《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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特厚煤层开采坚硬顶板覆岩结构及其演化特征分析

作者(Author)：于斌, 匡铁军, 杨敬轩, 朱卫兵

摘要：特厚煤层开采形成了大空间采场，坚硬顶板断裂扰动波及范围广，工作面来压具有强矿压特征，尤其当煤层顶板“见方”开采期间，采场矿压作用更加强烈。据此，采用现场实测和物理三维相似模拟方法，探讨了特厚煤层开采覆岩扰动高度及坚硬顶板断裂特征。首先基于现场实测研究分析了覆岩破断失稳规律，实测结果表明，特厚煤层开采过程中，煤层顶板存在超前断裂现象。伴随工作面的推进，顶板初始运动主要是围绕断裂线近区基点旋转下沉，滞后工作面一定距离；地表岩移观测结果表明，特厚煤层顶板分层构成顶板群组并产生组合运动，具有层位运动特点，且伴随工作面推进，层位顶板运动存在阶跃现象。基于地表裂缝形态及钻孔多点岩移观测反演，揭示了特厚煤层开采过程中的顶板断裂及运动特征，认为特厚煤层开采覆岩扰动高度大，坚硬顶板断裂具有转向特征，伴随煤层开采推进，由低位顶板层位的横向“O-X”断裂逐渐向高位硬岩的纵向“O-X”断裂转向；特厚煤层坚硬顶板开始发生断裂转向的临界位置即所谓的煤层开采“见方”区，合理解释了工作面开采的“见方”来压现象；高位顶板纵向断裂尺寸大，扰动影响范围广，是诱发采场强矿压的主要因素，确定了特厚煤层采后覆岩“低-中-高”层位结构的合理性，为大空间采场大小周期及强矿压显现的准确解释提供了依据。

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煤炭科学技术

2023年第01期

554

1041
煤岩组合体应力传递与强度特征倾角效应

作者(Author)：伍永平, 闫壮壮, 罗生虎, 汤业鹏, 王同, 曹建利

摘要：大倾角煤层安全高效开采的关键在于对围岩稳定性的有效控制，揭示煤岩组合体采动力学行为倾角效应是大倾角煤层多尺度围岩协同控制的基础。针对煤岩组合体在不同倾角时的层间应力传递、主应力偏转及非均衡变形破坏等力学特征，采用岩石力学试验、数值模拟与理论分析综合互馈的研究手段，分析了煤岩组合体内部主应力展布形态以及变形破坏规律的倾角效应。结果表明：倾角在0°～60°变化时，交界面处的煤岩组合体主应力大小和方向的演化特征分为2类；当层面倾角小于临界倾角α0时，煤岩组合体第1主应力随倾角增大而减小，第3主应力呈“煤减+岩增”的单调演变趋势，主应力方向呈“煤顺+岩逆”的偏转状态；当层面倾角大于临界倾角α0时，煤岩组合体第1主应力随倾角增大而增大，第3主应力变化幅度增大，主应力方向呈“煤逆+岩顺”的偏转状态；煤岩组合体受倾角影响时的2种状态的力学特征不同使得煤岩组合体由“交界面上侧岩体+非交界面部分煤体”转变为“交界面下侧煤体+非交界面部分煤体”的组合破坏模式，即对应于组合体的剪切变形破坏规律向界面处的滑移破坏规律的转变，因而煤岩组合体的强度随倾角增大而降低。研究结果揭示了煤岩组合体应力非均衡传递规律及其破坏机理的倾角效应，对大倾角煤层安全高效开采具有一定的理论参考意义。

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煤炭科学技术

2023年第01期

386

520
西部矿区弱胶结地层工程围岩稳定性控制研究进展

作者(Author)：纪洪广, 孙利辉, 宋朝阳, 张月征, 王九红, 孟志强

摘要：我国西部矿区开采地层主要由侏罗系、白垩系地层构成，该地层岩石总体表现为强度低、胶结性差、易崩解等特性，属于弱胶结岩石。弱胶结地层工程围岩与中东部矿区地层岩石差异性较大，工作面顶板控制、巷道围岩控制等采用传统的控制技术很难有效保障工程的安全性，常出现巷道大变形失稳、工作面压架、突水、溃沙、冲击地压等灾害。通过大量的调研和室内试验，获得弱胶结岩石抗拉、抗压等力学指标远小于中东部矿区同类岩石力学指标，建立了多因素耦合作用下的弱胶结岩石的变异程度评估指标体系，初步获得了典型矿区弱胶结岩石的变异性程度。以红庆河煤矿弱胶结岩石为例，发现了弱胶结岩石在力、水等载荷作用下，具有“类相变”现象，分析了胶结度对类相变现象的影响，给出了弱胶结粗粒砂岩的“类相变”状态特征及其敏感性参数。分析了导致工作面支架压架、突水溃沙灾害发生的覆岩垮落带、断裂带动态发育规律以及巷道围岩大变形规律，推演了弱胶结地层大采高工作面不同开采阶段垮落带动态变化表达式，建立了支架-围岩相互作用模型，给出了工作面来压和非来压期间支架工作阻力；针对弱胶结地层的松散弱特性，提出了巷道围岩双壳加固技术，可为工作面安全开采和巷道围岩控制提供保障。

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煤炭科学技术

2023年第01期

283

437
再论我国沿空留巷技术发展现状及改进建议

作者(Author)：华心祝, 李琛, 刘啸, 郭永建, 祁亚宝, 陈登红

摘要：在2006年发表的《我国沿空留巷支护技术发展现状及改进建议》一文的基础上，总结了21世纪以来我国沿空留巷技术的新发展，包括巷旁充填的施工工艺与方法，由高水、膏体充填发展为柔模墙体及超前柱式支护，使得支护强度和隔绝密闭性有了极大地提升，并且具有了一定柔性以适应顶板的下沉；经过20余年的发展，沿空巷道巷内基本支护具有了高预紧力、高强度、高刚度和大延伸率的特性，能够有效控制巷道围岩的大变形，实现及时主动支护，并普遍辅以单体支柱作为巷内补强支护，进一步保持围岩的稳定性与完整性；统计分析了部分沿空巷道的支护形式及留巷效果，愈发说明了沿空留巷的成功与否是巷旁支护和巷内支护共同作用的结果。介绍了无巷旁充填切顶卸压沿空留巷新技术，包括卸压原理、切顶方法、切顶参数及切顶后巷内的支护方式及其工程应用等。阐述了近年来我国在沿空留巷理论研究方面取得的新成果，包含充填体的切顶阻力和支护阻力，充填体与围岩之间的相互作用关系及受力变形特征，切顶卸压沿空留巷的围岩活动规律及其与支护体之间的相互作用关系等。指出了我国沿空留巷技术在巷旁支护、巷内支护及相关理论研究方面存在的技术问题与科学问题。最后从支护设计、围岩控制、研究方法、技术装备等方面出发，提出了今后我国沿空留巷技术的发展改进建议。

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煤炭科学技术

2023年第01期

1258

1456
回采巷道底鼓演化过程的分布式光纤实测研究

作者(Author)：柴敬, 韩志成, 雷武林, 张丁丁, 马晨阳, 孙凯, 翁明月, 张有志, 丁国利, 郑忠友, 张寅, 韩刚

摘要：随着煤矿开采的深部化和开采设备的大型化，回采巷道底鼓成为制约工作面高效、安全回采的重要问题，揭示回采巷道底鼓的发生规律对巷道底板稳定性控制具有重要意义。在分析回采巷道底板变形破坏特征的基础上，结合巷道底鼓关键特征研究了分布式光纤应变表征方法，并通过钻孔布设分布式传感光缆，以煤矿现场大量实测数据为依据，对工作面回采过程中回采巷道底鼓的发生进行了系统分析。研究结果表明：分布式光纤以一个正应变峰值和一个负应变峰值分别对应底板岩层的离层和挤压的非协调挠曲变形特征，以光纤局部范围受拉对应底板岩层的破碎和挤压膨胀变形特征，破碎特征区光纤的应变增量、增速反映了破碎岩块之间的挤压剧烈程度。将回采巷道底鼓演化过程分为扰动、破坏、卸压隆起3个阶段，指出每个阶段底板岩层破坏特征，确立了各阶段破碎区分布式光纤应变特征值关键信息。研究所得结论为实现巷道围岩大范围分布式光纤监测提供新的思路，对回采巷道底鼓控制具有指导意义。

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煤炭科学技术

2023年第01期

369

480
煤岩电磁辐射理论与技术新进展

作者(Author)：何学秋, 韦梦菡, 宋大钊, 李振雷, 邱黎明, 何生全, MAJID, Khan, 王安虎

摘要：煤炭作为我国重要的基础能源和工业原料，其安全开采是保障国家能源安全、支撑经济社会稳定发展的关键。随着浅部煤炭资源的逐渐枯竭，深部开采逐渐成为我国煤炭资源开发新常态，煤岩动力灾害风险随之攀升，严重制约煤炭安全高效开采，对我国煤炭工业可持续发展造成了恶劣的社会负面影响。准确可靠的监测手段是进行煤岩动力灾害防治的必要前提，地球物理监测预警方法通过感知煤岩变形破坏过程中释放的声、电、磁等物理信号来反演煤岩体的损伤破坏状态，已被广泛应用于煤岩动力灾害预警中。其中电磁辐射监测法具有非接触、无损、实时、前兆性强等优势，适用于矿山信息化智能化发展要求。因此，大力推动电磁辐射监测技术的发展，对于煤岩动力灾害防治具有重要意义，可为智慧矿山建设提供重要的技术支持。围绕试验现象、机理模型、技术方法3个方面对电磁辐射理论与技术研究成果进行综述，回顾了电磁辐射现象的发现过程，分析了电磁辐射信号特征、影响因素、力电耦合效应等煤岩电磁辐射特征规律，根据典型电磁辐射机理模型与应力作用、裂纹扩展过程的相关性进行了分类评述，并对现有煤岩电磁辐射监测预警装备及技术方法进行了简要介绍。在此基础上，详细阐述了近年来在煤岩电磁辐射矢量特性研究、煤岩电磁辐射机理微观尺度验证、煤岩电磁辐射定位技术方面取得的新进展。总结了当前煤岩电磁辐射机理未完全揭示和无法实现孕灾区域定位两大理论与技术研究瓶颈，为未来煤岩电磁辐射理论与技术的发展提出了新目标。

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煤炭科学技术

2023年第01期

1167

565
地质动力区划及其在冲击地压研究中的应用

作者(Author)：张宏伟, 李胜, 韩军, 宋卫华, 兰天伟, 荣海, 付兴, 杨振华

摘要：冲击地压的实质是煤岩体内积聚的弹性变形能突然释放的动力现象，是煤矿重大动力灾害之一。地质动力区划认为现代地质构造运动等内动力作用和构造应力场对矿井动力灾害的孕育、发生和发展过程具有重要影响。地质动力区划主要研究内动力地质作用对人类工程活动影响，在煤矿开采领域主要用于研究现代构造运动影响下的冲击地压等矿井动力灾害问题。辽宁工程技术大学地质动力区划团队根据中国大陆的构造运动和构造形式的特点，在俄罗斯И.М.巴图金娜院士和И.М.佩图霍夫院士创建的以断块构造划分为核心内容的地质动力区划方法基础上，经过30余年的研究和实际应用，对地质动力区划的研究内容进行了广泛拓展，创建了地质动力环境评价方法、煤岩动力系统与能量特征分析方法和矿井动力灾害多因素模式识别方法，开发了岩体应力分析系统和地质动力区划信息管理系统，丰富和深化了地质动力区划理论和方法，开创了地质动力区划研究的全新体系，为冲击地压、煤与瓦斯突出等矿井动力灾害的危险性预测与防治提供了全新的研究方法。笔者介绍了地质动力区划及其在冲击地压研究方面的部分应用成果：(1)基于地质动力区划的煤岩动力系统分析方法，计算确定的系统“损伤区半径上限值”作为冲击地压工作面超前支护范围的参考值，为冲击地压矿井确定超前支护范围提供了依据；计算确定的系统“影响区半径上限值”作为冲击地压矿井工作面开采影响范围参考值，为确定2个采煤工作面之间的距离提供了依据。(2)基于地质动力区划的多因素模式识别方法，在地质动力区划信息管理系统的支持下，实现了冲击地压危险性的分单元精细化预测，为矿井提供了更精确的冲击地压危险性区域空间定位和更准确的冲击地压危险程度预测结果，提高了矿井冲击地压危险性预测的准确性和时效性。地质动力区划在中国的义马、鹤壁、鹤岗、双鸭山等矿区的40多个煤矿的动力灾害危险性预测和防治工作等方面得到了广泛应用。

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煤炭科学技术

2023年第01期

437

445
煤矿冲击地压防治体系中的关键问题探讨

作者(Author)：姜福兴, 张翔, 朱斯陶

摘要：针对我国煤矿冲击地压的防治现状，对煤矿冲击地压防治体系中的几个关键问题进行了探讨，得到以下主要结论：从灾害控制的角度界定了冲击地压与矿震及其相互关系，通过主导力源与煤层-围岩结构的分类组合，提出了32类冲击地压和5类矿震的分类，明确了冲击地压以消除灾害为治理目标，而矿震则需要根据致灾程度分级治理；提出并量化了基础应力影响指数、附加应力影响指数、冲击倾向性影响指数和支护强度影响指数4项冲击危险性评价指标，设计了包含应力条件、冲击倾向性条件和支护条件的冲击危险性多参量耦合评价方法；探讨了震动场、应力场和位移场3级冲击危险监测预警机理，提出了单参量特殊预警与多参量常规预警相结合的预警机制，设计了掘进影响区、回采影响区和不受采掘影响区的分区联合监测方法；根据多元评价指标中降低各因素冲击危险性的要求，提出了“低应力”“低扰动”“低倾向”“强支护”的冲击地压防治路线，设计了基于应力和围岩结构分类的局部卸压和解危措施的组合技术；针对矿震诱发井下冲击地压和地面震动损害的动力灾害，将此类灾害的治理等级划分为预防治理、对症治理和源头治理3级，设计了源头减震、分类治灾、卸压抗震的多级防控技术体系。

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煤炭科学技术

2023年第01期

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