构失稳全过程模拟试验系统，结合声发射、电磁辐射、电阻率、数字散斑等多源地球物理信息监测技术，对无支护、锚杆支护及锚杆索支护巷道围岩锚固结构承载特性及变形破裂演化特征进行大尺度物理模型试验研究。试验获得了不同支护锚固结构变形破裂全过程荷载-位移曲线，随着支护强度的增加，荷载-位移曲线应力跌落现象逐渐减弱，而锚固结构峰值承载能力、等效弹性模量和峰值位移分别增加了82.57%，33.33%和107.24%，巷道围岩越容易形成“压力拱”结构效应，抵抗变形的能力逐渐增强;试验过程中，顶板围岩变形量最大，两帮次之，底板最小，锚固结构破坏特征随支护强度的增加由张拉裂纹为主的脆性破坏向剪切滑移为主的塑性破坏转化;多源地球物理信息响应特征与荷载-位移曲线具有良好的耦合关系，随着支护强度的增加，锚固结构内部单位时间破坏次数逐渐减少，电磁辐射强度及脉冲数均逐渐减弱;声发射事件与锚固结构裂纹萌生扩展呈现较好的对应特征，在模型进入非稳定破坏阶段，随着裂纹迅速扩展，声发射活动异常活跃;随着荷载的增加，锚固结构由于裂纹发育趋于松散破裂，视电阻率逐渐升高导致区域导电能力逐渐降低，随着支护强度的增加，锚固结构的高阻区形成时间变大而范围变小。

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煤炭学报

2020年第03期

1432

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