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《煤炭科学技术》2022年最受关注论文TOP30

来源：煤炭科学技术

《煤炭科学技术》2022年最受关注论文TOP30论文推荐！编辑部根据中国知网最新被引和下载数据，整理出30篇热点论文，欢迎各位学者关注！（注：数据整理于2023-05-29）

行业视野: 煤炭科学技术
类别; 147个
关键词; 175位
专家; 30篇
论文; 16447IP
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煤岩水力压裂物理试验研究综述及展望

作者(Author)：李全贵, 邓羿泽, 胡千庭, 武晓斌, 王晓光, 姜志忠, 刘　乐, 钱亚楠, 宋明洋

摘要：水力压裂物理模拟是对压裂过程中裂隙演化及其动力学过程的近似再现,成为了煤岩压裂树理研究的重要手段。相似理论是现场原型与试验模型转换的理论基础,试验装置和相似材料是物理模拟试验的物质前提,监测方法及检测技术是评价水力压裂致裂效果的关键部分,从以上了点对水力压裂物理试验的相似理论发展、试验材料和装置的演变、常用监测检测方法的特点和适用范围等方面进行了总结。分析认为:水力压裂的相似准则已经初步成形,但需要结合煤岩物理力学特性进一步修正,并利用数值模拟手段探究相似准则推导中忽略的次要因素影响程度,提高经验方程的可靠性与适用性;针对煤岩的多种物理力学性质,现阶段已得出许多相似材料的经验配比方程,但仍需要一套详尽的配比试验规范及大量试验尝试,提升试验的可重复性,以建立更具普适化的相似材料配比经验方程数据库;压裂装置正向着模拟条件更多、模拟范围更广、模拟尺度更大的多场耦合方向发展,压裂方法也随着工程应用逐渐多样化,但压裂装置三轴加载精度有待进一步提高,以保证高应力条件下压裂试验的有效进行,降低试验操作对最终结果的影响;监测方法与检测技术对水力压裂致裂效果的评价各有优势,相似材料对监测方法与检测技术的有效性与准确性也影响显如何依据试验需求确定适合的相似材料、合理地选择和结合监测方法与检测技术,是应对微细观结构研究需求的关键。

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煤炭科学技术

2022年第12期

340

521
带式输送机智能化关键技术现状与展望

作者(Author)：王海军, 王洪磊

摘要：带式输送机是煤炭主运输系统的关键装备，带式输送机的智能化是矿井煤炭安全高效运输的重要保障，对于提升煤矿安全水平、保障煤炭稳定供应具有重要意义。在新技术革命的推动下，带式输送机智能化领域处于加速发展阶段，信息系统平台、智能控制、测量感知等智能化关键技术不断取得进展，呈现多点突破、全面发展的态势，但相关技术在煤矿企业多为试验性应用，未得到普遍推广。综述了近年来带式输送机智能化关键技术的发展情况，分析了工程应用中存在的问题，指出了带式输送机智能化关键技术的发展趋势。首先，概括介绍带式输送机智能化的发展历程，重点阐述不同承载方式的带式输送机的技术特点及对智能化发展的技术要求；然后，以托辊式带式输送机为对象，分别介绍带式输送机节能运行技术、煤流量感知技术、健康状态监测技术和安全保障技术等智能化关键技术的研究现状，梳理了计算机视觉、大数据分析、智能控制与决策等技术在工程中的应用情况，对存在的问题及未来发展趋势进行讨论；最后，结合对国内外相关技术研究成果的分析，从智能化监测与控制研究的角度出发，指出了带式输送机变频节能控制、非接触式煤流智能感知、基于多源信息融合的透明输送和虚拟现实等智能化关键技术的研究方向。

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煤炭科学技术

2022年第12期

618

976
矿用聚氨酯类注浆材料改性研究进展

作者(Author)：侯凯, 王帅, 姚顺, 牛小红, 李振, 吴昌泉, 冯国瑞

摘要：随着煤矿向深部开采，以聚氨酯为代表的现有有机高分子注浆材料难以完成对井下高地应力、高地温、高岩溶水压的岩体赋存环境和强流变性、强湿热、强动力灾害的岩体工程响应。为了推动现有聚氨酯类有机高分子注浆材料的发展，提升聚氨酯注浆技术水平和使用范围。针对聚氨酯注浆材料在固化过程中会大量释热，导致反应温度较高以及力学性能较差等缺陷，总结了近年来聚氨酯注浆复合材料改性和性能分析的相关研究，提出了聚氨酯注浆材料在煤岩体充填加固和堵水防渗的可行性，着重从聚氨酯注浆材料改性的角度，阐述了助剂、传统注浆材料、黏土、固体废弃物、纤维和有机物对聚氨酯注浆材料的改性，并通过改性实现了注浆材料力学性能、阻燃性能的优化和成本的控制。

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煤炭科学技术

2022年第10期

180

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煤矿地质透明化典型应用场景及关键技术

作者(Author)：程建远, 王保利 , 范涛 , 王云宏, 蒋必辞

摘要：简要回顾了煤矿地质透明化的提出背景，诠释了煤矿地质透明化的技术内涵，辨析了地质透明化与可视化、透明地质与透明矿井等异同，重点阐述了煤矿地质透明化三大典型应用场景、实现路径和关键技术,其中超前钻孔地质透明化是利用开孔定向、钻孔测量、岩屑录井、钻孔成像和钻孔物探等技术与装备，以钻孔纵向钻探控制、径向物探扫描的方式，从而实现钻孔“线状”地质透明化；掘进巷道地质透明化是以长掘长探、随掘随探、反射槽波等关键技术为支撑,实现掘进巷道前方、侧帮一定范围的超前探测，达到巷道“束状”地质透明化的目的；回采工作面地质透明化是以随采地震、随采电法、微震监测等核心技术为支撑，将静态、动态、实时地质探测成果与采掘工程揭露信息相互融合,形成沿回采推进方向的采面“带状”地质透明化。随着“超前钻孔-掘进巷道-回采工作面”的递进透明,煤矿采掘地质条件将分时段、分区段、分层级趋于地质透明化。分析认为：地质可视化只是地质透明化的图形化显示，地质可视化并非地质透明化；透明矿井是透明地质的产物，透明地质是地质透明化的结果；煤矿地质透明化是静态与动态地质信息采集、地质信息与采掘工程信息互馈、三维地质模型构建、地质预测预报并与采掘工作面应用场景相互融合的时空动态实现过程。

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煤炭科学技术

2022年第07期

669

1328
基于BIM与GIS的矿山巷道参数化三维建模技术研究

作者(Author)：李梅, 康济童, 刘晖, 李兆阳, 刘曦, 朱青, 肖彬虎

摘要：巷道三维BIM建模具有数据结构复杂、细节信息量大等特点，在几何和语义上与GIS巷道三维模型相差很大，因此难以进行直接数据集成。为更好地利用GIS的空间分析功能和BIM的精细化建模功能，提出了基于BIM与GIS的矿山巷道参数化三维建模技术。首先设计了考虑BIM层次细节和GIS空间拓扑的巷道三维数据模型和数据结构，包括了结点、中间点、巷道弧段、巷道中线和三角网等多类型几何数据，能够管理巷道相关的地质素描、巷道设计、通风网络、避灾线路的各类专业参数；其次，提出了三维巷道网络拓扑关系处理方法，通过GIS的空间拓扑编辑功能构建标准化巷道中线网络数据集；最后，提出了参数化BIM巷道三维建模流程，即读取巷道中线数据集及参数，构建基本巷道BIM模型，利用布尔运算技术处理巷道硐室、拐弯和交岔点等复杂情况，生成的BIM模型可以充分展现巷道形态、支护等细节，也保留了GIS巷道网络拓扑关系，提高了数据的可集成性。采用布尔运算算法与常见的线框建模算法进行比对后，发现布尔方法在不同断面类型的巷道交岔点处理效果更佳。研究成果已经在大海则煤矿透明地质保障系统中得到应用，支持udatasmith、obj、fbx等多类型标准化三维数据格式，生成的三维巷道模型能够为煤矿避灾路线生成、通风网络解算、路径导航、智能地质保障等提供可视化与网络分析服务。

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煤炭科学技术

2022年第07期

415

1582
数字孪生驱动的掘进机器人决策控制系统研究

作者(Author)：张旭辉, 吕欣媛, 王甜, 黄本鑫, 郑西利

摘要：针对掘进设备远程控制中存在的设备决策能力低，掘进效率不高，安全隐患大等问题，提出了一种数字孪生驱动的掘进机器人决策控制方法。通过分析对比当前数字孪生技术在煤矿领域的研究情况，设计了数字孪生驱动的掘进机器人决策控制系统体系框架，包含物理空间、虚拟空间、孪生数据、规划层、控制层、执行层6个模块，以实现虚拟样机自主规划决策，远程控制物理样机同步运动的目的。首先，结合虚拟现实技术研究了非结构化环境下的局部避障策略，建立掘进机器人运动控制模型与传感观测模型，利用激光雷达将巷道中的障碍物在虚拟环境中进行重建，采用Ray-Col方法进行机器人与障碍物之间的碰撞检测，为机器人的路径规划决策奠定基础；其次，结合深度强化学习技术研究了基于虚拟智能体的全局路径规划方法，提出了基于改进PPO算法的Muti-PPO算法，通过奖惩机制建立掘进机器人虚拟智能体，并在Unity3D平台中进行训练，训练结果表明Muti-PPO算法相比于PPO算法、SAC算法，平均奖励值分别提升了13.82％与11.31％；标准差分别下降了17.85％与16.81％；最高奖励值分别提升0.14％与0.43％，其性能在3种算法中达到最优；最后，搭建决策控制平台，将虚拟空间中产生的决策指令发送至物理样机的末端执行器，通过物理样机传感器数据驱动虚拟样机同步变化。根据系统的规划决策、双向映射与远程控制功能，设计路径规划试验与虚实同动试验对其进行验证。路径规划试验结果表明，在3种不同复杂程度的工况下，虚拟智能体路径规划结果与目标点的误差在1.2 cm以内，且能够将控制信息传输至物理空间中，远程控制机器人运动；虚实同动试验结果表明，在掘进机器人运行过程中，虚拟样机与物理样机保持同步运动，两者在巷道中的位姿均保持一致。该方法实现了“数据驱动、双向映射、碰撞检测、自主决策、人机协作”的无人化决策控制新模式，为掘进设备的智能化提供了新的思路。

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煤炭科学技术

2022年第07期

420

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薄煤层智能开采工作面煤层透明化地质勘查技术

作者(Author)：刘小雄, 王海军

摘要：智能开采是煤矿迈向高质量发展的必由之路，透明地质是智能开采的关键，为从根本上解决煤层透明化问题，以神东煤炭集团榆家梁煤矿43101薄煤层智能开采工作面为研究对象，研究实现薄煤层工作面智能开采的煤层透明化地质勘查技术。首先，分析整理以往地质勘查、矿井生产以及临近工作面揭露的地质资料，建立工作面煤层勘探地质模型；其次，采用巷道快速写实技术、测量技术等，获取工作面两巷道、开切眼揭露的煤层结构、顶底板起伏等参数特征，并修正勘探地质模型，建立煤层的生产地质模型；然后，分析工作面尺度上煤层、地质构造的变化特征，采用井下定向钻探为主，工程测量、钻孔窥视、岩屑编录等为辅助的煤岩界面综合探测技术，根据获取的煤层厚度、顶底板标高、煤岩层结构、地层倾角等关键性参数，再次修正模型形成煤层半透明化的智能开采地质模型；之后，将建立的半透明化模型输入采煤机系统，设定预想切割曲线，采用工作面支架超前雷达、工作面三维激光扫描、工作面回采地质测量、快速写实等技术探测回采过程中煤层的参数，并实时反馈优化半透明化的智能开采地质模型，形成智能开采工作面煤层透明化地质模型；最后，采用对比分析、回采跟踪、地质建模等技术，根据后续工作面的开采分析该技术体系的适用性和可行性，构建适应于榆家梁煤矿的薄煤层智能开采工作面煤层透明化勘查技术体系，并以数字化方式对整个工作面进行全面统一的三维可视化展示，实现了工作面的煤层透明化生产模型的动态更新，指导采煤机截割轨迹的调整和修正，成果精度满足智能开采要求。

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煤炭科学技术

2022年第07期

255

701
煤矿巷道围岩卸压技术及应用

作者(Author)：康红普, 姜鹏飞, 冯彦军, 赵凯凯

摘要：煤矿巷道围岩控制方法主要分为支护加固法和卸压法，卸压法是高应力、强采动巷道围岩控制的有效手段。目前，我国煤矿已形成包括巷道布置法、巷道围岩近场卸压法及远场卸压法在内的巷道围岩卸压技术体系。介绍了巷道卸压法分类及卸压机理、影响因素和适用条件。巷道布置法的实质是将巷道布置在采空区下方、上方、边缘及采空区内等应力降低区，是首选的、有效的卸压法。巷道围岩近场卸压主要包括切缝、钻孔、爆破及掘卸压巷等方法，卸压机理是在浅部围岩形成一定的变形空间，减小围岩向巷道空间的位移，并将浅部围岩高应力转移到深部。巷道围岩远场卸压法主要有深孔爆破、水力压裂法，通过切断或弱化巷道上方的顶板，减小回采工作面采动对巷道稳定性的影响。近年来，水力压裂技术得到广泛应用，成为回采工作面坚硬顶板弱化、强采动巷道围岩卸压的有效措施。在实例分析中，介绍了区域水力压裂和局部水力压裂卸压技术的应用情况，包括地质与生产条件、压裂设计及卸压效果。最后，分析了巷道卸压法存在的问题，对今后的技术发展进行了展望。

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煤炭科学技术

2022年第06期

1417

3260