《煤炭科学技术》“特约综述”专题_中国煤炭行业知识服务平台

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《煤炭科学技术》“特约综述”专题

来源：煤炭科学技术

“特约综述”栏目创立于2019年，为《煤炭科学技术》特色栏目。截至2023年2月，栏目共收录了领域内院士、知名专家撰写的30篇高质量综述稿件，从多方面多角度展示了我国煤炭科学技术的研究进展和创新成果。

行业视野: 经典综述
类别; 162个
关键词; 184位
专家; 33篇
论文; 63392IP
点击量; 80227次
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我国大倾角煤层开采技术变革与展望

作者(Author)：伍永平, 郎丁, 贠东风, 解盘石, 王红伟, 高喜才, 罗生虎, 曾佑富, 吕文玉, 张艳丽, 胡博胜, 皇甫靖宇, 周邦远, 黄国春, 王丽, 李俊明, 刘斌

摘要：大倾角煤层是我国煤炭资源的主要赋存样式之一。在地域分布上呈现出广泛性与区域性，据不完全统计，全国25个省、自治区、直辖市均涉及该类煤层开采，在中西部地区储量丰富、产量大、生产集中程度高。在赋存条件上呈现出多样性与复杂性，不同区域成煤时期不一，构造控煤过程迥异，形成了多样且复杂的开采条件，催生了不同的开采技术要求。大倾角煤层开采的技术难度大。煤层倾角导致采场围岩运动破坏呈现非对称性显现特征，支护系统稳定性控制与“三机”配套与协同、采准巷道布置与支护、工作面“人−机”环境安全保障等工作的难度显著加剧，严重制约了矿井安全高效开采。大倾角煤层开采的区域经济需求强，该类煤层赋存与生产较集中的区域多见以煤炭工业为主的资源型城市，经济结构相对单一，煤炭资源安全高效开发利用对区域能源保供、民生保障、经济保稳具有兜底作用。长期以来，大倾角煤层开采技术变革聚焦于解决“难”与“需”的矛盾，在采煤方法与工艺、岩层控制理论与技术、成套装备研制与应用3个方面不断完善、创新、发展，实现了由非机械化向机械化开采的转变，安全产效水平大幅提升，人员劳动强度大幅下降，作业环境显著改善。20世纪90年代中期，川煤集团绿水洞煤矿首次成功实现了大倾角中厚煤层长壁综采，冲破了大倾角煤层机械化开采技术“禁区”。在此示范作用下，大倾角厚煤层长壁综放开采、大采高综采、薄煤层伪俯斜长壁综采三项首创性工程实践先后取得成功。这一过程中创新了工作面非线性限位布置与调斜方式，确立了“支架−围岩”系统稳定性多维交互控制模式，研发了工作面成套装备，取得良好收效，综合机械化开采技术适用范围进一步拓宽。与此同时，大倾角煤层开采仍存在许多亟待突破的关键科学问题与技术瓶颈，导致自动化、智能化水平提升与近水平/缓倾斜煤层相较仍存在较大差距。需进一步强化倾斜层状煤系地层煤岩体采动力学行为研究，揭示其对采场围岩灾变的控制机制，并实现量化表征；需进一步阐明岩体承载结构−采场装备群组系统间的多维动态作用过程与规律，完善装备与围岩多维动态多目标协同控制理论与技术基础，实现技术转化应用。在科学问题取得突破的基础上进行采煤方法、回采工艺、岩层控制、成套装备的系统性技术创新与研发，破解大倾角煤层开采安全−产效双提升的制约技术瓶颈，使大倾角煤层综合机械化开采倾角上限在有可靠技术保障的前提下向上延伸（扩展），为实现自动化、智能化开采奠定基础。

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煤炭科学技术

2024年第01期

225

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煤型战略关键微量元素的地球化学特征及资源化利用

作者(Author)：秦身钧, 徐飞, 崔莉, 王金喜, 李神勇, 赵泽森, 肖林, 郭彦霞, 赵存良

摘要：稀有、稀散、稀土和稀贵等战略性关键元素是用于国民经济和军事国防中的重要原料，发挥着不可替代的作用。随着传统矿床的逐渐枯竭和开采难度加大，煤炭和煤灰中伴生关键元素资源的综合勘探开发和利用越来越受到重视，有望成为一种兼具可循环利用和环境保护双重价值的新型理想替代资源。将煤型战略关键微量元素的地球化学特征及资源化利用作为一个整体，系统阐述了锂、镓、锗、稀土和贵金属等代表性“四稀”战略关键元素含量测定和赋存状态的常用分析方法，在中国煤中的分布富集、赋存状态与地球化学机理，分析了它们从煤到煤灰中的迁移转化和化学形态特征，并对重要关键元素提取过程中的活化浸出、尤其是富集提纯方法进行了总结，最后提出了一些该领域中存在的问题和今后研究应关注的方向，以期为煤及煤灰作为战略关键元素潜在资源进行开发利用的相关理论和技术研究提供科学参考。

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煤炭科学技术

2022年第03期

595

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煤矿智能化开采煤岩识别技术综述

作者(Author)：张强, 张润鑫, 刘峻铭, 王聪, 张赫哲, 田莹

摘要：加快煤炭产业链的智能化发展是当前环境下保证煤炭稳定供给的重心,而煤岩识别是实现煤矿智能化建设,提高煤层探测、智能开采、快速分选精度和效率的关键技术,因此,开展了煤岩高效识别技术方法的综述研究。首先根据使用工况不同,将煤岩识别统筹为接触式识别与非接触式识别,根据技术类别将现有识别技术归类为过程信号监测、红外热成像、图像特征、反射光谱、超声波探测、电磁波探测,从识别机理和技术原理方面进行了详细的介绍,并列举了典型特征下的煤岩差异。其次综合阐述了各种识别技术的研究现状,总结出工程实际中的煤岩识别技术应用现状;从理论技术研究、工况环境影响、煤岩特征3方面建立了不同识别技术的局限度评价表,超声波、电磁波探测技术局限度最低,红外成像识别技术局限度最高,其中工况环境对红外成像识别局限最明显,煤岩特征对反射光谱识别和过程信号监测识别局限最明显。基于上述局限度,对未来煤岩识别的研究重点提出4点建议:煤岩特征信息的深层挖掘，复杂多变环境的影响机理研究，物理属性相近的煤岩识别新方法，综合地质条件的煤岩识别方法适用性研究,为我国煤岩识别技术发展、煤矿智能化建设提供理论指导。

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煤炭科学技术

2022年第02期

1187

2564
煤矿智能化最新技术进展与问题探讨

作者(Author)：王国法

摘要：煤炭是我国一次能源中最经济、可靠的资源，煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。随着国家发改委、能源局等八部委联合发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，煤炭行业供给侧结构改革和高质量发展脚步逐步加快，人工智能、大数据、云计算、工业物联网等新一代信息技术与传统采矿专业深度融合，推动了整个煤炭行业科技发展与工程应用至新的阶段。全面阐述我国自2019年以来智能化煤矿建设最新情况，分析了成功的典型技术与应用案例；详细阐述了煤矿智能化建设顶层架构全方位推动、指引技术进步与实践，构建了煤矿智能化基础理论体系，提出了分类分级智能化煤矿建设路径，基于不同地质煤层条件开展智能化煤矿建设示范工程，并取得了较好的成效；在煤矿智能化基础理论架构方面，提出了智能化煤矿数字逻辑模型与数据推送策略，构建了煤矿巨系统智能化子系统多种类、复杂关联架构与协同机制，通过梳理现有生产系统和生产关系研发基于5G＋新一代智能化系统，形成了坚硬薄煤层大功率高效智能化开采成套技术与装备、“掘锚一体机＋锚运破＋大跨距转载”远程控制智能快速掘进系统成套技术与装备、智能通风系统、井下锂电池驱动人车无人驾驶系统及智能调度系统、固定岗位无人值守系统等；分析了我国煤矿智能化技术发展面临的瓶颈，提出了井下车辆和机器人电动化、井下无线发射功率、5G煤矿应用场景与生态、透明地质模型、智能巨系统兼容协同、连续自动掘进与掘支平行、采煤工作自动调高与调直、无人操作系统常态化运行可靠性、ABCD＋煤矿技术体系、柔性煤炭生产供给体系等十个煤矿智能化技术发展方向及建设路径。

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煤炭科学技术

2022年第01期

2378

7591
岩层采动裂隙演化规律与生态治理技术研究进展

作者(Author)：李全生, 李晓斌, 许家林, 徐祝贺, 张村

摘要：岩层采动裂隙是造成覆岩含水层破坏、威胁井下安全生产的直接原因，也是造成工作面推过后，地表持续下沉变形及生态累积影响的根源。为了解当前覆岩裂隙发生机制、演变规律、研究方法及生态影响与治理进展，实现资源开发与矿区环境的协调、可持续发展，阐述了采动裂隙演化规律与生态治理技术发展现状。介绍了煤矿采动裂隙的形成过程、裂隙类型、研究方法、监测手段及研究发展趋势；从开采影响的空间特征方面，依覆岩裂隙、底板裂隙与地表裂缝分类介绍了裂隙/裂缝演化规律及分布特征，重点分析了深部开采与我国西部沟壑区高强度开采地表裂缝形成的力学机制；探究采动裂隙在保水开采、煤与瓦斯共采方面的应用及生态治理技术，并给出基于开采参数优化的源头减损技术、覆岩承载结构稳定性维持减损技术、变形调控减损技术、覆岩离层注浆减损技术、采复一体化技术、土壤改良与植物修复技术、采煤沉陷区综合修复技术等，实现采煤同时兼顾对地下水、瓦斯、矸石等资源的合理利用与地表建筑及生态环境的保护。分析认为，采动裂隙多种方法综合运用、力学演化机制及量化描述、深部多物理场耦合、探索新应用领域及控制研究、厘清采动损伤科学内涵及评价方法、明晰矿区生态修复的科学理念、构建采动损伤与生态保护相协调智能化调控系统等将是未来亟需研究的关键科学问题。

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煤炭科学技术

2022年第01期

716

2896
我国综合机械化开采50年发展历程与展望

作者(Author)：闫少宏, 徐刚, 范志忠

摘要：分析了我国综合机械化的发展历程，总结了在机械化开采方面从引进、消化、吸收再到发展创新的成功经验，认为：①我国煤矿机械化开采历经50 a发展，大体可分为3个阶段，即探索阶段(20世纪70—80年代)、大发展阶段(20世纪90年代)和全面突破阶段(21世纪初至今)；②在工作面煤机装备发展理念方面，20世纪80,90年代总体是突出经济实用型，21世纪初至“十二五”末期，煤机装备突出重型化和高可靠性，以达到装备效益的最大化，“十三五”至今，煤机装备向智能化、无人化方向发展，以实现工作面设备集群的智能感知和协同控制；③采煤方法与工艺依然是煤矿机械化发展的基础，任何采煤方法或工艺的变革都会促进煤机装备产业的升级换代，甚至脱胎换骨的进步，而煤机装备是采煤方法与工艺的载体，因此采煤方法与工艺研究依然是煤矿开采的基础和根本；④尽管我国煤机装备的整体水平有了巨大提高，但在关键元部件、材料、工艺、整机可靠性方面，与国际先进国家依然存在一定的差距；⑤煤矿智能化是煤炭行业发展的必然趋势，是煤炭科技工作者的理想和努力方向，但其前提必须是装备要具有高可靠性，而且采煤工艺的可操作性与岩层控制的定量化理论也是智能化实现的基础；我国煤矿机械化的发展历程表明，煤机装备的研发和应用应立足于采煤方法与工艺的不断创新，适合煤炭赋存特点的多样化机械化开采模式也是我国煤炭科技发展的必由之路。

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煤炭科学技术

2021年第11期

874

3391
煤炭工业“十三五”发展成效与“双碳”目标实施路径

作者(Author)：王国法, 任世华, 庞义辉, 曲思建, 郑德志

摘要：煤炭是我国能源体系的基石，长期以来煤炭工业为我国经济社会发展和国家能源安全稳定供应提供了有力保障。回顾“十三五”期间，我国煤炭工业在国家供给侧结构性改革和行业高质量发展政策引导下，不断改革行业发展模式，在煤炭消费革命、供给革命、技术革命、体制革命、国际合作方面取得的丰硕成果和巨大成绩。分析了在“碳达峰，碳中和”目标下，我国煤炭工业面临的任务和挑战，提出基于我国能源资源禀赋和经济社会发展要求，在未来100年中，煤炭仍将在我国多能互补现代能源体系中扮演稳定器和压舱石的重要角色，以煤矿智能化为标志的煤炭技术革命、技术创新成为行业发展的核心驱动力，煤炭智能绿色开发与清洁低碳利用是发展主题，煤炭低碳利用技术的颠覆性创新将使煤炭成为最有竞争力的能源和原材料资源。要坚定不移地建设智能化煤矿，淘汰落后产能，发展以煤矿智能化支撑的柔性生产供给体系，发挥煤炭为“双碳”兜底、为能源安全兜底、为国家安全兜底的作用，实现新时期、新煤炭、新格局高质量发展目标。

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煤炭科学技术

2021年第09期

2093

2564
综采工作面智能化关键技术现状与展望

作者(Author)：高有进, 杨艺, 常亚军, 张幸福, 李国威, 连东辉, 崔科飞, 武学艺, 魏宗杰

摘要：综采工作面智能化是我国煤炭开采的重点发展方向之一。综采工作面环境复杂，设备众多，开采工艺各环节高度耦合，且采煤过程中各设备之间的动作协同性要求较高，这给设备的智能控制带来了巨大挑战。为厘清综采工作面智能化的技术现状，发掘技术难题的解决方法，探讨未来的发展方向，首先从工程应用角度出发，围绕采煤机、液压支架群、供液系统、运输系统等核心设备，综述综采工作面智能化的发展历史和技术现状，介绍了智能化综采工作面现有的系统架构和关键技术，梳理智能化建设过程中的技术难点。其次从控制理论角度出发，重点阐述了采煤机滚筒自适应调高、支架姿态控制、支架自动跟机、工作面直线度调整、设备协调控制等技术难点所面临的科学问题，从系统建模、控制算法及优化决策等方面，介绍了解决上述问题的技术路径和国内外最新的研究成果。最后，根据人工智能研究领域的发展动态，展望了采煤机、液压支架、运输系统的智能化发展方向；结合计算机视觉、三维激光点云技术、大数据分析、多智能体控制与决策等方向的研究成果，探讨了综采工作面在视频目标识别与跟踪、关键设备三维姿态感知、透明工作面地质信息获取与建模、设备故障综合诊断、工作面信息挖掘与智能分析、设备集群智能最优控制等方面的智能化技术。

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煤炭科学技术

2021年第08期

1662

2948