《煤炭科学技术》2020年度高影响力论文（2022年评选）

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《煤炭科学技术》2020年度高影响力论文（2022年评选）

来源：煤炭科学技术

行业视野: 高被引
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特厚煤层超前采动原位应力演化规律研究

作者(Author)：高明忠, 刘军军, 林文明, 邓光迪, 彭高友, 李聪, 何志强

摘要：特厚煤层超前采动应力演化规律是顶板控制的基础，但目前缺乏现场采动过程应力演化的研究成果。依托同煤集团同忻矿8309工作面，进行了特厚煤层采动应力演化规律原位实测研究。现场试验结果表明：随着工作面推进，前方煤岩扰动强度不断增大，支承压力由原岩应力逐渐上升至峰值强度，然后随着煤岩的破坏开始下降至残余强度；侧向水平应力则呈现出阶段性稳态降低的趋势。根据支撑压力规律，工作面前方煤岩具有扰动分区化特征：该实验点工作面前方200 m以上为未扰动区域；工作面前方100～200 m为弱扰动区域；工作面前方50～100 m为强扰动区域；工作面前方50 m以内为剧烈扰动区域，结合工作面前方不同区域扰动强度提出了针对性的分区支护措施建议。研究成果可为室内开展扰动应力路径加卸载试验和特厚煤层现场安全高效开采提供指导。

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煤炭科学技术

2020年第02期

713

2576
我国煤矿粉尘防治理论与技术20年研究进展与展望

作者(Author)：程卫民, 周刚, 陈连军, 王刚, 聂文, 张清涛

摘要：近年来，随着矿井开采机械化、自动化、智能化水平日益提高，作业环境粉尘污染日益严重。为了进一步提高矿井清洁化生产水平，推动煤矿安全保障能力和职业健康水平，分析了我国煤矿粉尘防治的研究现状，总结了20年来粉尘防治理论及技术取得的成果，并提出了未来发展方向。全面阐述了现有的防尘基础理论，主要包括：粉尘弥散污染规律、粉尘微观润湿理论、尘雾凝并湿式除尘理论、湿式喷射混凝土除尘理论。基于上述理论，国内高校、科研院所研发了综采工作面局部雾化封闭与空气幕隔离、综掘工作面风雾双幕协同增效、煤层注水强渗-增润、矿山湿（潮）喷作业系统、高效环保抑尘剂等不同尘源控除尘技术工艺。同时针对现有研究的不足，在智能化防尘、煤层注水减尘、采掘作业环境降尘、抑尘材料等4个方面给出了下步研究展望。研究与实践表明，我国煤矿已经初步形成了粉尘防治的理论和技术体系，未来要以智能化防尘为抓手,实现粉尘高精度传感—输—评估预警，开发集雾化除尘、干式、干湿混合式、小型化、吸风量大等于一体的组合式除尘器,实现综掘工作面、综采工作面等广域复杂空间微细粉尘高效通风控除尘技术与装备体系；同时，在低渗煤层水力强渗-增润技术、智能化防尘机器人、化学抑尘等技术与装备方面实现突破。以此来实现矿山粉尘的分源高效治理，提升矿井的清洁化生产水平。

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煤炭科学技术

2020年第02期

1772

2566
深部开采底板厚隔水层突水危险性评价方法研究

作者(Author)：尹尚先, 徐维, 尹慧超, 曹敏

摘要：突水系数对于深部开采底板厚隔水层突水危险性评价并不完全适用，为了解决深部带压开采底板厚隔水层突水危险性评价问题，据矿井条件建立底板突水主控指标体系，利用区间灰色最优聚类理论，借助GIS强大的空间信息管理和分析功能完成模型的建立、计算以及结果展示；结合层次分析法AHP依据主控因素对突水危险性贡献程度确定其权重系数，采用K-Means聚类算法根据数据分布特征和专家知识及经验划分不同危险性类别所对应区间值，解决了主控因素的复杂性和不确定性问题；按照隶属度的概念改进了经典白化权函数，定义了每个类别的白化权函数不只是与相邻的上、下两个区间存在着关系，而与每个区间的标准值均有关，利用白化权函数将离散的灰数映射到区间灰数上，解决了主控因素物理意义、量纲、量级巨大差异所导致的结果失真问题。以各主控因素在危险性等级下隶属度均为1的确定性判断作为系统特征行为序列，计算评价对象与每个危险性类别的邓氏灰色关联度，形成关联度矩阵。再通过以评价对象与各危险性类别的差异程度为权的加权广义距离描述评价对象与h类别的接近程度，最终建立最优模型。研究结果表明：以邢东矿为例，根据勘探资料和历次突水调查结论，选取了6个主控因素，用AHP确定了权重系数，用K-Means聚类算法确定了安全、较安全、较危险和危险4个等级区间值；再使用灰色最优聚类理论得到了底板突水危险性评价分区图；最终，得到了各危险性等级的分布情况和面积大小等数据，运算结果显示历次突水事故发生的位置都位于危险区域。对比突水系数法的评价结果，由于采用信息量更大，用隶属度关系减弱了临界值的绝对控制作用，使结果更加系统全面，同时克服了基于薄板理论的突水系数法只适用于底板隔水层厚度小于50 m 的局限，是深部带压开采底板厚隔水层突水危险性评价有效方法。

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煤炭科学技术

2020年第01期

823

746
断顶爆破防治冲击矿压技术体系及效果评价研究

作者(Author)：窦林名, 阚吉亮, 李许伟, 齐燕军, 白金正, 刘明洪

摘要：断顶爆破在坚硬顶板条件下的冲击矿压灾害防治中应用广泛。基于动静载叠加原理，理论分析了断顶爆破防治冲击矿压的作用机制，在对冲击危险预评估和冲击危险动态演化特点分析的基础上，揭示了冲击危险具有分时、分区和分级的“三分”特征，建立了分时、分区、分级断顶爆破防治冲击矿压技术体系，应用于坚硬顶板型冲击矿压防治工程实践，并通过采取理论计算、钻屑监测和微震监测手段进行断顶爆破效果评价。结果表明：爆破后形成的裂隙区贯通为连续的弱面是控制冲击矿压最重要的区域，断顶爆破能够减弱由于顶板瞬间破断或垮落释放的动载强度，降低上覆悬顶施加在煤体内的静载强度并促使煤体峰值应力向工作面前方转移，达到降低冲击矿压危险的目的；依据揭示的冲击危险分时、分区、分级的“三分”特征，建立了“开切眼倾向断顶爆破、临空煤柱侧走向断顶爆破、工作面内超前预裂爆破和及时解危断顶爆破”的分时分区分级断顶爆破防治冲击矿压技术体系，相应进行了断顶效果评价，其中开切眼倾向断顶爆破后工作面初次来压和周期来压阶段顶板聚集的能量分别降低72%和76%；临空煤柱侧断顶爆破后煤柱内钻屑值下降0.55 kg/m；工作面内预裂爆破区域在回采期间出现微震总能量、单日最大能量均明显降低，微震频次显著增加的整体规律，验证了分时分区分级断顶爆破技术体系对防治冲击矿压的有效性。

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煤炭科学技术

2020年第01期

2382

2181
采动影响下深埋软岩巷道变形特征与控制因素分析

作者(Author)：余伟健, 李可, 张靖, 韩森, 廖泽, 张宗堂

摘要：针对深埋软岩巷道虽布置在回采破坏范围之外，在回采反复扰动之下仍发生大变形的现象，采用现场调研、巷道围岩应力场分析和数值模拟试验等方法进行研究。在前人研究的基础上，建立了巷道开挖应力场和煤层回采应力场的耦合应力计算模型，代入相关数据后，发现邻近的C5煤层采空后引起的应力升高或降低幅度均在15%以下，认为单纯的应力改变一般不会造成支护整体失效或巷道大变形，反复扰动后围岩力学强度降低，致使其由弹塑性变形过渡到松动变形是关键原因。采用FLAC3D软件模拟了煤系倒转的情况及附近岩层中的巷道前期围岩变形可控、后期在回采反复扰动下应力分布特征与不均衡变形的过程。分析了持续性底鼓的原因及喷层、锚杆与锚索失效的原因。根据分析，提出了巷道的一次支护最佳状态和二次支护最佳时机，认为开挖后应优先喷浆允许巷道在弹塑性范围内充分变形以释放围岩应力后再进行强力支护，以达到一次支护最佳状态；认为二次支护的最佳时机是上区段采空之后下区段回采之前；认为施工工序和喷层厚度小导致喷层刚度与围岩协调作用不足是其失效的关键因素；认为需进行底板支护，以形成完整的支护结构，避免应力从底板释放是控制底鼓的关键因素；认为支护时机、锚杆长度和安装质量是锚杆与锚索失效的关键因素。

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煤炭科学技术

2020年第01期

647

1309
焦化废水深度处理现状及技术进展

作者(Author)：何绪文, 张斯宇, 何灿

摘要：焦化废水是一种典型的高浓度难降解有机废水，具有污染物成分复杂、污染物浓度高、可生化性较差、毒性大、色度高、水质波动大等特点。由于焦化废水COD浓度高，且含有酚、酯、氰、吲哚、吡啶、长链烷烃等大量难降解有机污染物，传统的“预处理+生化处理”组合工艺无法满足新的焦化废水排放标准GB 16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》，因此亟待寻求稳定、经济及资源化的深度处理工艺，以满足提标排放。基于此，综合了近几年国内外关于焦化废水水质特性、排放标准、单元处理技术等方面的研究成果；总结了目前焦化废水深度处理技术，如移动床生物膜反应器（MBBR）、曝气生物滤池（BAF）、混凝法、高级氧化技术及膜分离技术的应用现状；指出仅靠单一生物化学或物理化学处理技术很难满足达标排放或废水回用要求；提出采用“氧化预处理+MBBR+（磁）混凝”、“（磁）混凝/过滤+臭氧催化氧化”以及“（磁）混凝+高级氧化+双膜处理”3种高效经济的焦化废水深度处理新型组合工艺，并成功应用于实际工程。根据焦化废水水质条件，因地制宜地选择或开发具有处理效果好、技术先进、操作简便等优势的组合工艺是今后焦化废水深度处理技术的发展趋势。

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煤炭科学技术

2020年第01期

578

633