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《煤炭科学技术》2020年最受关注论文TOP30

来源：煤炭科学技术

《煤炭科学技术》2020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2022-10-17）

行业视野: 高被引
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关键词; 147位
专家; 30篇
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智慧矿山顶层架构设计及其关键技术

作者(Author)：吴群英, 蒋林, 王国法, 叶鸥, 蒋泽军, 董立红, 郭建军, 符立梅, 史晓楠, 习晓, 薜忠新

摘要：智慧矿山建设目标是在工业互联网技术的基础上，能够完成对矿山“人、机、环”数据进行精准化采集、网络化传输、规范化集成，从而实现可视化展现、自动化操作和智能化服务的矿山智慧体。目前，智慧矿山的建设主要以单一的业务逻辑为基础，较少从数据运营、技术服务和业务逻辑等多方面，深入研究智慧矿山的体系架构问题，难以实现通用性和扩展性较强的智慧矿山建设目标。为解决上述问题，基于已有智慧矿山的基本概念及内涵，在对国内外智慧矿山研究现状分析的基础上，首先提出智慧矿山的基本内涵及其建设原则，并引入数据标准化、网络协同化、系统一体化和技术智能化的建设理念。其次，提出智慧矿山顶层架构体系及其关键技术。该顶层架构体系主要包括智慧矿山总体架构、业务逻辑架构、技术架构和数据架构4个部分，从总体设计、业务分析、技术实现和数据流转的不同角度，可以较为综合和全面的构建智慧矿山。之后，探讨和研究了智慧矿山顶层架构体系建设过程中涉及到的智能控制技术、通信网络技术、三维可视化技术、空间信息技术、大数据分析与挖掘技术、物联网技术、机器学习理论方法、媒体智能技术等关键智能技术。最后，在总结智慧矿山顶层架构设计及关键技术内容的基础上，指出了未来智慧矿山建设过程中需要解决的一些关键理论问题及系统设计、优化问题，为不断完善智慧矿山顶层架构的设计和智慧矿山的深入发展明确了研究方向和实现目标。

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煤炭科学技术

2020年第07期

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智慧矿山数字孪生技术研究综述

作者(Author)：张帆, 葛世荣, 李闯

摘要：煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。数字孪生面向煤炭工业领域的互联互通及智能化应用，发挥连接物理世界和信息世界的桥梁与纽带作用，将在煤炭开采、视频监控、人机交互等方面提供更加实时、智能、高效的服务。面向智慧矿山技术需求，提出了基于数字孪生+5G的智慧矿山建设新思路，将“数字孪生+5G”与AI技术相结合，为实现智慧矿山提供一种创新的方法。首先从智慧矿山建设进展及应用方面存在的问题入手，系统地梳理和分析了当前智慧矿山研究和发展现状，通过研究新一代信息技术与工业技术融合应用，阐述了数字孪生的概念内涵，指出数字孪生是智慧矿山发展的必然趋势并将为智慧矿山赋能；然后针对智慧矿山建设的难点和痛点问题，提出了基于“数字孪生+5G”的智慧矿山体系架构理论，通过构建矿山数字孪生模型（MDTM）实现物理矿山实体与数字矿山孪生体之间的虚实映射与实时交互。聚焦智慧矿山建设目标，以智慧矿山系统建设、优化和关键技术为核心，基于矿山信息物理空间的数字孪生和深度学习方法，以实际矿井为原型设计了智能开采的数字孪生一体化方案，构建了全域感知、边缘计算、数据驱动和辅助决策的智慧矿山平台。最后针对智慧矿山的数字孪生应用需求，提出并探讨了数字孪生赋能智慧矿山的关键技术问题，并指出了未来需要实现的关键技术路径。本文旨在通过对智慧矿山的数字孪生技术研究，为数字孪生模型构建、协同控制与交互优化等提供思路，为未来智慧矿山建设与设计提供理论借鉴。

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煤炭科学技术

2020年第07期

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智能化煤矿大数据平台架构及数据处理关键技术研究

作者(Author)：杜毅博, 赵国瑞, 巩师鑫

摘要：随着煤矿智能化技术深度推进，其数据量级及类型均呈爆炸式增长，利用大数据技术针对煤矿多源海量数据进行集成分析与数据价值挖掘，实现动态诊断与辅助决策，成为煤矿智能化的关键。煤矿大数据平台向下实现多源异构感知数据的接入、集成和融合，向上为各种煤矿智能化应用提供数据服务，打通感知数据和数据智能应用之间的屏障，是煤矿智能化运行的基础。本文针对当前煤矿大数据平台建设初级阶段缺乏成熟建设体系的现状，在分析煤矿大数据数据来源、数据特征以及处理要求的基础上，提出由数据接入层、数据存储层、数据资产管理层、数据服务层构成的煤矿大数据集成分析平台技术架构；系统研究数据接入与存储系统，主数据管理系统及数据服务系统等大数据平台关键系统，从而建立大数据平台基础框架，为大数据融合分析处理提供基础数据与资源能力；针对煤矿大数据处理要求，研究数据获取与数据标准管理，提出基于位号的煤矿数据编码标准，实现煤矿数据标准化管理，并在此基础上研究数据集成与数据治理技术与数据可视化技术，实现数据全生命周期管理；研究提出基于循环神经网络的数据预测及基于知识工程的态势感知与推理等基于人工智能的处理算法实现数据纵向和横向的智能化分析。以陕煤张家峁煤矿及延长石油巴拉素煤矿为代表进行大数据平台建设与工程实践，为建设智能化煤矿大数据平台，构建煤矿数据生态提供技术参考。

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煤炭科学技术

2020年第07期

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基于双目视觉技术的煤矿救援机器人研究进展

作者(Author)：翟国栋, 张文涛, 岳中文, 潘涛, 胡文渊, 卢杏浩

摘要：针对煤矿事故后的环境探测和紧急救援任务，研发和使用煤矿救援机器人是提高救援效率和降低救援危险系数的关键途径，而双目视觉技术是煤矿救援机器人获取事故现场信息和实现自主避障及路径规划的前提。首先，基于双目视觉技术的实现流程，介绍了视觉测距的数学原理。归纳了目前摄像机标定领域的代表性方法，包括传统标定方法、主动视觉标定方法和自标定方法。阐述了立体视觉匹配中全局匹配算法、局部匹配算法和亚全局匹配算法的最新研究成果，并比较了3类匹配算法的优缺点。然后，在近十年煤矿救援机器人研究文献的基础上，回顾了双目视觉技术在煤矿救援机器人中的应用和发展情况。结果表明，研究范围主要涵盖立体视觉匹配算法、模式分类与识别、视觉测量与3维重建、组合测量与定位、视觉伺服控制和基于虚拟现实技术的视觉算法仿真等方面。最后，根据煤矿非结构化环境的高动态和强干扰特点，总结了运动模糊和镜头污染、超广角镜头的非线性大幅畸变、弱/零照度条件等3项煤矿救援机器人双目视觉现场应用所面临的技术难题。根据煤矿救援机器人双目视觉的大视场、高精度、自适应感知等要求，提出了包括多自由度测量、多传感器信息融合、基于主动视觉的自适应感知等在内的3项未来发展建议。

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2020年第07期

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基于5G技术的煤矿智能化开采关键技术探索

作者(Author)：范京道, 闫振国, 李川

摘要：5G的到来，极大地促进了云计算、大数据和人工智能等技术的深度融合，成为包括煤矿智能化开采在内的各行各业升级转型的关键基础设施，必将推动煤矿智能化开采技术的创新与变革。首先阐述了煤矿智能化开采的发展历程，总结了相关的政策支持和技术发展态势，系统分析了智能化开采技术在应用推广过程中存在的8方面亟待解决的问题；并从宏观角度分析凝练了技术方面的制约因素，提出以5G技术为核心汇聚而成的技术生态必将成为解决上述问题的一种有效手段。其次，深入研究了通信技术和煤矿开采技术之间的关系，分析了5G技术在智能化开采中的特点和优势，构建了智能化开采核心技术与5G技术生态关联矩阵，指出了5G大带宽、泛在万物互联、低时延高可靠、切片技术等特性和技术在煤矿智能化开采发展中的关键支撑作用，阐述了5G生态在煤矿智能化开采中的重要性，并展望了随着5G技术生态的不断成熟，煤矿智能化开采将探索衍生出的一些高效关键技术和生产管理模式。最后，从多个方面探索了5G技术在智能化开采中的关键应用，包括：系统计算分析管控模式、4D-GIS透明地质和实时推演、工作面自动找直、视频驱动的智能化开采、井下环境感知等。最后针对煤矿智能化开采提出了一种基于5G技术的解决方案以供探讨。

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煤炭科学技术

2020年第07期

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薄煤层智能开采技术研究现状与进展

作者(Author)：袁永, 屠世浩, 陈忠顺, 张村, 王沉, 王文苗

摘要：　　薄煤层占我国煤炭总储量的20%，受狭小采掘空间等特殊条件制约，薄煤层开采效益差、智能化水平低，产量仅占煤炭总产量的10%。　　基于薄煤层多样性赋存条件和提高工作面单产、卸压效果与采出率的不同开采需求，将薄煤层开采的技术需求分为3类：薄煤层长壁智能化综采、薄煤层保护层智能化开采和薄煤层高采出率开采技术。　　系统分析了我国薄煤层矿井开采设计、长壁综采装备、智能化开采技术、半煤岩巷道掘进和极薄煤层开采技术等方面的研究现状，详细介绍了3类薄煤层开采技术的研究进展，具体包括：　　①在长壁综采工作面智能化方面，提出了放大采区(面)尺寸、降低采掘高度的立体化设计方法，开发了薄煤层开采方法、设备配套等辅助决策专家系统，研制了大功率、矮机身半煤岩快速掘进机及其支护机具和矮型化超长综采工作面成套装备，研发了“基于煤层条件精准探测预设割煤轨迹+三机协同控制+视频监控”的智能化开采技术;　　②在高瓦斯薄煤层保护层智能化开采方面，揭示了卸压开采的应力-损伤-渗流耦合作用机制，提出了长壁面极限卸压采厚与钻采面卸压增透合理参数确定方法，研发了基于瓦斯浓度调控的智能割煤技术;　　③在提高薄煤层采出率方面，研发极薄煤层的长壁综采自动化技术和五钻头自动换钻螺旋钻采煤机，开发了不同种类的薄煤层沿空留巷技术。　　提高薄煤层采掘装备的适应性和控制精度，构建智能开采与灾害防控一体化理论与技术将是薄煤层智能开采技术的研究方向。

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煤炭科学技术

2020年第05期

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软弱破碎顶板巷道围岩变形机理及控制技术

作者(Author)：孙广京, 王平, 冯涛, 余伟健, 尹中凯, 蒋运良, 刘海, 李立新

摘要：针对软弱破碎顶板巷道支护困难的问题，通过现场调查和钻孔探测发现软弱破碎顶板巷道围岩具有自稳平衡拱结构，但极不稳定，在扰动作用下表现为局部到整体的连锁失稳特征。现场取样进行试验，发现顶板破碎岩块强度低，帮部煤块裂隙发育、底板泥岩软弱是造成巷道全断面变形失稳的主要原因。原支护棚架架型不合理、接顶效果差、支护缺乏整体性以及支护系统不能协调变形是导致巷道失稳的直接原因。进一步试验表明，该巷道的软弱破碎岩样在侧限约束条件下压实后具有较高的承载能力，在无侧限约束条件下则难以自稳。掺入一定水泥进行胶结后形成的弱胶结岩体，其稳定性和承载能力有明显提高。结合普氏自然平衡拱理论和“类双曲线”模型，构建了软弱破碎顶板巷道围岩“抛物线-半双曲线”破碎边界扩张模型，发现软弱破碎顶板载荷呈指数形式增长，当帮部煤体不稳定时顶板载荷急剧增加，而底鼓是造成帮部失稳的重要因素。因此，提出了强力控制软弱破碎顶板，强化约束帮部煤体，加强隔水预防巷道底鼓的控制原理和“控顶先固帮，固帮先护底”的支护原则。针对州景煤矿5305工作面的实际情况提出了“双层金属网+喷射混凝土+预支撑囧形棚架+可缩性纵向连接器”的组合控制技术，经初步的现场工程实践，取得了较好的支护效果。

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煤炭科学技术

2020年第05期

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关于煤炭工业绿色发展战略的若干思考——基于生态修复视角

作者(Author)：胡振琪, 肖武

摘要：煤炭工业正面临着前所未有的环境压力。在生态文明建设、绿色发展已经成为国家战略的新形势下，作为我国主要能源的煤炭工业一定要走绿色发展的道路。从煤炭开采对环境影响的不可避免性和严峻性以及国家绿色发展战略要求的紧迫性等方面阐述了煤炭工业绿色发展的必要性和紧迫性。从主动履行生态修复义务、全生命周期生态修复、开采与环境保护协同发展、边采边复、差异化治理、清洁循环利用和创新发展等方面提出了煤炭工业绿色发展战略的几点思考。认为主动履行生态修复义务是绿色矿山建设的前提，贯穿地质勘探、矿山设计、矿山生产、闭矿4个阶段的煤炭资源开发全生命周期生态修复是实现整体保护系统修复的基础，采复一体化与差异化的治理战略是确保绿色矿山高效建设的保障，清洁利用与创新发展是绿色矿山建设与可持续发展的动力。建议将企业主动履行生态修复和实施绿色开采作为衡量矿山是否是绿色矿山的2大核心指标；全生命周期生态修复、边采边复和差异化治理作为绿色发展的核心战略；以协同发展、创新发展作为绿色发展的核心理念。在矿山设计与生产计划中增加生态修复与绿色开采内容作为当前绿色发展迫切要解决的问题。

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煤炭科学技术

2020年第04期

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