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《煤炭科学技术》2021年最受关注论文TOP30

来源：煤炭科学技术

《煤炭科学技术》2021年最受关注论文TOP30论文推荐！编辑部根据中国知网最新被引和下载数据，整理出30篇热点论文，欢迎各位学者关注！（注：数据整理于2022-10-10）

行业视野: 高被引
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专家; 30篇
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煤矿巷道支护与加固材料的发展及展望

作者(Author)：康红普

摘要：我国煤矿巷道支护与加固方法主要有4种形式，包括棚式支架、支柱、砌碹支护、喷射混凝土及巷道用液压支架等围岩表面支护型；锚杆与锚索围岩锚固型；注浆加固围岩改性型及联合控制型。系统介绍各种支护材料与构件的力学特性，注浆加固及充填材料的物理力学性能，分析其支护加固效果及适用条件。指出我国煤矿已形成了包括金属材料、非金属材料及复合材料的煤矿巷道支护加固材料体系，实现了从木材到金属的支护材料革命，被动支护到主动支护的技术革命。不仅显著提高了巷道围岩控制效果，而且降低了巷道维护成本，为煤矿实现安全、高效建设与生产提供了可靠的保障。最后，分析了支护加固材料与构件存在的问题，对其未来的发展进行了展望。

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煤炭科学技术

2021年第04期

1557

2329
综采工作面智能感知与智能控制关键技术与应用

作者(Author)：李首滨, 李森, 张守祥, 王峰

摘要：“十三五”期间，我国煤矿开采开始进入了智能化模式，但处于智能开采的初级阶段。首先，对国内外智能开采技术进展进行了分析，重点介绍了澳大利亚的智能煤矿建设和北京天地玛珂电液控制系统有限公司的无人化综采工作面技术进展。其次，按照智能感知和智能控制2个环节总结了国内智能开采行业的顶层设计。对于智能感知关键技术，建立了智能感知技术体系，攻克了综采装备全方位感知技术和工作面自动找直技术，解决了惯性导航长时间坐标漂移的累积误差增大问题；以物联网推动了围岩透明感知技术，基于多信息融合的煤岩界面识别和超宽带雷达精细测量，具备了一定的超前探测能力和适应煤层地质条件变化能力，高精度三维动态地质模型的动态修正技术；将机器人技术引入到综采工作面感知体系中，通过巡检机器人实现综采工作面生产的快速无缝实时感知；通过对传统VR的建模技术升级，建立了工作面三维实景模型。对于智能控制关键技术，建立了智能控制技术体系，研究了远程监督型控制技术和自主控制技术，利用巡检机器人超前对煤岩界面自动检测和滚筒截割状态的实时识别，实现了智能调高控制、俯仰采控制和推进方向的平滑阶梯多级调整控制，开发了巡检机器人模式下的智能割煤工艺；通过对5G通信系统的协议改进，实现了工作面移动传输上行带宽超过300 Mbps和传输延时小于20 ms 的视频传输性能。保证了综采远程控制的实时性和可靠性。通过智能感知与智能控制的关键技术应用，进行了远程干预型智能控制综采生产、视觉测量煤岩分界、直线度自动测量调直、超宽带雷达探测、真实场景综采工作面三维建模和巡检机器人自主采煤等应用实践。最后提出了尚待解决的理论和关键技术问题：深度超前精确探测理论体系、综采全工艺流程无人化控制理论体系、全矿井无缝覆盖通信定位体系、复杂环境下的目标识别、上窜下滑控制和超前自动移架技术等。

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煤炭科学技术

2021年第04期

955

3176
甲烷气体检测技术及其在煤矿中的应用

作者(Author)：梁运涛, 陈成锋, 田富超, 王敬燕

摘要：瓦斯灾害是制约煤矿安全生产的主要灾害之一，而甲烷是瓦斯的主要成分，因此对甲烷浓度的准确检测对有效预防预警瓦斯灾害意义重大。基于甲烷物理化学性质的差异性特征概述了催化燃烧法、热导法、光干涉法、非分散红外光谱法和可调谐半导体激光光谱法的甲烷检测原理，探讨了不同原理的甲烷检测技术发展现状。在煤矿环境对甲烷检测技术的影响分析基础上，通过煤矿井下技术应用对比研究得出：催化燃烧法利用甲烷可燃性特征，适用于检测体积分数4%以下的甲烷，不适用于氧气浓度过低、甲烷浓度过高或存在含硫气体的井下环境；热导法利用含不同浓度甲烷的空气热导率的不同特征，适用于检测体积分数4%以上的甲烷，不适用于甲烷浓度低、二氧化碳浓度过高等井下环境；光干涉法利用含不同浓度甲烷的空气折射率的不同特征，适用于井下绝大部分环境，但不适用于二氧化碳浓度过高的井下环境；红外光谱法利用甲烷的气体选择性吸收的特征，适用于绝大部分井下环境，其中非分散红外光谱法受水蒸气、烷烃气体干扰，需进行算法优化以减小误差，而可调谐半导体激光光谱受其他气体干扰影响较小，但两者皆需采用补偿算法来减少受温湿度影响引起的误差。最后，对不同原理的甲烷检测方法进行了技术适用性综合对比分析，以期对煤矿甲烷检测技术的应用提供借鉴指导意义。

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煤炭科学技术

2021年第04期

687

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我国采煤沉陷区建筑利用关键技术及其发展方向

作者(Author)：胡炳南, 郭文砚

摘要：采煤沉陷区建筑利用是解决资源城市转型发展用地和沉陷区村庄搬迁选址土地资源短缺难题的重要途径。系统进行采煤沉陷区情况调研、城镇建设建筑利用需求分析和工程发展历程回顾总结。归纳采煤沉陷区建筑利用关键技术，首先凝练提出采空区精准勘察的多种物探勘察、钻探勘察、钻孔彩色电视和三维激光扫描等技术，并给出了５种物探方法适用条件；通过整体分析评价技术中采动空间和采动时间稳定性问题，并基于场地稳定性、地基稳定性评价判据提出了工程建设５种（不适宜作地基的区域、暂不适宜作地基的区域、要求井下采空区处理的区域、可作地基的区域和推荐作地基的区域）适宜性分类；总结列出采空区加固治理与地面建筑抗变形结构设计的井上下措施及其关键技术；最后，针对采煤沉陷区城镇建设中建筑利用技术难题和不足，提出加强采煤沉陷区城镇建设和建筑利用的空间整体规划统筹引领作用，提升采空区精准勘探和地基加固治理技术装备水平，拓展移动期后采空区残余移动变形时空规律研究，加强采空区与建筑结构变形协同作用机理和效果优化研究，加强建设场地和建（构）筑物监测监控技术装备研发等今后研究发展方向，为推动采煤沉陷区城镇化建设科学研究与工程实践发展提供借鉴和参考。

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煤炭科学技术

2021年第04期

700

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气流床煤气化炉渣特性及综合利用研究进展

作者(Author)：宋瑞领, 蓝天

摘要：我国煤化工技术的快速发展使煤气化炉渣排放量急剧增加。气化炉渣的减量化、资源化、无害化利用已是当前煤化工行业的研究热点。概括了气流床煤气化炉渣的矿物学和物化特性，总结了国内外气化炉渣在建材、污水处理、锅炉掺烧等领域的研究现状，提出了当前气化炉渣利用存在的局限性问题，展望了未来煤气化炉渣利用技术的发展方向。结果表明：气流床煤气化炉渣以无定形物(残碳和玻璃体)为主，少量矿物晶体包括石英、方石英、莫来石、钙长石等；其化学组成主要为SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3等，与煤燃烧后灰化学组成相似，对于液态排渣炉型，由于助溶剂的加入，其CaO质量分数＞10%。气化炉渣SiO2、Fe2O3、Al2O3含量低(部分气化渣三者总相对质量分数小于60%)，残碳、全水质量分数高(湿排气化细渣残碳高达30%，全水60%)、成分不稳定，是制约其资源化利用的主要因素。气化炉渣的利用存在领域窄、附加值低、产品质量差、掺量少、缺乏相关标准和技术规范等问题。目前，建材化、循环流化床锅炉掺烧是气化炉渣的主要利用途径，烧结陶粒和作为吸附剂处理废气、废水是其高附加值综合利用途径。气化炉渣资源化利用研究应以适合的脱水技术、残碳和灰分的高效分离、残碳与玻璃体的分级利用为突破，应因地制宜，寻求气化炉渣高附加值与大规模消纳相结合、适合市场的综合利用方案。

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煤炭科学技术

2021年第04期

423

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ZYWL-4000SY型遥控钻机设计及关键技术研究

作者(Author)：张始斋, 王庆文

摘要：针对煤矿井下钻探工作环境恶劣，工人劳动强度大，容易发生安全事故的情况，设计开发了ZYWL-4000SY型遥控钻机，介绍了该钻机的总体方案，简述了钻机的基本性能参数和主要结构特点，并结合井下钻进施工的流程，详细论述了钻机的液压系统、自适应钻进技术及关键零部件的优化设计等关键技术问题。通过智能防卡钻技术，降低了钻进作业中因地压、瓦斯压力突变导致的抱钻等事故发生的概率，提高了接、卸扣过程中电控比例电磁阀的控制精度及增设溢流系统，满足了动力头钻进与旋转速度的匹配需求，使主动钻杆使用寿命延长2倍以上。通过四关节机械手实现了将钻杆箱中的钻杆准确运送至双夹持器，并与主动钻杆轴线保持一致，为接扣做好准备；并将夹持器卸完扣的钻杆准确送回至钻杆箱，代替人工操作。钻杆箱作为钻杆的盛放系统，与机械手配合实现了打钻和卸钻的完整结合，为钻机连续性工作提供了保障。通过对现场生产应用案例分析证明，遥控钻机可以通过机械手代替工人进行上下钻杆工作，实现一键自动化打钻卸钻，有效降低了工人的劳动强度，实现减人增效；钻机通过防卡钻程序控制钻进过程，有效避免卡钻事故的发生；通过遥控无线操作，避免施工过程中工人与钻机的接触，提高了钻机的安全系数。

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煤炭科学技术

2021年第03期

446

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复杂水文地质条件下矿井水害综合防治技术研究

作者(Author)：张耀辉, 熊祖强, 李西凡, 王䶮

摘要：针对大石河通过导水通道引起矿井采空区积水增加的现状，为了解决采空区积水引起的煤矿安全生产问题，在掌握矿井水文地质条件的基础上，分析了矿井涌水增加的原因及地表水对矿井的危害，并利用多功能注浆材料采用地面帷幕注浆和煤柱加固的方法对导水通道封堵和提高煤柱防水能力，消除由于地表水引起的矿井突水隐患。在施工过程中优化施工工艺和设备，并采用瞬变电磁和钻孔窥视检验治理效果。研究结果表明：地表水与小煤窑采空区沟通，形成持续高压水，严重影响工作面安全回采。根据工程需要研发了多功能注浆材料，该材料能够适用水灰比（6.0～0.8）∶1.0，凝结时间为4～41 min，抗压强度为0.84～18.70 MPa，且可通过调节水灰比满足不同施工需求，帷幕注浆和煤柱加固的综合治理方法可在阻断导水通道的基础上加固煤体，提高煤柱防水能力，防止突水事故的发生。对比帷幕注浆加固前后瞬变电磁探测结果发现，加固区域电阻率大幅提高，视电阻率由5 Ω·m提高至40 Ω·m，富含水区范围缩小，钻孔窥视结果表明注浆加固能够较好加固破碎煤体，浆液能够填充煤体裂隙，胶结情况良好，通过注浆加固消除了矿井突水隐患，保证了工作面安全回采。

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煤炭科学技术

2021年第03期

255

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工作面顶板灾害类型、监测与防治技术体系

作者(Author)：徐刚 , 黄志增, 范志忠, 卢振龙, 张震, 薛吉胜, 王传朋, 王元杰, 陈法兵, 李岩, 刘前进, 李正杰, 苏波, 李春睿, 张春会

摘要：长期以来顶板灾害在我国煤矿灾害事故中发生起数和死亡人数始终占据首位，是困扰煤矿安全生产的主要难题。开展顶板岩性、矿压显现特征和顶板灾害案例统计分析，结果表明：我国回采工作面顶板灾害主要表现为片帮冒顶、顶板大面积突然垮落和大面积切顶压架3种类型。系统分析了各类型顶板灾害的发生特点及致灾原因：片帮冒顶多发生于松软煤岩体，采煤方法不合理及工作面管理不当的工作面；顶板大面积突然垮落一般为坚硬顶板大面积悬顶、瞬时垮落所致；大面积切顶压架主要发生在薄基岩浅埋深工作面或顶板累积下沉量大引起顶板在煤壁处断裂的工作面。针对我国顶板灾害监测与防治，建立了工作面顶板灾害全景监测预警技术架构，即采用微震监测系统监测远场顶板活动，采用矿压监测系统监测近场顶板运动，采用三维激光扫描技术监测煤壁片帮时空演化，通过监测数据系统分析，动态掌握采场围岩的活动规律和支架工况，实现顶板灾害监测预警。提出了工作面开采全过程的顶板灾害综合防治技术体系，在工作面开采前确定合理采煤方法，合理工作面布置，科学开采参数及优化设备选型配套，这是防治顶板灾害的核心技术；在开采过程中保持支架良好的工况辅以顶板弱化技术，进而实现工作面顶板灾害防治。

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煤炭科学技术

2021年第02期

837

2500