《煤炭学报》2019年度影响力优秀学术论文_中国煤炭行业知识服务平台

《煤炭学报》2019年度影响力优秀学术论文

为繁荣煤炭科技事业，活跃学术气氛，发现优秀人才，鼓励广大煤炭科技工作者把代表性学术成果发表在祖国大地上，本刊编辑部根据《<煤炭学报>年度影响力优秀学术论文评选办法》，组织实施了《煤炭学报》2019年度影响力优秀学术论文评选活动。共有30篇论文入选。

行业视野: 煤炭学报
类别; 140个
关键词; 117位
专家; 29篇
论文; 51770IP
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干旱矿区采动顶板导水裂隙的演化规律及保水采煤意义

作者(Author)：徐智敏, 孙亚军, 高尚, 张成行, 毕煜, 陈忠胜, 吴江峰

摘要：随着我国煤炭资源开发重心的逐步西移，西部地区目前已成为我国煤炭的主产区。总体上，我国西部矿区降雨稀少、蒸发强烈，形成了该区极度干旱缺水、生态环境脆弱的基本特征。以新疆哈密煤田大南湖矿区为例，针对该区侏罗系含煤地层具有成岩时间晚、物理力学强度低、遇水易泥化崩解等特征，采用相似材料模拟、数值模拟等手段，结合邻矿现场实测对比，全面研究了该区顶板采动导水裂隙的发育与演化过程、发育高度与形态特征、渗透性演化规律以及在该区进行水资源保护性开采(保水采煤)的可行性。研究结果表明:研究区侏罗系含煤地层采动导水裂隙的发育裂采比一般在13.09~15.67，整体形态呈“梯台型”特征;采动影响范围内裂隙发育、演化以及渗透系数的演化均呈现“稳定增加-波动变化-恢复稳定”变化特征，导高影响范围内含水层的渗透系数明显增大，一般达到3~5倍;研究区主采煤层顶板具有“多含水结构下的高位隔水层”结构特征，具备了保水的基本水文地质前提条件;结合保护层的稳定性、III-1上段含水层的静储量、开发潜力以及在研究区进行保水采煤可行性的综合评价，探讨了在干旱矿区水资源保护性开采的重要意义。

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煤炭学报

2019年第03期

1259

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保水采煤面临的科学问题

作者(Author)：范立民

摘要：保水采煤理念是基于榆神府矿区开发初期采煤引起的潜水位下降、植被退化而提出的。经过多年理论研究和工程实践，已初步建立了保水采煤技术体系，有效指导了生态脆弱矿区煤炭资源开采和生态环境保护。在国家关于生态文明建设标准日益提高的格局下，我国西部干旱半干旱地区煤水资源共生区生态环境保护面临历史考验。首先综述了保水采煤技术取得的成果，认为地质条件探查、岩层移动、保水采煤方法等方面的研究基本解决了单煤层开采中存在的突出问题，而生态脆弱矿区水与生态约束和生态修复与重构方面的稍显滞后。其次探讨了保水采煤领域中5个紧密相关的科学问题，包括矿区依赖地下水的植被对煤层开采的约束程度的识别、量化及监测，大采高和重复采动条件下导水裂隙带高度探测与预测方法，有效隔水层厚度的量化与评价，大采高和重复采动条件下采动岩层(覆岩)控制及矿山生态环境影响机制、矿山生态损害监测与评价、矿山土地复垦与生态重建技术、生态修复策略及效果评价等。在新形势下，矿区生态环境保护的责任和任务重大，有待于投入更多研究来支撑我国西部矿山保水采煤理论与技术的突破，促进绿色矿区建设。

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煤炭学报

2019年第03期

1762

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焙烧镁铝水滑石吸附脱硫废水中高浓度Cl-的基础研究

作者(Author)：马双忱, 刘亚争, 马岚, 吴伟, 赵兴辉, 高然, 林宸雨

摘要：为制备镁铝摩尔比为4∶1的镁铝水滑石（LDH），实验采用共沉淀直接法，即在450 ℃温度下焙烧LDH 3 h，得到焙烧镁铝水滑石（CLHD）。取CLDH吸附剂于250 mL锥形瓶中，在一定条件下对5 000~20 000 mg/L高浓度Cl-模拟溶液及实际脱硫废水进行脱氯吸附实验和CLDH再生及重复使用性实验。〖JP2〗探究了不同反应时间、初始浓度、反应温度、溶液的初始pH及CLDH的投加量对氯离子的脱除效果的影响，采用BET,XRD,FT-IR探究吸附机理。实验结果表明，CLHD吸附Cl-是由于层间阴离子可交换性（“结构记忆”），对Cl-吸附符合一级动力学模型，吸附量及脱氯率随反应时间的增大呈现出先快速增加后缓慢增加的趋势，吸附平衡后发生缓慢脱附反应；吸附等温线符合Freundlich方程模型，吸附量随Cl-初始浓度的增加而增大，最佳脱氯效果参数为Cl-浓度5 000 mg/L，之后随着氯离子浓度增大，由于吸附点位数量一定，脱氯率降低；CLDH对吸附Cl-的脱除率及吸附量随着温度的增加而增加，当反应温度为65 ℃时，脱氯率及吸附量最大，当温度继续升高，CLDH对Cl-的吸附效果大幅下降；改变pH值，CLDH对Cl-的吸附效果差别较小，但当pH=8时达到脱氯率及吸附量的最大值；随着CLDH投加量的增加，脱氯率逐渐变小，最佳投加量为8 g/L。65 ℃、pH=8时的实际脱硫废水脱氯实验中，CLDH脱氯率可达50.90%，一次煅烧再生CLDH脱氯率稍降，二次煅烧再生CLDH脱氯率降低约50%，CLDH对脱硫废水脱氯具可再生重复使用性。

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煤炭学报

2019年第02期

1579

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浅埋近距离煤层开采房式煤柱群动态失稳致灾机制

作者(Author)：朱卫兵, 许家林, 陈璐, 李竹, 刘文涛

摘要：针对我国西部矿区浅埋近距离煤层房采煤柱下开采时易发生工作面压架、地表台阶塌陷以及矿震灾害的现象，采用物理模拟及数值模拟方法对下煤层工作面采动时上覆房采煤柱群的动态失稳过程及工作面压架机理开展研究。实测统计榆阳区部分矿井本煤层房式开采后，只有当房采煤柱的弹性核区比例大于31%时，房采煤柱才能处于长期稳定。下煤层采后的模拟结果表明:上覆房采煤柱的破坏形式及其失稳次序同其与下煤层工作面相对位置密切相关，房采煤柱依次从工作面开切眼位置、工作面位置、采空区中部位置发生破坏及失稳，且工作面开切眼和工作面位置处煤柱多发生顺向采空区的斜切破坏，而采空区中部煤柱则发生垂向压裂破坏。根据石圪台煤矿数值模拟结果显示，上部2-2煤层房采后煤柱支承应力峰值由原岩应力28 MPa增大至12 MPa，应力集中系数为428;当下部3-1煤层工作面采后，上覆2-2煤层房采煤柱的支承应力峰值增大至30 MPa，应力集中系数达1071;下煤层工作面开切眼侧与工作面正上方的房采煤柱呈现垂向不均匀承载特征以及受水平拉伸变形影响，是导致边界处房采煤柱易出现对角斜切破坏模式的主因。两侧边界煤柱失稳后，其顶板岩层瞬间发生整体拉剪破断从而引发矿震，顶板多层岩层以“整体运动”的形式急剧快速下沉并撞击底板，将采空区中部上方的房采煤柱压垮压塌，同时巨大的冲击力进而导致上下煤层间的岩层发生全厚切落，造成下煤层工作面发生切顶压架。实验发现从上覆房采煤柱群首个煤柱发生破坏至整体失稳运动并达到稳定，历时仅约为0.45 s，其中，上下煤层之间的岩层发生全厚切落历时仅约为0.05s。

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煤炭学报

2019年第02期

1406

1188
煤矿智能化———煤炭工业高质量发展的核心技术支撑

作者(Author)：王国法, 刘峰, 庞义辉, 任怀伟, 马英

摘要：提出了煤矿智能化是煤炭工业高质量发展核心技术支撑的科学思想，阐述了煤矿智能化的定义和总体要求，明确了煤矿智能化发展的目标是建设智慧煤矿，分析了煤矿智能、智慧、信息化、数字化等术语的内涵和关联关系，提出了我国煤矿智能化建设原则和阶段目标。进行了煤矿智能化顶层设计，提出了统筹规划煤矿智能化发展模式、科学设计智慧煤矿总体架构、建设100个智能化示范煤矿的发展思路。探讨了井工煤矿精准地质探测与4D-GIS系统、智能化开拓规划与工作面设计、智能化巷道快速掘进成套技术、智能化综采工作面成套技术、智能化主/辅运输技术、危险源智能感知与预警技术、智能化洗选系统、智能化综合保障技术、矿井物联网综合管控系统和操作平台等主要环节的发展路线。阐述了露天煤矿智能化发展方向，提出了建设露天煤矿信息化系统、开发露天煤矿智能化连续开采技术、建立露天煤矿空-天-地一体化安全预警系统、推进露天煤矿生态环境协调绿色发展的理念。大力发展煤机装备智能制造，提高煤机装备的可靠性与适应性，促进煤炭资源开发的机器人化替代，为煤矿智能化发展提供智能装备保障。提出了加大煤矿智能化发展政策支持、设立煤矿智能化标准体系建设专项、建立国家级煤矿智能化技术创新研发实验平台等政策建议。

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煤炭学报

2019年第02期

5224

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大柳塔煤及显微组分在不同气氛下的热解行为

作者(Author)：史航, 靳立军, 魏宝勇, 王明义, 王德超, 胡浩权

摘要：煤热解与甲烷二氧化碳重整耦合(CP-CRM)过程是提高焦油产率的重要方法之一。煤的显微组分组成是影响煤热解反应过程的因素之一，N2气氛下的显微组分热解过程已有较为深入的研究，但显微组分在CP-CRM过程中的热解行为规律尚待研究。通过固定床实验探讨不同反应温度和气氛对显微组分热解产物分布规律的影响，对比研究了甲烷二氧化碳重整(CRM)与N2气氛下大柳塔原煤及显微组分热解特性的差异。通过模拟蒸馏、核磁共振和GC-MS等表征方法对焦油进行分析，认识显微组分结构对热解焦油组成的影响。结果表明，在N2气氛下，镜质组和惰质组展现出不同的反应特性，镜质组热解焦油产率明显高于惰质组，主要归结于显微组分结构的差异导致的反应性不同。CRM气氛能显著提高热解焦油的产率，尤其对惰质组的作用效果最明显，使惰质组的焦油产率相比N2气氛提高16%，主要归结于CRM过程产生的自由基参与煤热解反应。焦油组成分析表明，在N2气氛下得到的热解焦油中，镜质组具有较高比例的脂肪类物质，惰质组具有较高比例的芳香类物质;CRM气氛下焦油中1~2环芳香烃的比例提高，轻质组分中蒽油的相对

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煤炭学报

2019年第01期

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煤矿冲击地压启动理论及其成套技术体系研究

作者(Author)：潘俊锋

摘要：冲击地压研究核心分为两大部分，一是冲击地压发生的理论认识;二是基于冲击地压发生理论认识的成套技术体系。传统的冲击地压理论认识在与实际采场、巷道等工程结构问题相对应，下一步如何监测，如何防治等方面尚需进一步发展。目前矿井出现冲击地压多参照法规要求，结合灾害程度开展监测与防治技术应用，由于缺乏针对矿井不同时期的、科学的技术体系指导，冲击地压防治效果甚微，为了实现矿井建设、生产各阶段冲击地压防治系统化、体系化目标，开展了煤矿冲击地压启动理论及其成套技术体系研究。采用控制论的黑箱研究方法，以冲击地压物理演化过程分解为突破口，采用理论与工程案例结合的方法，着重对冲击地压的冲击启动原理进行了分析，在补充完善冲击地压启动理论的基础上，将冲击地压启动理论与监测、防治技术关联起来，分析了冲击地压启动的主要类型，冲击地压启动理论4方面工程指导意义，从而建立煤矿冲击地压启动理论及其成套技术体系，并通过现场实践方法进行了可行性验证。研究可得:① 煤矿地质、开采条件为冲击地压发生提供静、动载荷源，并且主要影响冲击地压启动环节，而不是全过程影响;② 在煤层、顶底板、空洞组成的工程结构中，冲击地压启动原理为弹脆性单一结构体突破材料强度极限，材料失稳，导致工程结构体结构动力失稳的结果;③ 基于完善后的冲击启动理论的四个实践指导意义，针对建设期矿井，提出集中静载荷疏导的区域防范冲击地压的理论与技术体系，针对生产期矿井，提出在冲击启动类型确定基础上，以诱发冲击启动载荷源为中心，分源监测，分源防治，以“卸”为主，以“支”为辅，“卸、支”耦合防冲思想。建立的煤矿冲击地压启动理论及其成套技术体系，在陕西彬长矿区某矿井建设阶段、生产阶段分别进行了应用，实践证明，适应矿井全周期的冲击地压防治理论及技术体系，工程应用效果良好。

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煤炭学报

2019年第01期

1503

560
煤矿深部开采冲击地压监测解危关键技术研究

作者(Author)：谭云亮, 郭伟耀, 辛恒奇, 赵同彬, 于凤海, 刘学生

摘要：针对煤矿深部开采冲击地压监测防治难题，采用理论分析、数值模拟、室内试验和现场监测相结合的综合研究方法，研究了深部应变型、断层滑移型和坚硬顶板型三类冲击地压的致灾机理，提出了煤岩组合冲击能速度指数和卸围压冲击能速度指数两个新指标，建立了与冲击地压类型相适应的煤岩冲击倾向性评价体系，获得了深部开采三类冲击地压的前兆信息特征，给出了以深部开采冲击地压类型为导向的监测预警及组合式卸压解危方法，研发了钻孔施工与预警同步一体化技术。结果表明:① 深部应变型冲击地压是围岩系统能量积聚大于能量释放与耗散之和的结果;与浅部开采相比，深部坚硬顶板破断释放的变形能明显增大，以及深部断层更易发生错动滑移;② 深部应变型和深部坚硬顶板型冲击地压的冲击倾向性评价需在国家标准基础上分别增加卸围压冲击能速度指数、煤岩组合冲击能速度指数，而对于深部断层滑移型冲击地压，这两个指标均需增加;③ 深部应变型和深部坚硬顶板型冲击地压监测预警应以能量和应力判据为主，但深部断层滑移型冲击地压应以能量判据为主;④ 深部应变型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、大直径钻孔、断底和煤层注水;深部坚硬顶板型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、深孔断顶爆破、大直径钻孔、断底和煤层注水;深部断层型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、大直径钻孔和煤层注水;⑤ 采用钻孔施工与预警同步一体化技术，可在钻孔施工过程中通过监测煤粉量和应力变化信息，对施工过程中可能发生的冲击危险进行同步预警。煤矿深部开采冲击地压防治作为一个复杂的系统工程，以科学分类为基础的系统防治技术体系仍是深部开采冲击地压需要重点攻关的研究方向。

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煤炭学报

2019年第01期

1772

538