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《煤炭学报》2020年度影响力优秀学术论文

来源：煤炭学报

为繁荣煤炭科技事业，活跃学术气氛，发现优秀人才，鼓励广大煤炭科技工作者把代表性学术成果发表在祖国大地上，《煤炭学报》编辑部根据《<煤炭学报>年度影响力优秀学术论文评选办法》，组织实施了《煤炭学报》2020年度影响力优秀学术论文评选活动。

共有30篇论文入选。

行业视野: 高被引
类别; 144个
关键词; 154位
专家; 30篇
论文; 60198IP
点击量; 48717次
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露天矿边坡稳定性智能评价研究现状、存在问题及对策

作者(Author)：杨天鸿, 王赫, 董鑫, 刘飞跃, 张鹏海, 邓文学

摘要：在收集整理国内外相关资料的基础上，从露天矿边坡稳定性智能感知手段、智能评价预测方法、智能决策技术等方面总结了露天矿边坡稳定性智能评价研究现状，分析露天矿边坡工程的特点，指出当前露天矿边坡稳定性智能评价研究存在的问题，提出“位移时间序列阈值、力学机理分析、案例分析及专家系统诊断”三位一体的边坡稳定性智能评价的学术思路，认为露天矿边坡稳定性智能评价研究发展趋势为:首先，建立边坡灾害案例和多因素多模式智能识别数学模型，采用深度学习和大数据分析方法进行案例类型聚类、要素识别和模式匹配;其次，通过力学机理计算评价，识别隐患区确定滑坡隐患触发因素和条件;然后，基于案例模式匹配结果建立监测预警指标体系和预警阈值，构建案例库知识库和专家系统并实现智能决策;最后以大孤山铁矿西北帮滑坡为例，基于力学计算给出边坡安全系数变化规律，同时结合滑坡案例库的匹配结果，确定现场数据时序曲线指标阈值(位移累积量、位移速率)，从而科学合理的给出预警警情判别结果，通过云平台实现数据分析、现场模型可视化和预警发布及滑坡诊断。该案例初步验证了三位一体边坡稳性智能评价学术思路，为实现露天矿边坡稳定性智能评价提供了有效手段。

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煤炭学报

2020年第06期

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煤矿深部开采煤岩动力灾害防控理论基础与关键技术

作者(Author)：齐庆新, 潘一山, 李海涛, 姜德义, 舒龙勇, 赵善坤, 张永将, 潘俊锋, 李宏艳, 潘鹏志

摘要：煤岩层赋存条件决定了煤矿深部开采条件下煤岩动力灾害的发生机理更趋复杂、防控难度显著增大，如何解决煤矿深部开采煤岩动力灾害防控问题，直接影响我国煤矿的安全生产和能源的有效供给。针对“煤矿深部开采煤岩动力灾害防控技术研究”这一科学命题，基于冲击地压“三因素”机理和煤与瓦斯突出的综合作用假说，从煤岩动力灾害防控理论基础、关键技术和防控实践等3个方面，梳理澄清了煤矿煤岩动力灾害防控中的一些模糊概念，建立了用于统一描述冲击地压和煤与瓦斯突出发生机理的广义“三因素”(“物性因素”、“应力因素”及“结构因素”)理论，确定了我国煤矿典型冲击地压的4种类型(煤层材料失稳型、煤层结构失稳型、顶板断裂型、断层滑移错动型)，分析了影响冲击地压和煤与瓦斯突出的主要因素，从思想认知、原则方法及技术核心等方面凝练了煤岩动力灾害多尺度分源防控技术，提出了深部开采冲击地压巷道“3级”吸能支护思想与成套技术，开发了煤与瓦斯突出井上下联合抽采防控技术和超高压水射流“横切纵断”防治复合煤岩动力灾害技术，并在现场开展了应用试验。煤矿深部开采煤岩动力灾害防控理论与关键技术的建立与完善，为我国今后煤矿煤岩动力灾害的防治提供了科学依据。

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煤炭学报

2020年第05期

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黄河流域煤矿区生态环境修复关键技术与战略思考

作者(Author)：彭苏萍, 毕银丽

摘要：针对黄河流域煤矿区所处的战略地位，剖析了该流域生态环境面临的主要问题，认为水资源短缺是该流域中上游生态环境治理的瓶颈，现有技术与方法还不能支撑黄河流域煤矿开采与生态环境的协调发展，理论与技术的创新将成为新的关注热点。分析了国内外煤矿开采的岩层结构及采动裂隙演化规律、地下水资源保护、煤炭开采对水和生态环境影响的研究现状，提出了黄河流域煤矿区生态环境修复应结合煤层赋存特点和煤层开采工艺技术，对上覆岩层产生的裂隙发育特征与展布格局，裂隙与地表水和矿井水的导通与耦合关系，裂隙对地表生态发育与退化作用，生态环境修复关键技术与方法等进行了系统描述。提出黄河流域中上游煤矿区生态环境修复关键是水的保护与利用，要采用四维综合监测方法，揭示采矿全周期的地下水、表层水运移及地表生态环境演变规律。要针对黄河流域不同煤矿区开发过程对水土资源受损的影响程度与范围，研究并形成黄河流域煤矿生态环境修复关键技术，构建黄河流域煤炭开发的生态安全评价体系及调控模式。要改变传统认为煤炭开采只是对生态环境破坏的旧观念，充分利用煤炭开采过程对上覆岩层产生裂隙这一类似“松土”的作用动力，减缓干旱半干旱地区极易形成的次生盐碱化现象，积极将人工修复技术和生态自修复作用相结合，实现从被动防治到主动治理，使煤矿区生态环境修复成为黄河流域生态治理的典范，并为其他行业应用提供借鉴。最后提出黄河流域煤矿区生态环境修复今后工作重点与发展模式，来实现生态环境修复可持续发展。

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煤炭学报

2020年第04期

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煤矿千米深井巷道围岩支护-改性-卸压协同控制技术

作者(Author)：康红普, 姜鹏飞, 黄炳香, 管学茂, 王志根, 吴拥政, 高富强, 杨建威, 程利兴, 李建忠

摘要：针对煤矿千米深井、软岩、强采动巷道围岩大变形难题，以淮南新集口孜东矿350 m超长工作面运输巷为工程背景，分析了巷道围岩大变形、支护构件失效原因;采用理论分析、实验室试验和井下试验方法，从围岩物性劣化、偏应力诱导围岩扩容、软岩结构性流变及超长工作面采动影响等方面，揭示了高地应力与超长工作面强采动应力叠加作用下巷道围岩大变形机理。以此为基础提出千米深井、软岩、强采动巷道支护-改性-卸压协同控制理念，采用数值模拟对比研究了无支护、锚杆支护、锚杆支护-注浆改性、锚杆支护-注浆改性-水力压裂卸压4种方案巷道围岩应力、变形及破坏规律，阐述了巷道支护-改性-卸压协同控制原理。研发出CRMG700超高强度、高冲击韧性锚杆支护材料，研究揭示了锚杆受拉、剪、扭、弯及冲击复合载荷作用的力学响应特征;开发出微纳米无机有机复合改性材料及配套高压劈裂注浆技术;研发出分段压裂水力压裂卸压技术与设备，形成了巷道支护-改性-卸压协同控制技术。基于上述研究成果，提出口孜东矿示范巷道支护-改性-卸压布置方案与参数，并进行了井下试验与矿压监测。监测结果表明，巷道围岩协同控制技术应用后，巷道变形量降低50%以上，锚杆、锚索破断率降低90%，工作面采动应力明显减小，有效控制了千米深井、软岩、强采动巷道大变形。最后，对下一步的研究工作进行了展望。

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煤炭学报

2020年第03期

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深井采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论

作者(Author)：黄炳香, 张农, 靖洪文, 阚甲广, 孟波, 李楠, 谢文兵, 焦金宝

摘要：与浅部相比，深部巷道，特别是千米深井采动巷道，地应力高、采动影响强烈，导致巷道围岩变形大、持续时间长、破坏严重，目前的理论不能科学解释深井采动巷道的围岩劣化、大变形与破坏机理。深部开采条件下的巷道围岩大变形破坏理论已经成为煤炭深部开采面临的重大课题之一。为此，采用现场调研与试验、实验室实验、数值模拟和理论分析等方法，从应力强度比出发，并考虑偏应力和梯度应力，提出了采动系数的概念;从力学本质和工程应用的角度明确了巷道强采动和大变形的概念，探讨了其科学内涵，并初步提出确定了强采动和大变形的量化的评价方法;在此基础上，基于深井强采动巷道围岩所处应力环境及其大变形特征，初步提出了深部采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论框架。其核心思想是巷道围岩结构运动、围岩劣化、梯度应力和偏应力诱导围岩裂隙扩展、软岩流变与结构性流变大变形、破裂岩体长时扩容;基本问题包括深井采动巷道围岩应力路径、考虑应力路径的偏应力和梯度应力对巷道围岩的作用机理、巷道围岩锚固承载结构流变大变形、巷道围岩结构失稳大变形等。偏应力和梯度应力导致巷道浅部围岩张拉劈裂扩容和承载区围岩剪切滑动，且承载区围岩剪切滑动对浅部张拉劈裂围岩产生向巷道内的推力，扩容与推力导致浅部锚固体出现结构体滑移流变和整体性的挤入。由传统的软岩流变上升至软岩流变与锚固体结构性流变大变形。巷道围岩结构失稳大变形包括上覆岩层大结构失稳导致的整体移动大变形和松动圈内破裂岩体运动失稳大变形。提出的深部采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论从深部环境、深部岩体及强烈施工扰动相互作用出发，揭示深部巷道围岩应力场时空演变规律和大变形与破坏机理。

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煤炭学报

2020年第03期

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高强度开采覆岩地表破坏及防控技术现状与进展

作者(Author)：郭文兵, 白二虎, 赵高博

摘要：随着我国煤矿开采技术与装备水平的提升，煤矿生产集约化、智能化程度越来越高，以综采放顶煤、大采高支架为代表的高强度开采工作面日趋增多，研究高强度开采覆岩与地表破坏等负外部影响及其防控技术对于实现矿区资源开发与生态环境协调发展具有重要意义。在分析了煤矿高强度开采定义及其主要技术特征的基础上，阐述了长壁高强度开采引起的覆岩破坏规律研究现状及其进展，包括覆岩破坏高度理论分析、覆岩破坏充分采动及其判据、覆岩破坏高度计算方法以及覆岩“两带”破坏模式及其形成机理等，主要研究了覆岩破坏传递过程，提出了基于覆岩破坏传递过程的覆岩破坏充分采动程度判据及其高度计算方法，揭示了高强度开采覆岩“两带”破坏模式的形成机制。其次，基于大量高强度开采工作面地表岩移实测资料，从高强度开采地表裂缝特征及地表移动变形特征等方面总结了我国煤矿高强度开采引起的地表变形破坏规律及其研究进展，阐述了高强度开采对覆岩与地表水资源、土地资源、地表生态环境、建(构)筑物等方面的负外部影响;基于高强度开采诱发的负外部影响，分析了我国高强度开采覆岩与地表破坏预防和控制技术及其进展，提出了煤矿高强度开采采动损坏的防控思路。研究认为我国煤炭高强度开采矿区将以开采的负外部影响一体化规律与防治、生态环

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煤炭学报

2020年第02期

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煤炭地下气化技术进展与工程科技

作者(Author)：梁杰, 王喆, 梁鲲, 李玉龙

摘要：介绍了国内外煤炭地下气化的研究历程，总结了煤炭地下气化的技术特点及研究成果，并指出了其工程科技问题及应用前景。结果表明，在100多年的开发研究过程中，形成了3种类型的煤炭地下气化技术:① 长壁式气流法气化技术，进气点和出气点固定，分别位于气化通道的两端，一个井进气，另一个井出气，利用气流流动速度控制气化工作面的移动;② 渗透式气化技术，利用煤层自然裂隙或人造裂隙作为气化通道;③ 控制后退注气点气化技术，在气化通道中设置注气管，利用注气管连续或间断后撤，实现注气点连续或间断后退移动。国内外煤炭地下气化技术还没有实现大规模产业化，需要进一步加强基础研究和工程技术开发，基础研究包括地质评价，实体煤层燃烧、热解、气化、贯通特性及气化过程特征场的演化规律，煤层上覆岩在高温作用下的热物性变化及冒落规律，地下煤气化污染物在燃空区的富集、迁移规律;工程技术开发包括规模化生产地下气化炉结构及构建技术，地下气化连续稳定控制技术，注气点移动控制装备，煤炭地下气化安全技术，污染物监控及燃空区管理技术，低成本的火区探测及气化过程分析技术，煤炭地下气化多联产技术。煤炭地下气化技术可以回收老矿井遗弃煤炭资源和开采深部煤炭资源，对保障我国能源安全具有重要的战略意义。

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煤炭学报

2020年第01期

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西北大型煤炭基地地下水监测背景、思路及方法

作者(Author)：范立民, 孙魁, 李成, 高帅, 陈建平, 仵拨云, 彭捷, 郑苗苗, 姬怡微, 蒋蒙

摘要：我国14个大型煤炭基地中，西北地区分布有神东、陕北、黄陇、宁东、新疆等5个，2018年原煤产量占全国的46.28%。这些煤炭基地地处干旱半干旱地区，水资源贫乏，煤炭开发对含水层的扰动强度较大，甚至造成含水层结构损伤，地下水渗漏，水位下降并引发一系列环境问题。通过科学规划和采煤技术方法革新，调整煤炭开发布局和采煤技术方法，最大限度的减轻煤矿区含水层损伤，已经取得成效，但煤炭开发对地下水扰动动态影响的监控，必须通过建立矿区地下水监测网才能实现。论述了西北煤炭基地地下水监测网建设的背景和思路，介绍了陕西境内陕北、神东、黄陇三大型煤炭基地地下水网监测层位选择、建设部署及数据采集、传输与接收、管理。陕北、神东(陕西境内)和黄陇3个大型煤炭基地主要含水系统包括石炭系—侏罗系碎屑与上覆第四系松散层孔隙含水层系统、白垩系碎屑岩裂隙孔隙承压水-潜水含水系统和寒武—奥陶系碳酸盐岩岩溶水含水系统。地下水监测层位的选择以具有供水价值和生态意义，且受采动影响强烈的含水层为原则，陕北、神东煤炭(陕西境内)基地主要监测第四系萨拉乌苏组、第四系黄土、烧变岩和侏罗系风化基岩地下水，黄陇煤炭基地黄陇—永陇矿区主要监测白垩系地下水，渭北矿区主要监测奥陶系岩溶地下水。通过新建或改造原有水文长观孔，已经建成了由218口监测井构成的陕西境内大型煤炭基地监测网，监测数据采用自动化采集、无线传输与接收和统一管理，基本实现了监测数据的实时动态观测和规范化管理。

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煤炭学报

2020年第01期

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