《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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我国矿井物探技术及装备的发展现状与思考

作者(Author)：张平松, 欧元超, 李圣林

摘要：矿井物探作为煤矿智能开采过程中一类重要的精准地质勘探及监测预警手段，经过近30年的发展，从基础技术理论、软件模拟性能到装备研发应用等方面都得到了较大的丰富和提升，在当前矿井地质保障系统的构建中起到了关键性作用。值此“十四五”开局之际，总结回顾了以矿井地震类、矿井直流电法类及矿井电磁法类等为主的矿井物探技术、装备发展历程及现状；检索统计了近30年来国内发表的矿井物探类高质量学术论文，并从发表年份、论文作者、机构来源、高质量期刊等多个角度进一步剖析了矿井物探发展规律及特征；面对当前国内煤炭开采地质条件深部化、复杂化的发展趋势，指出基础理论不够完善、应用条件拓展不足、仪器装备智能稳定性亟待提升、数据反演多解性尚未突破等仍是阻碍目前矿井物探技术发展和高质量应用的关键性问题。针对矿井地质保障系统协同构建及其发展趋势，笔者从矿井原位试验平台建设、透明化矿井地质构建、高素质矿井技术人才培养等方面进行思考。未来发展应瞄准精准智能开采方向，紧紧围绕《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》中指出的提高智能精准化矿井物探技术装备发展目标，从实际出发，稳步合理全面地推进矿井地质透明化，加速国产高性能多属性参数仪器设备开发，构建多源地质灾害信息云监控、诊断与保障系统等工作，不断提升新时代矿井安全生产的质量和效益。

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煤炭科学技术

2021年第07期

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我国煤矿综放开采40年：理论与技术装备研究进展

作者(Author)：宋选民, 朱德福, 王仲伦, 霍昱名, 刘一扬, 刘国方, 曹健洁, 李昊城

摘要：综采放顶煤开采技术作为我国开采厚及特厚煤层的主要方法之一，其引入我国近40年来，放顶煤开采理论与技术实践在我国均取得了长足发展与进步。系统回顾与总结了我国在放顶煤技术领域所取得的标志性成就，结合综放工作面技术特征、理论演化逻辑与资源开采新理念，将其发展历程分为初期试验、发展成熟以及智能化无人开采3个阶段。主要针对综放采场支架与围岩关系以及顶板（煤）结构与稳定性、顶煤破碎运移放出规律、以及综放“三机”装备的进展4个方面核心内容，对我国综放技术的发展进行了总结；围绕综放采场支架与围岩关系以及顶板（煤）结构与稳定性问题，依据机采高度的变化描绘了我国学者关于该问题研究的基本历程；从顶煤破碎机理、综放采场顶煤冒放性分类评价以及顶煤放出规律理论3个方面，阐述了我国关于顶煤破碎运移放出规律的发展道路；放顶煤开采工艺研究方面，则从常规的综放工艺、特殊地质条件下综放工艺以及综放工序的时空配合关系展开，再现了我国学者的研究路线；同时简要阐述了综放“三机”装备的发展进程与最新成果。明晰了我国放顶煤技术的发展脉络与研究思路，分析并探讨了现阶段放顶煤开采理论与技术发展前沿的相关难题，为我国综采放顶煤技术的进一步发展提供了研究基础与思维启迪。

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煤炭科学技术

2021年第03期

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煤矿瓦斯抽采增产机制及关键技术

作者(Author)：苏现波, 宋金星, 郭红玉, 蔺海晓, 刘晓, 韩颖, 张双斌, 李贤忠, 于世耀

摘要：瓦斯抽采是煤矿瓦斯灾害治理的主要途径。长期以来，广大科技与工程技术人员研制了多种瓦斯抽采技术，为我国煤矿安全生产提供了有力保障。但是对于一些突出严重的低渗煤层仍存在抽采效率低、成本高的问题，迫切需要形成一套系统的、能够实现瓦斯抽采由“抽得出向抽得快、抽得省、抽得纯、抽得净”转化的技术体系。为此，首先系统介绍了煤岩体结构的定量表征、瓦斯运移产出机制和基于煤岩体结构的瓦斯运移产出过程，并以此瓦斯抽采增产理论为基础，从物理、生化和表面改性等方面厘清了瓦斯抽采增产机制，最后结合团队近20年从事瓦斯治理工作的研究成果，系统分析了水力压裂、钻冲压一体化、老孔修复、三堵两注固液两相封孔、下向瓦斯抽采孔自动排水排渣气驱、地面以孔代巷等六项瓦斯抽采技术的增产原理，简要介绍了研制的相关装备、装置和器材以及现场应用效果。指出煤体结构决定了煤层的可改造性，决定了瓦斯的运移产出流态，进而决定了瓦斯抽采增产技术的选择，是瓦斯治理技术体系建立的基础。揭示了瓦斯抽采的多重增产机制：造缝增透、增容增透、气驱增产、气胀致裂增透、微生物降解增产、强氧化剂氧化增产和表面改性增产等，指出水力压裂、钻冲压一体化、地面以孔代巷三项技术是以增透增产为主要途径的水力强化措施；三堵两注固液两相封孔、老孔修复增透、下向孔自动排水排渣三项技术则是以多重增产机制为基础，以延长抽采钻孔使用寿命、提高抽采瓦斯的质和量为途径的增产技术；气驱技术的本质是增加瓦斯压力梯度、实现抽采后期低压煤层瓦斯抽采增产。已经完成的工程试验和推广应用充分显示出这一技术体系的潜在优势，随着这一技术体系进一步的标准化和程序化，将成为煤矿瓦斯高效抽采的一种普适性技术，其推广应用将大幅度降低瓦斯治理成本。

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煤炭科学技术

2020年第12期

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煤层气成藏机理及形成地质条件研究进展

作者(Author)：刘大锰, 刘正帅, 蔡益栋

摘要：煤层气成藏机理及形成地质条件研究对合理评估煤层气资源和指导煤层气开发具有重要意义。煤层气成藏是煤层气在含煤盆地生成、赋存、运移和保存的动态地质演化过程，每个阶段均受多种地质因素控制。基于近年来国内外相关领域研究成果，从煤层气成藏过程和流体特征角度出发，依次总结煤层气成因机理、煤层气储集及运移机理和煤层气藏形成地质条件。结果表明：丰富的有机碳是煤层气形成的物质基础，生物成因煤层气的形成主要依赖于煤层中微生物群落特征，热成因煤层气的形成依赖于煤变质程度;吸附解吸机理是研究煤层气储集的基础理论，固-液吸附解吸理论可以更好地解释含水煤层气体吸附解吸现象;扩散机理和渗流机理是煤层气运移的微观理论，基于时间变化的扩散模型和非达西渗流模型更适合解释我国低渗储层煤层气的运移过程;煤层气藏形成的地质条件归纳为沉积条件、构造条件和水文地质条件，沉积条件控制煤岩组成、煤层厚度和顶底板特征等影响煤层气的成藏过程，构造条件通过构造活动、煤层埋深、岩浆活动和构造类型等影响煤层气的成藏过程，水文地质条件对煤层气成藏具有双重作用。总之，我国含煤盆地地质构造复杂，煤层气成藏受多种地质因素控制，煤层气藏主控因素分析应结合煤层沉积埋藏史、热演化史、构造演化史和地层水动力特征。

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煤炭科学技术

2020年第10期

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中国现代煤化工近25年发展回顾·反思·展望

作者(Author)：徐振刚

摘要：发展现代煤化工是国家能源发展战略的重要组成部分，是充分发挥煤炭能源相对资源优势，保障国家能源安全的必要措施，是缓解石油和天然气供需矛盾的现实手段。中国现代煤化工发展始于20世纪末，贯穿“九五”至“十三五”共5个“五年计划”近25年。现代煤化工区别于传统煤化工，包括煤直接液化、煤气化、费托合成、大型煤制甲醇、甲醇制烯烃、甲醇制芳烃、煤制乙二醇、煤制天然气等。回顾了中国现代煤化工近25年的发展历程，分析了各个“五年计划”期间在国家政策引导和宏观调控下开展的科技创新和产业发展工作的时代特征；介绍了中国现代煤化工从实验室研究、工程化开发、工业化示范到产业化发展再到进一步升级完善的历史脉络。概述了中国现代煤化工的发展现状，梳理了近25年现代煤化工快速发展过程中所取得的丰硕成果包括煤化工核心技术、专用催化剂、关键设备等方面实现的重大突破。煤直接液化、煤气化、合成气费托合成、甲醇制烯烃、煤制乙二醇等工艺路线的核心技术与关键设备均已实现重大突破，技术水平总体上已位居世界前列，其中煤直接液化、甲醇制烯烃、煤制乙二醇等已达到世界领先水平。阐述了5个具有特殊意义的典型现代煤化工工业化示范项目，汇总了中国现代煤化工各主要技术方向已建成投运的工业化示范项目及产业规模。最后对近25年的快速发展历程进行了反思，总结了各个不同发展阶段所取得的宝贵经验和值得关注的工作要点。面对煤炭工业转型升级、煤化工行业高质量发展的新机遇，分析了中国现代煤化工仍然存在总体技术水平需进一步升级，主要产品档次需进一步提高，项目经济效益需进一步改善等主要问题与面临的产业核心竞争力需进一步提升的严峻挑战，据此指出了中国现代煤化工未来科技创新的技术方向及工作重点。现代煤化工科技创新的突破口应是煤化工高端差异化新产品的开发，特别是高性能、高附加值类新产品的开发，这也是煤化工行业的本质特征。

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煤炭科学技术

2020年第08期

2600

2300
煤层气生物工程研究进展

作者(Author)：苏现波, 夏大平, 赵伟仲, 伏海蛟, 郭红光, 何环 , 鲍园 , 李丹 , 魏国琴

摘要：煤层气生物工程是将营养液或经过驯化、改良的菌种注入地下煤层或通过地面发酵产气的方式，把煤的部分有机组分转化为甲烷，实现微生物强化煤层气产出的一种特殊发酵工程。该工程作为多学科交叉的新兴边缘学科，涉及到能源、环境和新材料三大领域，具有多重效益，越来越受到关注。详细总结了国内外煤层气生物工程10余年的发展历程，首先从煤层(水)的生物多样性、厌氧发酵系统产气机制和控制因素等方面系统分析了煤层气生物工程的微生物学基础ꎻ以研究厌氧发酵系统中气固液菌为核心，整合其他学科的研究方法，初步形成了煤层气生物工程自身的研究方法，最后提出了煤层气生物工程的实施方案及发展趋势。生物多样性为煤层生物甲烷的生成提供了菌种来源，根据发酵系统中气固液菌的变化规律将发酵过程区分为４个阶段，系统中的底物和环境因子控制了微生物群落结构，影响了生物甲烷的产量。甲烷的成因区分为乙酸营养型、氢营养型、甲基营养型３种。这一认识初步构成了煤层气生物工程的理论基础，分子生物学、地球化学与煤化学等的结合为该学科的发展提供了方法支撑，地面发酵池产气工程除了获取生物甲烷这一洁净能源外，还可以与褐煤提质、高硫煤微生物脱硫和新材料合成相结合，使得经济效益最大化，地下煤层气生物工程以其增气、增解、增透作用可大幅度提升煤层气井的产量，并获取液相有机物，同时可以实现二氧化碳的甲烷化，二氧化碳矿化对采空区可起到固化作用，减排效果显著，煤层气生物工程以其理论性、方法性和实用性正在成为一个全新的领域，将有力推进中国煤层气大规模商业化开发进程。

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煤炭科学技术

2020年第06期

1397

1411
薄煤层智能开采技术研究现状与进展

作者(Author)：袁永, 屠世浩, 陈忠顺, 张村, 王沉, 王文苗

摘要：　　薄煤层占我国煤炭总储量的20%，受狭小采掘空间等特殊条件制约，薄煤层开采效益差、智能化水平低，产量仅占煤炭总产量的10%。　　基于薄煤层多样性赋存条件和提高工作面单产、卸压效果与采出率的不同开采需求，将薄煤层开采的技术需求分为3类：薄煤层长壁智能化综采、薄煤层保护层智能化开采和薄煤层高采出率开采技术。　　系统分析了我国薄煤层矿井开采设计、长壁综采装备、智能化开采技术、半煤岩巷道掘进和极薄煤层开采技术等方面的研究现状，详细介绍了3类薄煤层开采技术的研究进展，具体包括：　　①在长壁综采工作面智能化方面，提出了放大采区(面)尺寸、降低采掘高度的立体化设计方法，开发了薄煤层开采方法、设备配套等辅助决策专家系统，研制了大功率、矮机身半煤岩快速掘进机及其支护机具和矮型化超长综采工作面成套装备，研发了“基于煤层条件精准探测预设割煤轨迹+三机协同控制+视频监控”的智能化开采技术;　　②在高瓦斯薄煤层保护层智能化开采方面，揭示了卸压开采的应力-损伤-渗流耦合作用机制，提出了长壁面极限卸压采厚与钻采面卸压增透合理参数确定方法，研发了基于瓦斯浓度调控的智能割煤技术;　　③在提高薄煤层采出率方面，研发极薄煤层的长壁综采自动化技术和五钻头自动换钻螺旋钻采煤机，开发了不同种类的薄煤层沿空留巷技术。　　提高薄煤层采掘装备的适应性和控制精度，构建智能开采与灾害防控一体化理论与技术将是薄煤层智能开采技术的研究方向。

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煤炭科学技术

2020年第05期

1387

1142
我国煤矿井下坑道钻探技术装备40年发展与展望

作者(Author)：石智军, 姚克, 姚宁平, 李泉新, 田宏亮, 田东庄, 王清峰, 殷新胜, 刘飞

摘要：煤矿井下坑道钻探在保障煤矿安全高效开采、增加清洁能源供给、实现绿色发展等方面发挥着不可替代的作用。改革开放以来，我国煤矿井下坑道钻探技术与装备实现了“由无到有”向“由弱到强”的历史性跨越，依靠坑道钻探技术与装备科技创新，支撑煤矿地质保障能力持续增强。首先从矿井灾害防治、隐蔽致灾地质因素探查、煤层气资源开发和其他工程应用等方面，全面阐述了安全高效绿色开采对煤矿井下坑道钻探的需求，并结合煤矿井下坑道钻探领域专著、专利、论文、标准规范、获奖情况，系统回顾和总结了40年来我国煤矿井下坑道钻探技术与装备的发展历程和代表性成果。在坑道钻探技术与装备方面，提出和发展了煤矿井下坑道回转钻进技术、稳定组合钻具定向钻进技术和随钻测量定向钻进技术，实现了煤矿井下钻孔施工由“无控钻进”到“受控钻进”再到“精确定向钻进”的跨越；研制了坑道钻机、泥浆泵（车）、钻杆、钻头、螺杆钻具、随钻测量系统、冲洗液循环净化系统等装备，促进了煤矿井下坑道钻探装备国产化进程及其升级换代，形成了适应于我国煤层赋存地质条件和开采条件、同时具备自主知识产权的坑道钻探技术与装备体系，尤其是大功率定向钻进和自动化、智能化钻进技术与装备研发，使我国煤矿井下坑道钻探技术装备水平跃升到新的台阶，推动了煤矿地质保障技术的进步，支撑了我国煤炭科学产能的释放和煤层气高效开发。面对新一轮能源科技革命，针对新形势下煤矿安全发展新要求，以信息化、智能化为特征的精准快速坑道钻探技术与装备的发展已迫在眉睫，在此基础上，提出了煤矿井下坑道钻探技术与装备发展方向及建议。

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煤炭科学技术

2020年第04期

2103

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