2022封面文章（《煤炭学报》）_中国煤炭行业知识服务平台

2022封面文章（《煤炭学报》）

来源：《煤炭学报》

《煤炭学报》创刊于1964年，月刊，是由中国科学技术协会主管，中国煤炭学会主办，煤炭科学研究总院承办的面向国内外发行的煤炭科学技术方面的综合性学术刊物。目前被Ei、Scopus、CSCD、CSTPCD等国内外20多种重要数据库收录，核心总被引频次、核心影响因子、综合评价总分等期刊主要期刊引证指标稳居能源科学综合类学科第1位，多次荣获全国“百强报刊” 等国家期刊奖项，持续获得“中国科协精品科技期刊工程项目”资助，2019年入选“中国科技期刊卓越行动计划”。

2022年第1期封面为“中国煤炭学会成立60周年”特刊

2022年第2—3期为“新锐科学家”专题

2022年第4期为“碳中和”专栏

2022年第5期为“煤系战略性金属矿产成矿理论与分布规律”专题

2022年第6期为“我国关闭/废弃矿井资源精准开发利用研究”专题

行业视野: 封面文章
类别; 224个
关键词; 246位
专家; 63篇
论文; 66345IP
点击量; 92390次
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烷基糖苷活性剂对煤体结构改性及甲烷解吸特性的影响

作者(Author)：李树刚, 闫冬洁, 严敏, 白杨, 岳敏

摘要：煤层注水是减缓瓦斯解吸速率、降低煤体采动后瓦斯快速解吸涌出的有效方法之一，添加表面活性剂可改变煤体化学结构并增强瓦斯解吸抑制效应。选用典型高瓦斯矿井煤样，配制了不同质量分数烷基糖苷（APG0810）表面活性剂，利用红外光谱仪（FTIR）、顺磁共振波谱仪（EPR）及微电泳仪等，研究了烷基糖苷活性剂对煤体改性前后官能团、自由基及Zeta电位等影响规律，采用接触角测定试验台分析了烷基糖苷表面活性剂对煤体接触角的影响，利用自主研发的外侵溶液抑制甲烷解吸动态试验系统，研究煤样在干燥、注水和注烷基糖苷表面活性剂等条件下甲烷解吸规律。试验结果表明：煤体含氧官能团总量与APG0810质量分数呈指数函数关系，煤样Zeta电位与APG0810质量分数呈负指数函数关系；自由基相对含量（Ng）随APG0810质量分数先增大后趋于平缓，样品中不成对电子摩尔浓度增加4.18倍；煤体接触角与APG0810质量分数呈负指数函数关系，接触角由79.15°降至25.63°，降幅为67.62%；甲烷最大解吸量、解吸速率与APG0810质量分数均呈负指数关系，甲烷解吸量最大降幅为31.59%，最大解吸速率降幅为78.23%；煤体接触角、甲烷最大解吸量、解吸速率与含氧官能团总面积、自由基相对含量呈负相关关系，与Zeta电位呈正相关关系；烷基糖苷活性剂与煤体接触发生物理化学反应，使煤体表面含氧官能团、氢键等增多，煤体表面负电性增加，自由基相对含量增大，接触角减小，改善了煤体润湿特性，从而减缓甲烷解吸速率，以期为预防甲烷超限或煤与瓦斯突出等灾害事故提供依据。

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煤炭学报

2022年第01期

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我国煤与瓦斯突出防治理论技术研究进展与展望

作者(Author)：王恩元, 张国锐, 张超林, 李忠辉

摘要：我国是世界上煤与瓦斯突出灾害最为严重的国家，在突出预防方面进行了大量深入的研究和实践，突出防治取得了较为显著的效果，但近年来突出灾害事故仍时有发生。为了进一步提高深部矿井煤与瓦斯突出防控技术，提升煤矿安全、智能化水平和煤炭安全保障能力，分析了突出发生机理研究进展及现状，阐述了我国煤与瓦斯突出预测及监测预警手段的关键技术，系统总结了防治煤与瓦斯突出的措施及新兴技术。我国在煤与瓦斯突出机理、预测、监测和防治等理论与技术方面取得了系列创新性成果，解决了大量理论和技术难题。但是，随着我国煤矿开采深度的增加，煤矿突出危险性日趋严重复杂。与此同时，国家对煤矿安全生产的要求也越来越高。针对新形势下煤与瓦斯突出防治现状和需求，亟需建立更为适应完善的煤与瓦斯突出防治理论及技术体系。基于此，提出了未来发展趋势及研究展望：在突出机理方面，应加强复杂多变地层及不同构造条件下突出耦合演化机理和定量化表征研究；在突出危险性鉴定方面，需关注低参数突出多发背景下不同区域及类别突出危险性的适应性判定标准研究；在瓦斯参数测试方面，应聚焦精细化定点测量及随钻反演技术的发展；在工作面突出危险性精准探测/预测/监测预警技术方面，应加强物联网、大数据分析及人工智能识别技术在突出危险性综合监测、智能预警方面的研究与应用；在防治方面，应进一步发展煤层突出危险性远程、区域、智能防控技术；在风险隐患管控方面，应深入研究并推广瓦斯灾害风险大数据分析与预警平台，从而全面提高我国瓦斯灾害风险隐患管控能力和瓦斯治理水平。

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煤炭学报

2022年第01期

1687

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瓦斯氛围下煤水固液接触特征

作者(Author)：魏建平, 王洪洋, 司磊磊, 席宇君

摘要：为了探明瓦斯氛围下煤水固液接触机制，搭建了瓦斯氛围下煤水润湿角测试系统，测试了CZ（山西成庄矿无烟煤）及DW（陕西大湾矿烟煤）2种煤样在不同甲烷及氦气压力条件下的润湿角变化，结合煤表面形貌测试、低压CO2吸附试验及XRD试验分析了瓦斯氛围下煤水接触角的变化规律。结果表明，随着气体压力的增加，煤润湿角逐渐增加，但在吸附性气体环境中，煤润湿角增加幅度更为明显，在0～2 MPa，CZ煤样的润湿角由72.99°增加到106.90°，从亲水性润湿过渡为中性润湿，最终转变为疏水性润湿，而DW煤样的润湿角由61.23°增加到85.14°，始终为亲水性润湿。分析认为，煤对甲烷的吸附能力是影响煤润湿角的主要原因。煤吸附甲烷后，在煤表面形成气膜，特别是在高压条件下，煤孔隙中的游离气体也会阻碍水对煤的润湿。而且吸附甲烷后，煤表面自由能降低，表面状态更加稳定，致使润湿性进一步减弱。气液竞争吸附也是影响煤水润湿性减弱的原因之一。进一步的，无烟煤的表面更加粗糙且具有更加发育的微孔结构，致使其具有较高的表面自由能，对甲烷的吸附能力更强，这是造成无烟煤在甲烷氛围下其润湿角变化更为明显的重要因素。此外，煤中矿物质可以影响煤的瓦斯吸附能力及表面润湿特性，也是影响含瓦斯煤润湿角的重要因素。

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煤炭学报

2022年第01期

858

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煤与瓦斯突出冲击气流形成及传播规律

作者(Author)：许江, 程亮, 彭守建, 周斌, 魏仁忠, 杨海林, 李奇贤

摘要：为充分认识煤与瓦斯突出冲击气流的形成机理及其传播特征，基于气-固耦合作用下的煤与瓦斯突出物理模拟试验结果，结合气体动力学理论，建立冲击气流的形成及其运移模型，并应用于煤与瓦斯突出冲击气流数值模拟分析。结果表明：煤层瓦斯压力和应力下降过程中皆存在阶段性平稳或回升现象，说明能量的释放是分阶段完成的；煤层应力的变化主要集中在卸压区、应力集中区和过渡区，其中，最大主应力的下降量和下降百分比皆高于最小主应力；当煤层瓦斯压力为2.0 MPa时，巷道内冲击气流速度可超过300 m/s，煤粉流速度受气体曳力带动可达70 m/s；冲击气流速度远大于煤粉流速度，存在气流先行煤粉滞后的现象，由此将煤与瓦斯突出过程划分为单相气流阶段和煤-瓦斯两相流阶段；巷道断面冲击力呈现出不均匀的分布特征，其部分区域出现了冲击力陡增现象；随距离的增加，强冲击力有从断面中心向外部扩展的趋势；冲击气流的流动状态与煤层瓦斯压力、突出孔洞形貌特征有直接关联；冲击气流呈射流状，在射流中会周期性地出现膨胀波区和压缩波区，同时，射流截面会出现周期性的先扩大后缩小现象，从而导致射流边界上下起伏呈波纹状；在冲击气流运移过程中通过其速度演化可划分出高速射流区、平稳运移区和回流区，回流区内存在旋涡；冲击气流受膨胀-压缩波系的影响分别会在巷道内形成楔形真空区和锥形压缩区，其静压分别处于负压状态和正压状态。

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煤炭学报

2022年第01期

937

868
改性高岭土抑爆剂对瓦斯煤尘复合爆炸压力的影响

作者(Author)：余明高, 贺涛, 李海涛, 郑凯

摘要：瓦斯煤尘复合爆炸严重影响了煤矿的安全生产，造成了大量的生产损失与人员伤亡。研发能应用在煤矿中高湿低温等复杂环境中的抑爆剂成为了研究的难点与热点。为研发出新型改性高岭土瓦斯煤尘抑爆剂，通过插层改性的方法制备了3种改性高岭土抑爆剂，采用热重分析、扫描电镜和红外光谱分析对样品的热稳定性、表面结构以及官能团变化进行了研究。选用重庆南桐煤样，通过标准筛对煤样进行筛分，通过粒径扫描与扫描电镜观测了煤粉的粒径分布与表面形貌。使用20 L球型爆炸系统对抑制剂抑制瓦斯煤尘爆炸的特性进行了研究，探究改性后高岭土对爆炸最大压力、最大压力上升速率及爆炸峰值时间等爆炸特征参数的影响；基于粉体表征结果及抑爆数据对改性高岭土抑制作用下的瓦斯煤尘爆炸的抑爆机理进行了分析。结果表明：改性高岭土抑爆剂兼具高岭土及插层粒子的双重抑爆效果，改善了高岭土的团聚现象，同时氨基磺酸铵粒子提升了高岭土的热解与抑爆性能。对瓦斯煤尘复合爆炸的抑制性能明显优于改性前粉体，且抑爆效果随着抑制剂质量浓度增加而增大，存在临界质量浓度，试验表明，当改性高岭土与煤尘比例为2∶3，且质量浓度为0.175 g/L时，最大爆炸压力的降幅达到了32.6%，爆炸峰值时间延缓了0.45 s，展现出最佳的抑爆效果。

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煤炭学报

2022年第01期

694

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鄂尔多斯盆地巨厚白垩系下煤层开采突泥溃砂物源及成灾模式

作者(Author)：李文平, 朱厅恩, 王启庆, 杨玉茹, 杨志

摘要：鄂尔多斯盆地是我国煤炭储量最大、煤质优良的富煤区，盆地腹部为厚度达数百米至上千米的巨厚白垩系含水砂岩层覆盖。近年来，随着盆地周边煤炭开采逐渐向腹地延伸，巨厚白垩系覆盖区侏罗系煤炭开采的一些矿井，发生了严重的突泥溃砂事故，给煤炭安全开采造成严重威胁。通过地质理论分析和区域露头地质调查，认为白垩系底部与中侏罗系顶部接触带(K1/J2)存在古风化壳，具备突泥溃砂的地质组成条件。进一步测试分析了古风化壳岩体结构、物质组成、粒度组成、水理性质，进行了点荷载强度试验和原位大型剪切试验；表明古风化壳岩性以泥质砂岩、泥岩为主，岩体结构在垂向上具有全风化土壤层、强风化碎石层、中-弱风化裂隙块石层的分带特征，天然状态下粒度组成以角砾为主，浸水后泥砂颗粒含量明显增大，遇水存在不同程度的泥化、崩解、碎裂性质，总体属于含泥砂量较高的软弱破碎岩体，岩体强度较低，整体性质与松散泥质砂性土类似，是区域上白垩系覆盖区煤炭开采突泥溃砂的主要物质来源。分析了K1/J2古风化壳下采动突泥溃砂的综合水文工程地质条件，给出了隐伏古风化壳识别方法，提出了K1/J2古风化壳下采动突泥溃砂灾害评价工程地质模型。

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煤炭学报

2022年第01期

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中国煤系气大产业建设战略价值与战略选择

作者(Author)：秦勇, 申建, 史锐

摘要：我国煤系气资源十分丰富，但产业历经30余年建设，2020年地面井产量只占全国天然气总产量的3.07％，发展规模不尽如人意。面向这一困局，中国工程院发起组织了煤层气有效开发建设大产业的战略研讨。笔者借此契机，放眼更为宽广领域，将煤系其他类型天然气一并考虑，在定义煤系气大产业基础上，论证我国建设煤系气大产业的战略价值和可能性，思考目前面临的困难和挑战，提出了突破困局的技术战略选择与保障条件完善建议。类比美国煤层气产业发展历程，认为煤系气大产业形成标志在于2个方面：一是年产量>300亿m3；二是对全国天然气年总产量贡献>4.5％。建设煤系气大产业具有三大战略价值：① 煤系气大产业是国家天然气安全保障基石之一；② 煤系气有效开发将持续助力我国主体能源产业健康发展；③ 煤系气规模性代煤将助力国家“双碳”目标得以实现。我国具有建设煤系气大产业的可行基础，包括强大的国家需求驱动、雄厚的资源基础、扎实的产业布局以及宽广的科技储备4个方面。我国实现煤系气有效开发进而建设大产业仍然面临5方面困难和挑战，即：业内外对煤层气产业发展缺乏耐心，单井产量倍增目标总体上仍未实现，对煤层气探明储量动用率关注不够，新领域新方向探索力度不足，不同类型煤系气矿业权单置。分析认为，发展适用性技术是高效低成本开发我国不同地质条件煤系气资源的惟一途径，机制创新是产业快速发展的保障基础。建议针对5个方面关键技术持续攻关，包括煤矿井下瓦斯低成本高效抽采、老区煤层气井改造与增储提产、深部煤系气优质储层评价与开发、薄互层煤系气勘探与有序开发以及煤炭地下气化-煤系气联采。认为保障条件建设的关键在于2个方面：一是持续组织实施煤系气国家科技重大计划，助推大产业尽快形成；二是先行先试煤系气矿业权合一，激励煤系气资源潜力最大限度释放。

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煤矿巷道快速掘进的“长掘长探”技术

作者(Author)：程建远, 陆自清, 蒋必辞, 李鹏, 王盼

摘要：煤矿巷道掘进效率低是造成采掘失调的主要原因，而掘进巷道超前探测距离短、精度低，且与巷道掘进存在施工时间、作业空间和探测环境上的矛盾，是导致掘进效率偏低的地质因素，常规的“短掘短探”技术已经不能适应巷道快速掘进对长距离、高精度地质超前探测的技术需求。“长掘长探”的工作模式是以煤矿井下千米定向钻机施工的主孔与分支孔为基础，实现对掘进巷道前方煤层赋存形态、隐蔽致灾地质因素的长距离探查；在定向长钻孔中采用钻孔瞬变电磁、钻孔地质雷达和方位自然伽马等孔中物探新技术，对钻孔径向30 m范围的地质构造、富水异常区进行探测，满足了快速掘进巷道前方长距离、高精度、全方位构造探测和隐患排查的地质需求。工程实践表明：基于“定向长钻孔+孔中物探”的“长掘长探”技术，实现了沿掘进巷道方向的“长距离”探测、巷道周围近距离高精度探测，为巷道安全、快速掘进提供了地质依据；同时，“长掘长探”技术能够满足井下探放水防治水细则的要求，解决了超前探测与快速掘进在施工时间、作业空间和探测环境上的冲突，有助于提高巷道快速掘进的有效时间，具有较好的技术适应性和推广价值，将为今后煤矿巷道快速掘进的高精度长距离超前探测提供可靠的地质保障。

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1659

1987