2021年度《煤炭科学技术》“领跑者5000（F5000）”论文

2022年12月30日，中国科学技术信息研究所发布了2022年度“领跑者5000-中国精品科技期刊顶尖学术论文”（简称F5000）入选名单,《煤炭科学技术》18篇优秀论文入选。

领跑者5000(简称F5000),是中国科学技术信息研究所自2000年开始立项开发的国家级研究课题，旨在将中国精品科技期刊上发表的部分优秀论文推向国内外的高端平台，在更大范围内向世界展示和推广我国最重要的科研成果，以扩大期刊和作者的学术影响力，引领我国高水平科技期刊事业的发展和成长。

行业视野: F5000
类别; 82个
关键词; 70位
专家; 18篇
论文; 22784IP
点击量; 29480次
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工作面顶板灾害类型、监测与防治技术体系

作者(Author)：徐刚 , 黄志增, 范志忠, 卢振龙, 张震, 薛吉胜, 王传朋, 王元杰, 陈法兵, 李岩, 刘前进, 李正杰, 苏波, 李春睿, 张春会

摘要：长期以来顶板灾害在我国煤矿灾害事故中发生起数和死亡人数始终占据首位，是困扰煤矿安全生产的主要难题。开展顶板岩性、矿压显现特征和顶板灾害案例统计分析，结果表明：我国回采工作面顶板灾害主要表现为片帮冒顶、顶板大面积突然垮落和大面积切顶压架3种类型。系统分析了各类型顶板灾害的发生特点及致灾原因：片帮冒顶多发生于松软煤岩体，采煤方法不合理及工作面管理不当的工作面；顶板大面积突然垮落一般为坚硬顶板大面积悬顶、瞬时垮落所致；大面积切顶压架主要发生在薄基岩浅埋深工作面或顶板累积下沉量大引起顶板在煤壁处断裂的工作面。针对我国顶板灾害监测与防治，建立了工作面顶板灾害全景监测预警技术架构，即采用微震监测系统监测远场顶板活动，采用矿压监测系统监测近场顶板运动，采用三维激光扫描技术监测煤壁片帮时空演化，通过监测数据系统分析，动态掌握采场围岩的活动规律和支架工况，实现顶板灾害监测预警。提出了工作面开采全过程的顶板灾害综合防治技术体系，在工作面开采前确定合理采煤方法，合理工作面布置，科学开采参数及优化设备选型配套，这是防治顶板灾害的核心技术；在开采过程中保持支架良好的工况辅以顶板弱化技术，进而实现工作面顶板灾害防治。

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煤炭科学技术

2021年第02期

773

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矿山围岩变形与破坏光纤感测理论技术及应用

作者(Author)：柴敬, 刘永亮, 袁强, 张丁丁, 杜文刚, 韩志成, 马哲, 雷武林

摘要：矿山围岩应力与结构演化机理是深部煤炭资源开采围岩控制的关键科学问题。开展采场和巷道围岩应力演化与变形破坏监测，是掌握应力场动态迁移规律，分析覆岩分区破裂、结构演化的重要手段，也是实现井下灾害超前辨识和危险区域感知预判的基础。近年来光纤传感技术在解调原理、传感器研发方面取得了长足的进步，可实现不同尺度的围岩应力、变形，大范围、分布式动态监测，成为了岩体变形破坏的重要监测手段之一。分析了光纤传感技术在矿山围岩变形与破坏监测方面的应用进展，总结了用于采场和巷道围岩变形监测中的光纤传感理论及适用特点，归纳了光纤传感系统布设方法与安装工艺，讨论了采场覆岩“横三区、竖三带”分布，覆岩结构演化，支承压力分布，顶底板变形特征的光纤表征机制，介绍了光纤传感技术在矿山围岩变形表征中的最新成果。结果表明：光纤传感技术在矿山围岩监测中的应用仍处于现场应用研究阶段，在智慧矿山建设背景下，采场和巷道围岩变形监测技术向多参数、智能化、实时动态监测发展，光纤传感技术存在多参量、多尺度传感器研发，多维度光纤传感系统及布设工艺，大数据光纤传感数据智能分析系统构建等研究热点。研究成果对推动矿山围岩光纤传感智能监测技术研发与应用具有积极意义。

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煤炭科学技术

2021年第01期

608

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悬臂式掘进机远程虚拟操控系统研究

作者(Author)：张旭辉, 魏倩楠, 王妙云, 张雨萌, 杜昱阳, 吕欣媛

摘要：为解决悬臂式掘进机远程控制中存在的控制距离短及高粉尘和高水雾而导致操作人员劳动强度过大，无法真正脱离井下恶劣环境等问题，提出一种悬臂式掘进机虚拟远程操控系统，将虚拟现实技术运用到悬臂式掘进机远程控制中，实现虚拟设备与井下设备同步运动，虚拟模型数据驱动和动态修正等功能。首先，对悬臂式掘进机的机身与截割部进行姿态解析，在Unity 3D开发平台中实现悬臂式掘进机的运动仿真；其次，对可视化人机交互控制进行设计，建立虚拟交互界面，为远程操控者提供可视化控制决策依据，使操作者能在虚拟可视化平台中对悬臂式掘进机进行控制，对关键部位动态修正方法进行解释说明；最后，通过试验验证实时状态下掘进机截割臂在虚拟界面与真实情况下位姿的对比，利用悬臂式掘进机虚拟远程操控系统控制设备截割一个断面，同时采集真实设备与虚拟设备的位姿数据，对2者的截割轨迹进行比较。结果表明：2者截割轨迹重合度达到99.6%，虚拟悬臂式掘进机能够实时准确地呈现真实悬臂式掘进机的位姿状态与变化，对于井下机械设备虚拟远程控制提供理论支撑与应用实践。

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煤炭科学技术

2020年第11期

618

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煤矿井下2 570 m顺煤层超深定向孔高效成孔关键技术

作者(Author)：石智军, 许超, 李泉新, 陈殿赋, 郝世俊, 姚克

摘要：针对现有定向钻进技术装备不能满足超长工作面瓦斯大区域治理对井下顺煤层定向钻孔深度要求的问题，提出利用泥浆脉冲无线随钻测量系统替代有线随钻测量系统进行钻进参数测量，避免了有线随钻测量系统信号传输受通缆钻杆影响的问题；基于近水平钻孔回转钻进的“岩屑楔”理论，通过优化螺杆钻具结构及调整钻进工艺参数实现复合钻进状态下钻孔增、降、稳倾角调节，进一步提高了复合钻进进尺比例，使钻进系统压力明显降低。结合保德煤矿生产需要施工完成主孔深度2 570 m、孔径120 mm的顺煤层超长定向钻孔，钻孔平均日进尺达到200 m以上，通过对该超深孔施工关键装备适应性分析可知：钻进装备稳定可靠，无线随钻测量系统信号在超深钻孔中传输稳定，复合钻进倾角控制效果良好，系统压力参数下降明显，说明该套技术装备能满足煤矿井下2 500 m顺煤层超深定向钻孔的施工要求。研究成果可为顺煤层超深定向钻孔施工和超长工作面瓦斯超前治理提供重要借鉴。

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煤炭科学技术

2020年第01期

824

616
煤矿智能化标准体系框架与建设思路

作者(Author)：王国法, 杜毅博

摘要：煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。建立健全煤矿智能化标准体系，强化基础性、关键共性标准的制修订是智能化煤矿建设基础和指南。针对煤矿智能化标准建设仍处于初级阶段，缺乏统筹规划顶层设计，造成交叉规定，规范不明确及重复建设等问题，构建煤矿智能化标准体系框架，提出煤矿智能化标准体系建设路径，为智能化煤矿标准体系完善及技术发展提供参考。首先对煤矿智能化标准体系建设现状及其立项与发展情况进行分析，并通过对比工业互联网标准体系，明确煤矿智能化标准体系建设需求和重点任务；在深入研究煤矿智能化技术架构的基础上构建煤矿智能化标准体系总体框架，包括总体类标准、设计规划类标准、基础设施与平台类标准、煤矿智能化系统类标准、智能装备与传感器类标准、评价及管理类标准、安全与保障类标准7个部分，并分析各类标准研究方向；基于煤矿智能化标准体系框架对其中重点领域研究和标准制定任务进行分析阐述，提出详细的智能化标准建设方案；最终对煤矿智能化标准体系建设的思路和关键任务进行分析，明确建设目标和方向，提升煤矿智能化标准的整体支撑作用，促进煤炭产业发展。

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煤炭科学技术

2020年第01期

3914

4706
透明工作面的概念、架构与关键技术

作者(Author)：王存飞, 荣耀

摘要：为了提升工作面开采的自动化智能化程度，根据工作面开采自动化、智能化的发展趋势，针对一些煤矿企业在自动化智能化工作面建设过程中存在的待采区信息不明、生产过程决策缺乏足够客观数据依据等问题，探讨了基于物联网、虚拟现实等新型技术的透明工作面概念、4层技术架构及其建设意义。在分析煤矿企业自动化智能化开采特殊要求的基础上，提出了透明工作面建设的4层全域模型。从智能应用层、信息层、传输层与感知层4个层次对整个透明工作面的架构进行了设计，并分别对透明工作面建设的全域模型及其建设过程中所需的激光扫描、地质勘探、惯导、工况传感、虚拟现实等关键技术进行了详细描述。最后对透明工作面建设中感知技术瓶颈制约高层智能应用发展的现状与挑战进行了总结，结果表明，基于物联网与虚拟现实技术架构的透明工作面模型，对煤矿企业工作面开采的自动化与智能化建设具有一定的指导意义和参考价值。

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煤炭科学技术

2019年第07期

1280

870
不同煤层地质条件下智能化无人综采技术

作者(Author)：范京道, 徐建军, 张玉良, 张科学, 李川

摘要：为进一步提升煤矿智能化开采技术装备水平，引领行业智能化开采技术科学发展，实现煤炭行业在新时代下的升级转型，结合陕煤集团黄陵矿业公司智能化无人开采成功实践经验，重点研究了复杂地质条件下薄煤层、中厚煤层和厚煤层智能化开采实践技术，得到了中厚及较薄煤层智能化无人综采的关键技术是液压支架全工作面跟机自动化与远程人工干预技术、采煤机全工作面记忆截割与远程人工干预技术、综采自动化集中控制技术、工作面视频监控技术、智能化集成供液控制技术和超前支护自动控制技术；厚煤层智能化无人综采的关键技术是大采高工作面防片帮智能控制技术、大采高工作面底软智能控制技术、大采高工作面高清晰视频监控技术和大采高工作面环境安全保障技术；得出了煤矿智能化无人开采支撑体系建设分为科技创新、信息化标准、安全保障技术、企业精细化管理和员工素质提升工程五大体系；提出了通过提高整体技术创新性与适应性和提高装备的可靠性与适应性方面的攻关研究，是不断推动煤炭智能化无人开采技术向智能开采高级阶段迈进的努力途径。最后，分析了目前国内外智能化无人开采技术应用现状及推广制约因素，并结合人工智能及新一代工业革命发展方向对煤炭智能开采技术进行了展望。

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煤炭科学技术

2019年第03期

1113

3419
智慧煤矿主体架构设计与系统平台建设关键技术

作者(Author)：庞义辉, 王国法, 任怀伟

摘要：针对煤矿建设过程中存在的信息孤岛、子系统割裂等问题，提出了以"自主感知与控制-信息传输系统一操作平台-井下系统平台-生产经营管控平台"为主线的智慧煤矿建设主体架构，通过底层的自主感知系统对井下的"人-机-环-管"信息进行全面感知，并对感知信息的数据格式、通信协议、存储方式等进行统一，构建了井下多源异构大数据共享平台，实现了井下各子系统之间的数据统一管理与信息共享。利用统一操作平台对井下生产系统、安全保障系统、综合保障系统进行统一管理，解决了信息孤岛、子系统割裂等问题。井下系统平台不仅为上层的生产经营管理平台提供数据支撑，而且为底层机械设备的智能操控提供决策依据，实现了井下信息感知、分析、决策、控制的智能化操控。将智慧煤矿智能生产系统细分为地质及矿井采掘运通信息动态管理平台、井下精准定位导航通信管理操作平台、智能化少人采掘系统综合管理平台，详细阐述了智能综采子系统间的组织架构与实现路径。按照井下危险源的种类对智慧煤矿智能安全保障系统进行了分类，搭建了智能安全保障系统的主体架构，分析了井下危险行为、危险区域识别系统的技术路径。基于井下采掘工程需求分析，对智慧煤矿智能综合保障系统进行了分类，构建了智能综合保障系统的主体架构，详细论述了井下设备在线诊断与远程运维系统的实施过程。从基础理论、信息感知、数据处理、高效传输、精准控制5个方面，对未来需要突破的智慧煤矿建设关键技术进行了展望。

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煤炭科学技术

2019年第03期

1786

6616