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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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直接法瓦斯含量测定结果准确性实验研究

作者(Author)：李成武, 王义林, 王其江, 高鑫

摘要：直接法测瓦斯含量是煤层瓦斯含量测定的重要方法，对井下瓦斯含量快速测定具有非常重要的作用。在该方法中，损失量计算的准确与否对瓦斯含量测定的准确性具有较大影响。为了探讨该方法的准确性，模拟了煤矿井下直接法测瓦斯含量的测试条件，设计了煤的瓦斯解吸实验。依据现行的直接法测定瓦斯含量的国家标准进行了实验测试，设置了不同的瓦斯吸附压力来改变瓦斯含量，设置了不同的煤样暴露时间来改变瓦斯解吸的损失量。实验采用通用的煤瓦斯吸附解吸实验系统，取用山西凤凰山矿9号原煤，将其粉碎为5种粒度后均匀混合，分别进行了不同压力、不同煤样暴露时间的解吸实验。根据实验数据，采用国家标准规定的方法进行了损失量计算。计算结果表明，国家标准规定的损失量计算方法具有较大的误差，误差原因为:在煤的瓦斯解吸过程中，瓦斯解吸速度随时间变化其规律性并不一致，而单一的√t规律或幂函数规律对解吸速度的变化考虑的并不全面。通过损失量计算及误差分析结果，结合瓦斯分子微观解吸扩散过程进行分析，将直接法测含量中瓦斯解吸过程应分为3个阶段，分别是:符合线性规律的初期高速释放阶段、符合√t规律的中期快速解吸阶段、符合幂函数规律的后期缓速放散阶段，并给出了不同阶段对应的解吸量与解吸时间的数学表达式。

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煤炭学报

2020年第01期

1027

392
褐煤直接液化过程中存在的问题与思考

作者(Author)：李文英

摘要：褐煤是初具芳香结构基本单元、煤化程度最低的一种煤，因其具有较高的H/C原子比、挥发分以及镜质组含量而具有良好的液化性能。同时，因O/C原子比含量高，加氢反应过程中容易生成水，不利于原料煤中含氧官能团在直接液化过程中有效生产潜在高附加值含氧化合物。在供氢溶剂存在下，褐煤大分子结构单元含有多种含氧官能团，如酚类、醇类、羧基、醚类等，在热转化过程中表现出不同的反应行为。在氢自由基不足的情况下，裂解产生的苯氧自由基容易发生缩合反应;在氢自由基充足时可将苯氧自由基稳定至酚类，这些稳定后的酚类化合物在较高的温度下将发生脱羟基反应生成水。上述两个过程都在很大程度上降低了生成含氧有机化合物的可能性。以酚类化合物为主要目标产物为例，既要考虑对褐煤中含有酚羟基官能团在加氢转化过程中的保护，又要考虑醚键、醇类等官能团缩聚向酚类物质的转化。与此同时，探索产生水或COx的最小化工况，不仅有助于减少氢的消耗，也相应获得高附加值的有机含氧化合物。因此，探索煤中含氧官能团在供氢体系下加热过程中如何得到“保留”和“抑制缩聚”的机制是很有必要的。本文旨在分析褐煤中含氧官能团热加氢转化行为，围绕含氧芳香族化合物高值产品导向生产存在的问题，提出定向转化的研究思路，并针对褐煤本身特点提出其高值化利用路径合理建议。

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煤炭学报

2020年第01期

947

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我国煤矿充填开采应用现状与发展

作者(Author)：刘建功, 李新旺, 何团

摘要：为全面了解煤矿充填开采可行性，国家煤监局组织对我国充填开采技术应用现状进行系统调研，获取了我国不同区域、不同井型煤矿各种方法充填开采的详细资料。充填矿井生产实践表明:实施充填开采，消除了矸石山对生态环境的污染，有效遏制了地表沉陷，保护地表和地下水资源，避免了地面基础设施和建筑物损毁和村庄搬迁，减少了井下采空区涌水、降低采空区瓦斯积聚、浮煤自燃等事故发生可能性，取得良好的生态和社会效益。调研发现，我国仍有很多矿井面临生态环境破坏问题，有的可以通过充填开采予以解决，但真正选择通过充填开采解决实际问题和坚持长期充填开采的煤矿占比很小，通过深度调研了解了充填开采实施过程中存在的问题，分析了充填开采初期建设投资大、周期长、充填成本高、充填物料短缺、充填能力没有很好的发挥和缺乏政策激励等制约我国充填开采发展的主要因素。利用调研结果，探讨了区域经济、地质、生态、资源禀赋、产业特点、产业政策对充填开采的需求程度，以及不同地区、不同井型矿山对充填开采方式的优先选择原则，并对充填材料来源和充填重点区域进行了分析，研究了我国充填开采技术与装备的发展前景，提出了利用精准充填建设全过程生态矿山和井下“采选充留”技术路线。

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煤炭学报

2020年第01期

2163

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智慧矿山边缘云协同计算技术架构与基础保障关键技术探讨

作者(Author)：姜德义, 魏立科, 王翀, 范金洋, 任奕玮

摘要：随着工业互联网在全国各行各业落地应用，相关标准、体系和架构正在日趋完善，然而单一的云计算架构在不同领域应用中所暴露出来的问题也日益明显。在分析从数字矿山建设到智慧矿山建设进程中所采用的主流架构后，发现目前主流架构将无法满足日益增长的煤矿智能化的需求。为了科学设计智慧矿山建设的技术架构，基于煤矿五大业务域的数据特点，系统性地将煤矿领域的数据划分为两大类(边缘计算类和云计算类)，并以此为基础融合目前工业互联网领域提出的4层技术架构特点，设计了基于边缘云协同计算架构的智慧矿山技术架构体系。最后提出了保证该技术架构落地的3项解决方案:① 利用OPC UA技术提供一个具有统一性、跨层安全性和可扩展的架构来解决数据融合分析时面临的信息孤岛问题，保障了边缘计算数据和云计算数据跨层级交互能力;② 通过建设具有有界传输时延、低传输抖动和极低数据丢失率的时间敏感网络，并凭借其时间同步、数据调度、负载整形等多种优化机制，来保证时间敏感数据的实时、高效、稳定、安全传输，可以为数字孪生等未来新的智能化需求提供有效的解决方案;③ 在云端和边缘端分别部署相应的防护手段，同时在边缘侧与云端之间部署基于物理隔离技术的单向网闸等方式既保证了煤矿边缘云协同计算技术的安全防护能力又满足了煤矿智能化的实际需求。

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煤炭学报

2020年第01期

1442

1467
我国煤炭深部开采冲击地压特征、类型及分源防控技术

作者(Author)：潘俊锋, 齐庆新, 刘少虹, 王书文, 马文涛, 亢鑫超

摘要：针对我国煤炭资源大规模步入深部开采，深部开采冲击地压事故频繁发生，为了厘清深部开采冲击地压特点、启动类型以及防治与浅部开采的区别，为深部开采防治冲击地压提供理论与技术指导，以我国煤炭资源深部开采冲击地压特征研究为切入点，从诱发冲击地压的载荷源角度，结合工程实例，建立力学模型，研究提出了我国深部开采冲击地压的3种类型，最后提出了深部开采巷道冲击地压动静载荷分源防控方法。结果表明，我国煤炭深部开采冲击地压特征总体表现为因基础静载荷充足，发生门槛降低，冲击显现位置点多面广，发生原理隐蔽性、自发性、时滞性占比大，防治范围扩大，应力恢复快，高强度、长时效卸压要求突出;将我国煤炭深部开采冲击地压划分为3种类型，即深部动静载叠加型、深部高静载加载型、深部高静载卸荷型。深部动静载叠加型，因深部煤炭资源高地压环境，与浅部相比，较高的基础静载荷获得微动载扰动、叠加可发生冲击地压。深部高静载加载型冲击地压，其静载荷缓慢对极限平衡区加载过程冲击是材料失稳，导致工程结构体结构动力失稳的结果，而深部高静载卸荷型冲击地压，其高静载荷最小阻抗带减小，静载荷卸荷过程是围岩结构稳定性遭到破坏，导致工程结构体材料动力失稳的结果，2者存在本质差别;深部冲击地压防控与常规浅埋冲击地压防控，差别在于基础静载荷充足，增量顶板等动载荷来源复杂，冲击危险区域基础静载荷获取增量静、动载荷门槛降低，因此必须高强度、长时效实现静、动载荷源分源防控，阻止诱发冲击地压的载荷条件形成;在动静载荷分源防控指导思想下，针对顶板动载荷源，开发了顶板“钻-切-压”一体化技术，深度弱化顶板，消除顶板动载源;针对巷道两帮垂直应力集中，开发了煤层一次成孔300 mm超大直径无人钻孔技术，高强度、长时效疏导煤体垂直应力;针对巷道底板高水平应力，开发了巷道底角联排桩基，高强度切断水平应力，阻止底板冲击滑移等技术，现场应用效果良好。

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煤炭学报

2020年第01期

1880

1317
煤矿矸石井下分选协同原位充填开采方法

作者(Author)：张吉雄, 巨峰, 李猛, 周楠, 张强

摘要：煤矿开采伴随着矸石等固废排放和采场矿压与地表沉陷控制问题，推进煤矿绿色开发将是从源头上保护矿区生态环境的重要手段，统筹考虑煤炭采掘、原煤加工和固废排放的关系对于建设绿色矿山尤为重要，而煤矿井下采-选-充协同将是从根本上解决上述问题的技术途径。基于此，在充分考虑采煤、分选和充填基础上，以井下分选为核心，围绕充填开采方法构建了煤矿矸石井下分选协同原位充填开采模式，阐述了煤矿井下采、选、充系统的时空协同关系，揭示了“就近分选+原位充填”的科学内涵，实现了充填能力与分选能力匹配、采充系统与分选系统布置、采充工艺与分选工艺组织和矸石物流运输与调控4个方面的协同;提出了实现不同目标层次的煤矿矸石井下分选协同原位充填开采技术体系，主要包括全粒级分选、煤矸分离和毛煤排矸3个不同等级的井下煤矸分选技术和实现采场矿压与地表沉陷控制、矸石处理和资源回收不同目标的井下原位充填技术2个方面;分析评价了新型跳汰分选、旋流器分选、重介浅槽分选、动筛跳汰分选和γ射线分选5种井下煤矸分选方法的适用性，给出了煤矿矸石井下分选方法选择流程，确定了煤矿矸石井下分选系统及巷硐布置要求，探讨了煤矿井下全粒级分选的发展方向;提出了全采全充、全采局充、局采局充和局采全充4种典型充填开采方法，明确了4种典型充填开采方法的定义、系统布置及技术优势，形成了充填开采方法选择流程，进一步对比分析了4种典型充填开采方法的地表沉陷与采场矿压控制效果。研究成果为实现煤矿煤炭开采、井下分选和矸石处理集约化提供技术借鉴，进一步丰富我国煤矿绿色开采的技术体系。

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煤炭学报

2020年第01期

1634

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