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主办单位：煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
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“2022年煤炭科技发展前沿”特刊

来源：煤炭科学技术

行业视野

煤炭科学技术

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  • 《煤炭科学技术》2022年第1期封面

    作者(Author)： 《煤炭科学技术》

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    煤炭科学技术
    2022年第01期
    394
    1188
  • 《煤炭科学技术》2022年卷首语

    作者(Author)： 王国法

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    煤炭科学技术
    2022年第01期
    296
    383
  • 《煤炭科学技术》2022年第1期目次

    作者(Author)： 《煤炭科学技术》

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    煤炭科学技术
    2022年第01期
    316
    516
  • 煤矿智能化最新技术进展与问题探讨

    作者(Author)： 王国法

    摘要：煤炭是我国一次能源中最经济、可靠的资源，煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。随着国家发改委、能源局等八部委联合发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，煤炭行业供给侧结构改革和高质量发展脚步逐步加快，人工智能、大数据、云计算、工业物联网等新一代信息技术与传统采矿专业深度融合，推动了整个煤炭行业科技发展与工程应用至新的阶段。全面阐述我国自2019年以来智能化煤矿建设最新情况，分析了成功的典型技术与应用案例；详细阐述了煤矿智能化建设顶层架构全方位推动、指引技术进步与实践，构建了煤矿智能化基础理论体系，提出了分类分级智能化煤矿建设路径，基于不同地质煤层条件开展智能化煤矿建设示范工程，并取得了较好的成效；在煤矿智能化基础理论架构方面，提出了智能化煤矿数字逻辑模型与数据推送策略，构建了煤矿巨系统智能化子系统多种类、复杂关联架构与协同机制，通过梳理现有生产系统和生产关系研发基于5G＋新一代智能化系统，形成了坚硬薄煤层大功率高效智能化开采成套技术与装备、“掘锚一体机＋锚运破＋大跨距转载”远程控制智能快速掘进系统成套技术与装备、智能通风系统、井下锂电池驱动人车无人驾驶系统及智能调度系统、固定岗位无人值守系统等；分析了我国煤矿智能化技术发展面临的瓶颈，提出了井下车辆和机器人电动化、井下无线发射功率、5G煤矿应用场景与生态、透明地质模型、智能巨系统兼容协同、连续自动掘进与掘支平行、采煤工作自动调高与调直、无人操作系统常态化运行可靠性、ABCD＋煤矿技术体系、柔性煤炭生产供给体系等十个煤矿智能化技术发展方向及建设路径。
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    煤炭科学技术
    2022年第01期
    2378
    7591
  • 岩层采动裂隙演化规律与生态治理技术研究进展

    作者(Author)： 李全生, 李晓斌, 许家林, 徐祝贺, 张村

    摘要：岩层采动裂隙是造成覆岩含水层破坏、威胁井下安全生产的直接原因，也是造成工作面推过后，地表持续下沉变形及生态累积影响的根源。为了解当前覆岩裂隙发生机制、演变规律、研究方法及生态影响与治理进展，实现资源开发与矿区环境的协调、可持续发展，阐述了采动裂隙演化规律与生态治理技术发展现状。介绍了煤矿采动裂隙的形成过程、裂隙类型、研究方法、监测手段及研究发展趋势；从开采影响的空间特征方面，依覆岩裂隙、底板裂隙与地表裂缝分类介绍了裂隙/裂缝演化规律及分布特征，重点分析了深部开采与我国西部沟壑区高强度开采地表裂缝形成的力学机制；探究采动裂隙在保水开采、煤与瓦斯共采方面的应用及生态治理技术，并给出基于开采参数优化的源头减损技术、覆岩承载结构稳定性维持减损技术、变形调控减损技术、覆岩离层注浆减损技术、采复一体化技术、土壤改良与植物修复技术、采煤沉陷区综合修复技术等，实现采煤同时兼顾对地下水、瓦斯、矸石等资源的合理利用与地表建筑及生态环境的保护。分析认为，采动裂隙多种方法综合运用、力学演化机制及量化描述、深部多物理场耦合、探索新应用领域及控制研究、厘清采动损伤科学内涵及评价方法、明晰矿区生态修复的科学理念、构建采动损伤与生态保护相协调智能化调控系统等将是未来亟需研究的关键科学问题。
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    煤炭科学技术
    2022年第01期
    716
    2896
  • 急倾斜煤层开采技术现状与流态化开采构想

    作者(Author)： 王家臣, 杨胜利, 刘淑琴, 刘金昌, 张锦旺

    摘要：急倾斜煤层开采难度大，研发新的安全、高效、绿色开采方法迫切。总结分析了目前急倾斜厚煤层开采常用的水平分段综放、走向长壁综采和走向长壁综放三种技术现状，针对水平分段综放技术还需要在采放工艺、合理分段高度、顶煤冒放性与端头放煤、智能开采等几个方面进行深入研究，以进一步提高顶煤采出率和开采效率；走向长壁综采技术还需继续研究工作面布置、设备的防倒防滑与开采工艺等问题；走向长壁综放技术需要科学合理地利用放煤规律并制定合理的采放工艺，以提高工作面支架稳定性和顶煤采出率。根据急倾斜煤层的赋存特点，提出了现代煤炭地下气化开采技术、新式水力采煤技术两种流态化开采技术构想。以创造有效气流运动、理想反应强度及最高能量利用效率为思想，提出了针对急倾斜煤层的两种气化炉型：单气化面线性开采气化炉和双气化面U型地下气化炉，总结了急倾斜煤层气化开采仍需深入研究的关键技术，包括气化过程的控制与强化、气化反应空间管理、气化工作面探测技术、地下水污染防治与控制。针对煤层厚度较大但不能进行水平分段开采的急倾斜煤层，可尝试水力开采并提出了该种条件下水力机械化开采的巷道布置构想；在厚度较小的急倾斜煤层中，可探索类似于煤炭地下气化的流态化开采技术以实现不掘进巷道和井下无人的远程水力采煤，是未来难采急倾斜煤层流态化开采的重要研究方向。
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    煤炭科学技术
    2022年第01期
    771
    1899
  • 大倾角走向长壁伪俯斜采场支架稳定性分析

    作者(Author)： 伍永平, 杨玉冰, 王同, 王红伟, 田双奇, 冯坤

    摘要：大倾角伪俯斜工作面安全高效开采的基础是对“支架－围岩”系统的稳定性控制，受工作面矸石非均匀充填及倾角影响，“支架－围岩” 系统稳定性控制困难。以某矿3132工作面为研究背景，采用物理相似模拟实验与理论分析相结合的方法，研究了大倾角煤层伪俯斜采场垮落矸石充填时空演化规律，及其影响下的“支架－围岩”系统相互作用关系，建立了支架力学模型，确定了工作面伪斜角和矸石作用力对支架临界阻力的影响。结果表明：伪俯斜采场矸石滑移充填经历初步充填下部区域→矸石倾向下滑→充填凹陷区域3个阶段；采空区充填体接顶区长度随煤层倾角、直接顶厚度和工作面长度的增大而增大，随伪俯斜角和采高的增大而减小，邻空区长度随煤层倾角、采高和工作面长度的增大而增大，随伪俯斜角和直接顶厚度的增大而减小，矸石的非对称堆积形态改变了顶板的受力条件与破断特征，支架受载呈现明显非对称性和区域性特征；伪俯斜采场垮落矸石对支架尾部频繁产生冲击作用和接触作用，防止支架下滑和转动失稳的临界阻力随着矸石作用力的增大而增大，随着工作面伪斜角的增大而减小，工作面中、下部区域的支架比上部区域支架需要更大的支撑阻力抵抗矸石的影响；工作面现场监测结果验证了理论模型的合理性。研究结果对现场工程实践具有一定的理论指导意义。
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    煤炭科学技术
    2022年第01期
    553
    736
  • 煤岩弹性变形能的表征物理模型及实测方法

    作者(Author)： 齐庆新, 李海涛, 郑伟钰, 杜伟升, 杨冠宇, 李晓鹏

    摘要：现有冲击倾向性测试结果常表现出与冲击地压事故互为不充分不必要条件的关系，对于工程的参考价值有待进一步提高。为此，从冲击倾向性描述弹性能的本质出发，构建了从功能上能够还原弹性能积聚与释放的统计损伤物理模型，从基本物理行为的角度对应力－应变曲线的升降趋势，以及加载过程中能量的积聚与耗散进行了研究。结果表明：外载做功和能量释放贯穿加载全过程，目前以应力－应变曲线峰前、峰后段的相关特征分别描述弹性能积聚和耗散的方式能够简化计算，但未能反应真实的力学行为，基于物理模型进一步指出，试件的变形势能增量ΔＷti本质上是当前时刻试件中仍具承载能力结构新增的变形能ΔＷ′ti与该时刻破断的承载结构所释放变形能ΔＷ″ti之差，而ΔＷ′ti在描述弹性能方面更具合理性，并给出了该指标基于荷载－时间曲线和声发射的实测计算路径，为获得更为准确的弹性能描述做出了有益探索。
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    煤炭科学技术
    2022年第01期
    777
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