《煤炭科学技术》“创刊五十周年”纪念专辑（上、下辑）

《煤炭科学技术》创刊于1973年，这50年是我国煤炭行业起步、加速、稳定发展的50年，也是我国煤炭科学技术持续发展的50年。《煤炭科学技术》见证了我国煤炭工业从人工采煤、炮采、普采到综采的具有里程碑意义的技术革命。

在1973年2月至2023年1月这50年间，《煤炭科学技术》共出版了50卷580期，刊登了煤田地质与勘探、煤矿开采、矿山测量、矿井建设、煤矿安全、煤矿机电与自动化、煤矿信息化、煤炭加工与利用、煤矿环境保护等专业的学术性或技术性论文共计18100余篇，营造了百花齐放、百家争鸣的学术氛围。

50年披荆斩棘，50年砥砺奋进。《在全国奋力建设世界一流科技期刊目标的推动下，《煤炭科学技术》将继续肩负起时代赋予的使命和任务，坚持守正创新，重点报道煤炭领域及相关交叉学科领域的前沿和先进实用性成果，引导社会重新认识煤炭行业、煤炭科学家和煤炭高科技创新贡献，向全世界讲好中国煤炭故事，提升我国在世界能源与矿业领域的科技话语权，助力实现中国科技期刊强国梦。（引自王国法，杜毅博，徐亚军，等：中国煤炭开采技术及装备 50 年发展与创新实践——纪念《煤炭科学技术》创刊五十周年）

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《煤炭科学技术》2023年第2期封面

作者(Author)：《煤炭科学技术》

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2023年第02期

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《煤炭科学技术》2023年第2期目次

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国能神东煤炭集团重大科技创新成果与实践

作者(Author)：罗文

摘要：国能神东煤炭集团有限责任公司（以下简称“神东公司”）是国家能源集团的骨干煤炭生产企业，在煤炭安全高效开采、国产高端装备制造、智能化矿井建设、安全管理模式创新与绿色低碳创新等方面取得了显著成就，引领了全国煤炭企业的科技创新，在综采采高、矿井人均工效、矿井长周期安全管理与亿吨矿区管控中心建设等方面创造了多个世界第一。系统介绍了神东公司在科技管理、创新平台、协同创新、人才队伍、知识产权、标准体系与科技成果等方面的进展，总结了神东公司创新驱动体系及螺旋加速上升的科技创新通道。在采掘技术创新与实践方面，梳理了一次采全高综采采高从 6.3 m 逐步提高到 8.8 m 的技术突破，介绍了浅埋坚硬特厚煤层上分层综采下分层综放的采煤工艺，梳理了薄煤层等高开采关键装备、技术及面临的技术问题，分析了短壁机械化全部垮落法的技术适应性及无煤柱开采方法的技术实践；介绍了快速智能掘进成套系统及掘锚一体化关键技术，提高了掘进效率，解决了“采掘失衡”的矛盾。在国产高端装备研发与应用方面，介绍了神东公司在世界首个 8.8 m 超大采高综采工作面装备配套方面取得的突破性成果，分析了国内首套纯水液压支架面临的技术难点与创新途径，解析了6000m可伸缩单点驱动带式输送机在整机降阻、张紧控制与智能变频驱动等技术方面的突破，总结了研发世界首套双百吨重载搬运车突破技术障碍的经验，列举了把新能源矿用电动车应用到井下所实现的技术创新。在智能化矿井建设方面，针对采煤工作面智能化面临智能割煤、跟机拉架方面的问题，总结了神东公司在采煤工作面智能化建设过程中实现的技术革新；梳理了智能化选煤厂“从无到有”的拓荒之旅；研究了我国首个国产煤矿井下操作系统——矿鸿的关键技术核心与推广应用价值；解析了我国首个亿吨矿区数字化集中管控平台建设使用的集成技术，介绍了 13 种井下智能机器人创新与实践。在安全管理技术与实践方面，创建了“135”工作法安全风险管控管理体系，实现了千万吨矿井超长的安全生产周期；搭建了神东公司矿压控制体系与矿压动态高效预警智能云平台，形成了神东矿区特有的矿压控制技术体系；介绍了水、火和瓦斯灾害防治技术体系，保障了神东公司安全管理体系的建设。在绿色生态建设方面，介绍了神东公司在煤炭绿色发展和技术创新中的成就，阐述了在开展生态矿井、绿色矿山与清洁煤炭方面的技术实践，在贯彻黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略方面，介绍了神东先行示范区。通过对神东公司科技创新体系和创新成果的总结，探讨了煤矿未来科技发展思路，明确了其在科技创新体系与重大科技攻关方面的发展方向。

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综放工作面顶板灾害类型和发生机制及防治技术

作者(Author)：徐刚, 张春会, 张震, 刘晓刚, 冯彦军, 蔺星宇, 马镕山, 刘前进, 李正杰

摘要：综放工作面采出煤层厚度大，上覆岩层活动空间大，易发生顶板事故。为理解综放工作面顶板灾害发生机制，统计分析了部分煤矿综放工作面顶板灾害案例，按顶板条件及灾害特征将综放工作面顶板灾害分为松软顶板大面积切顶压架和坚硬顶板大面积垮落及压架2 类。分别以崔木煤矿和曹家滩煤矿综放工作面为例，分析了2 类顶板灾害发生特点，提出了相应顶板灾害发生机制：松软顶板工作面顶板胶结性弱，支架实际刚度不足致使顶板在煤壁处断裂，破断后易失稳，同时支架支护强度不足，最终导致切顶压架灾害；坚硬顶板工作面顶板整体性好，不易破断，悬顶到一定极限突然破断，对支架造成冲击，若断裂线在煤壁处则极易导致工作面切顶压架。结合工程实践，提出了2 类顶板灾害防治技术措施：对于松软顶板综放工作面采取合理提高支架刚度、支护效率以及工作面推进速度，加强预警等手段预防大面积切顶压架灾害；对于坚硬顶板工作面除加强支架管理、合理开采设计等，还需从顶板改性入手，如采用井下区域水力压裂技术弱化顶板，防治顶板大面积垮落和压架灾害。

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大倾角大采高开采支架动载失稳机理及控制

作者(Author)：解盘石, 吴少港, 罗生虎, 伍永平, 陈建杰

摘要：动载下支架（群）稳定性控制是大倾角煤层开采难题之一，以大倾角大采高综采工作面支架为研究对象，采用现场实测、物理模拟、理论分析和数值模拟等研究方法，总结了大倾角大采高坚硬顶板工作面典型动载的特征，分析了支架在多维动载作用下的失稳机理，提出支架动态稳定性控制对策。结果表明：周期来压时大倾角大采高工作面对支架顶梁或掩护梁易产生来压动载，来压时垮落顶板易产生正压冲击型动载和后推冲击型动载，垮落矸石滑滚易造成架间（侧推）动载。给出了不同影响因素下支架下滑和转动基本运动模式及其耦合状态的动力学方程，得出了支架转动（倾倒趋势）和架间作用力随着顶板法向载荷的减小、顶板切向载荷的增大、顶板偏载程度的增大和采高的增大而增大。数值模拟表明：在正压冲击作用下，支架后柱受载大于前柱；后推作用下，立柱底部受载大于中上部；架间作用时，同一支架内上部立柱受载大于下部，上方支架受载大于下方支架，且均具有明显的非对称受载特征。基于研究结论，提出了坚硬顶板超前周期性爆破弱化、降低底板比压、增设双向侧推装置、采用擦顶带压移架等措施，现场实测表明有效降低了动载对支架稳定性的影响。

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弱含水层下软岩巷道“一隔三强”控制原理与技术

作者(Author)：吴拥政, 郭罡业, 汪占领

摘要：针对弱含水层下软岩巷道围岩大变形难控制的问题，以清水营煤矿110207 运输巷为研究对象开展了研究工作。首先，依据现场调查与实测分析了巷道围岩的变形破坏特征，明确该巷道存在“一水三弱”的四大特征：即水与高比例黏土矿物并存、弱锚固基础、弱支护阻力扩散效能、弱围岩承载性能；其次，采用理论分析、数值模拟与现场实测的综合研究方法，揭示了巷道围岩的变形破坏机制，认为弱含水层下软岩巷道围岩变形破坏过程分为初始变形、急速变形与缓慢增长3 个阶段，3个阶段的变形量占比约为10%、30% 与60%，水的存在是导致该类巷道围岩后期变形缓慢增长的重要影响因素；最后，提出了针对该类巷道围岩“一隔三强”的稳定性控制原理与方法，即采取合适的方法隔断水与泥岩的接触通道，强化锚杆（索）锚固基础、强化锚杆（索）预紧力扩散表层与增强巷道围岩自身承载能力，并给出了相应的全断面“锚索+网+注浆+喷浆”的综合控制方案。将该方案付诸实践，现场实测表明：采用新方案后围岩裂隙封闭隔断了水与泥岩之间的接触通道，强化了锚索锚固力、预紧力扩散效能与围岩承载能力。矿压监测结果表明：巷道两帮最大移近量为51.9 mm，顶底板最大移近量为27.8 mm，保证了巷道的正常使用。研究成果较好解决了弱含水层下软岩巷道围岩的大变形问题，可为软岩巷道围岩稳定性控制提供一定的理论与技术参考。

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特厚煤层综放开采邻空动压巷道围岩变形机理及卸压控制

作者(Author)：高玉兵, 王琦, 杨军, 丁维波, 付强, 徐晓鼎

摘要：受工作面采动叠加影响，特厚煤层综放开采邻空动压巷道极易发生冲击地压、巷道大变形等强矿压显现现象，是采掘过程中的重点防控区域。以榆神矿区曹家滩矿井特厚煤层综放开采为工程背景，分析了邻空动压巷道强矿压显现机理，研究了邻空巷道围岩倾向和走向支承压力分布力学机制，提出于邻空巷道进行定向张拉爆破切顶卸压巷道围岩控制，并运用数值模拟及现场试验等方法对该技术的作用效果进行了综合研究。结果表明，特厚煤层综放开采条件下，工作面开采大空间采空区长悬臂结构断裂后形成台阶岩梁块体长度较大，其滑落失稳或关键层失稳均会引发强动压，该动压作用在煤柱上并进一步传递至超前区邻空巷道围岩是造成底鼓大变形的主要原因。于邻空巷道内进行定向切顶卸压后，可减弱本工作面后方采空区顶板与煤柱间的承压，邻空巷道围岩应力向远离巷道方向转移，应力峰值降低，应力范围减小。现场开展了不同切顶方式下的现场工程试验，基于定向张拉爆破的深孔切顶卸压技术可有效减小特厚煤层工作面端头区邻空动压巷道的围岩压力，定向切顶后邻空动压巷道超前支架平均荷载降低11%，巷旁煤柱体应力峰值降低10%，巷内底鼓严重段平均变形减小65%，有效提高了巷道稳定性，为特厚煤层综放开采邻空动压巷道强矿压大变形控制提供了一种有效手段。

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地质异常区域多工作面开采结构演化及冲击地压防治

作者(Author)：张俊文, 董续凯, 柴海涛, 杨磊, 赵善坤, 王黔, 吕玉磊, 贾乐乐, 白俊杰, 郑波, 李小明, 景岩峰

摘要：针对某矿地质异常体区域多工作面开采覆岩空间结构多变、致灾因素复杂现象，以该矿实际地质赋存条件和开采技术条件为工程背景，采用理论分析、数值模拟等方法，研究了地质异常体区域覆岩空间运移结构变化规律和支承压力分布特征，以单层弯曲薄板为例建立了不同开采阶段板的力学模型，揭示了不同开采阶段板结构弯曲能量释放特征，基于结构调控理论提出了减小厚硬岩层垮断跨度的初末采冲击地压防治措施，主要得到以下结论：①随着多工作面依次开采，在地质异常体区域依次经历了“一”字形→“S”形→短“Ω”形→不规则“Ω”形→长“Ω”形→“O”形覆岩空间结构演变，丰富了覆岩空间结构的类型；②受地质异常体影响，多工作面开采过程中承受了更多次的初次来压和“见方”来压，该区域顶板垮断动载扰动与支承压力分布更加复杂多变，容易造成工作面宽煤柱整体失稳性冲击危险；③基于单层弯曲薄板力学模型，得到了不同板结构弯曲能随边长呈指数或线性增大，且相对于固支边，自由边对弯曲能影响更大的结论；④对防冲预卸压及解危措施进行了效果检验，在工作面开采过程中没有出现微震大能量事件且煤体应力维持稳定，结构调控措施基本保障了地质异常体区域多工作面开采初末采冲击地压防治效果。

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