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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

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行业视野: 煤炭科学技术
类别; 147个
关键词; 175位
专家; 30篇
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复杂条件下巷道围岩控制技术研究进展

作者(Author)：李桂臣, 杨森, 孙元田, 许嘉徽, 李菁华

摘要：煤炭资源开采正不断向深部迈进，面临的复杂地质条件问题也日益突出。深部资源开采、地下空间开挖等深部岩石工程活动迅速增加，而这些工程活动的开展和巷道的稳定性密切相关。重点总结了复杂条件下煤矿巷道围岩控制领域的相关成果，梳理了当下巷道围岩控制面临的主要复杂条件，划分了工程地质条件和开采技术条件2类巷道复杂条件。阐明了各类复杂条件下巷道围岩的变形破坏特征，指出了围岩应力、围岩性质和支护结构是巷道围岩控制的3类基本对象，明确了围岩应力环境恶化、围岩性质劣化和支护体性能弱化3种失稳形式，在此基础上揭示了不同地质环境与采掘时空关系下回采巷道的失稳机制。分析了现阶段困难巷道围岩控制基本机理：改善围岩应力环境、改良围岩性质与强化围岩承载结构；详述了基于卸压、改性、支护与协同控制的围岩控制技术在不同复杂条件巷道的阶段性理论研究与技术应用现状。同时，分析了泥质采动巷道渗流失稳与围岩控制的典型工程案例，揭示了该类复杂困难条件的巷道围岩失稳机理，提出了疏水泄压、泥岩置换、分级注浆、高强度封层支护结构与底板结构等多种方法协同作用的高强度综合修复与控制技术体系。最后，基于上述4方面研究，结合工程实践，展望了未来复杂条件下巷道围岩控制技术的发展趋势。

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煤炭科学技术

2022年第06期

701

2524
二氧化碳用于地质资源开发及同步封存技术综述

作者(Author)：包一翔, 李井峰, 郭强, 蒋斌斌, 苏琛

摘要：以煤炭为主体的化石燃料目前占我国一次能源消费的80%以上，在“碳达峰、碳中和”目标下，二氧化碳捕集与封存技术(CCS)是二氧化碳(CO2)规模化减排的关键技术。对比了世界各国CCS工程应用的进展，全球目前共有164个CCS项目(分布在28个国家)，正在运行的CCS项目有56个(分布在15个国家)，美国、中国和英国是CCS项目总数排名前三的国家，正在运行的CCS项目数前三的国家为美国、中国和加拿大。介绍了CO2用于石油、卤咸水、天然气、可燃冰等地质资源开发并同步实现不同程度地质封存的技术原理。CO2驱油技术比传统生产方法碳强度低，同时能够利用原油采空区实现CO2封存。深部卤咸水层的理论CO2封存容量可实现保持大气中CO2浓度约为450×10-6，卤咸水及其所含矿物元素均可转化为收益从而抵消一部分封存技术成本。采用CO2驱替甲烷等气体时，岩层特性、注入压力和温度等决定了生产效率，天然气储存地层的密封性有助于减少CO2在竖直方向的扩散和损失。探讨了CO2地质封存协同高浓盐水处置、CO2用于地下煤气化、CO2用于干热岩开发技术。CO2封存协同高浓盐水处置可实现二者同时减量，浓盐水中的高硬度可加快CO2的碳酸化过程。CO2用作气化剂，可调节合成气的组成，但气化过程较难控制，煤气化产生的地层空间可用于CO2封存。CO2用于干热岩开发可节省用水、减少管道结垢等，但CO2较高损失率或导致封存效果不够理想。最后，总结了CCS面临的成套装备开发缺乏、技术原理认识不足、技术成本高、法律法规不完善等问题并对其应用潜力进行了展望。

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煤炭科学技术

2022年第06期

327

4105
金属有机骨架材料（MOFs）CO2捕集和转化研究进展

作者(Author)：刘丰盛, 董昊, 王涛, 黄炜

摘要：社会和工业现代化的进步，CO2及其他温室气体的排放日益增加，导致温室效应严重、自然灾害频发。为了减少碳排放，大力发展碳捕集、利用与封存技术（CCUS）势在必行。目前，常用的CO2捕集方法包括吸附分离法、化学吸收法、膜分离法、CO2直接转化等。其中，开发高效、稳定的吸附剂与催化材料是各种捕集技术优化的关键。详细综述了金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）在CO2捕集和转化中的应用，分析了目前研究的最新进展，揭示了应用过程存在的问题和解决方法。其中双金属MOFs较单金属具有更多的金属缺陷位及L酸含量，在CO2吸附分离和催化反应中表现出良好的优势。功能化修饰法可以针对不同CO2捕集技术的需求进行对应改性，拥有较高的成功率，尤其是后功能化法，因其改性方法简单、结构维持较好被广泛应用于CO2捕集的各种方法中。前功能化法是最理想的MOFs改性方法，尤其是配体功能化，可以从结构上改变MOFs对CO2的亲和性，但其结构的维持是目前研究的一大难点。MOFs纳米流体吸收剂的制备可有效增加吸收剂内部的传热传质，改善传统纳米颗粒的团聚现象，有利于稳定悬浮液的形成，增加了CO2吸收量，但吸收剂的黏性控制是目前研究的壁垒。另外，作为膜分离法中的填充材料，MOFs因其良好的相容性及丰富的表面官能团，可以有效地提高膜的选择性，同时本身对CO2的高吸附可以提高膜的CO2容量，但MOFs膜的机械性能及循环稳定性还需进一步优化。虽然目前MOFs应用于CO2捕集技术的研究很多，但利用MOFs的CO2捕获系统和经济学分析的文献有限，本研究从MOFs的制备成本、CO2捕集成本和再生成本出发，试图揭示MOFs的化学性质与CO2捕获的过程经济性关系。

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煤炭科学技术

2022年第06期

368

483
碳中和背景下废弃矿山环境正效应资源化开发利用

作者(Author)：王根锁, 刘宏磊, 武强, 赵頔, 段丞, 王汉元, 章爱卫

摘要：矿山环境正效应开发与利用是推动生态文明建设、延长矿业产业链、推进国家能源结构转型发展、实现“碳达峰”“碳中和”战略目标的重要途径。为系统化研究废弃矿山正效应资源化开发利用，从能源结构转型、碳中和视角出发，分析了矿产资源采掘及其环境负效应的碳源和碳排放，剖析了矿山环境正效应的内涵及其资源属性特征，阐述了生态资源、可回收资源、可再生资源、空间资源、旅游文化科普资源以及原位科学实验资源等正效应资源的开发利用对于削减废弃矿区碳源、增加生态碳汇及推动碳减排的潜在优势。结合内蒙古自治区“十四五”生态文明建设和碳达峰碳中和目标，讨论了开发利用正效应实现碳减排和修复自然碳汇，促进能源结构转型，助力资源型城市碳减排，助力原位科学试验和绿色低碳科技转化以及普及低碳生活能源消费知识等方面的重要作用。结合废弃矿山正效应资源化开发利用中的多元约束条件，从市场化运作和有效的竞争导向、正效应产品和产业政策引导、数字化智能化开发利用以及精准化碳核算等角度提出废弃矿山环境正效应开发利用与管理的对策建议，以期对我国建设北方生态安全屏障、推进废弃矿山资源化再利用以及实现能源行业减排增汇、绿色低碳发展和能源安全战略的有机统一提供科学依据，助力实现国家碳中和战略目标。

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煤炭科学技术

2022年第06期

230

422
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

599

2188
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

1201

2567
煤矿深部开采冲击地压灾害结构调控技术架构

作者(Author)：张俊文, 宋治祥, 刘金亮, 董续凯, 张杨, 齐庆新, 赵善坤, 秦凯, 陈见行, 颜廷杰, 王龙, 赵宁

摘要：煤矿冲击地压灾害频发依然严重制约煤炭深部安全高效开采，冲击地压灾害研究需将发生机理、监测预警及综合防治相互关联，建立深部开采冲击地压综合防治体系。以冲击地压防治为目的，提出了冲击地压灾害防治的结构调控理念、科学内涵以及冲击地压结构调控技术路线，分析认为煤岩体结构是导致围岩应力场演化的根源，系统结构变化是引起应力变化及转移的根本原因，应力仅是系统结构变化的外在显现形式，冲击地压灾害防治应从调控煤岩体结构出发。通过对冲击地压灾害机理及防治有关问题的梳理，提出了深部冲击地压灾害结构调控核心科学问题，包括扰动作用下冲击性煤岩体应力场时空演变、深部冲击地压多元前兆信息耦合辨识及预警、深部高应力煤岩体的结构调控及减冲机制。在此基础上，提出了应力-电磁辐射-地音-微震监测构成的多元监测预警体系，以实现对采区范围内巷道、采场及覆岩结构破裂的多尺度监测。根据由区域子系统和局部子系统组成的深部开采冲击地压灾害结构调控技术路线，提出由保护层+负煤柱开采、水力压裂、深孔爆破及大直径钻孔组成的结构调控体系来实现降低冲击地压灾害发生的危险性。结构调控体系已在山东某矿埋深1 300 m的4号煤层成功应用，验证了该体系防治冲击地压灾害的可行性及科学性。

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煤炭科学技术

2022年第02期

1061

2188
论露天煤矿智能化建设总体设计

作者(Author)：王忠鑫, 辛凤阳, 宋波, 曾祥玉, 刘英璐, 王金金, 田凤亮, 赵明, 李杰, 李申岩

摘要：为寻求智能化露天煤矿统一的设计思想和建设内容，确保露天煤矿智能化建设的实效，针对目前露天煤矿山普遍存在的重“软”系统建设，轻“硬”工艺装备变革，重业务系统建设、轻数据价值挖掘，偏离需求片面追求无人化，忽视智能化建设的经济属性等问题，厘定了围绕“人”“设备”“系统”3条主线的建设内容，明确了将露天煤矿智能化程度分为初级、中级、高级3个阶段的智能化分级建设原则，提出了实现矿山全要素、全过程、全生命周期个性化安全稳定运行的露天煤矿智能化建设的总体目标。通过解析露天煤矿生产和智能化建设的特征，提出了工艺为本、分级建设、价值导向、有序推进和虚实共生的智能化露天煤矿总体设计策略，以期指导我国露天煤矿智能化建设系统化、科学化和规范化。基于我国煤矿露天开采技术和工艺装备水平的现状及矿山的现实需求，提出了露天煤矿智能化建设应以工艺作为基本的出发点和落脚点，而并非片面追求少人或无人的发展本质。我国露天煤矿智能化建设的首要任务和核心关键是攻克连续和半连续开采工艺核心装备的卡脖子难题，建立工艺系统机理模型，基于泛在连接技术实现设备群的全面互联和数据的全面采集管理，再进行大数据分析和智能决策。基于工业互联网平台体系架构思想，建立了“感知层、接入层、边缘层、智能化煤矿工业互联网平台层和综合管控平台层”的5层智能化露天煤矿平台架构。感知层实现露天煤矿“人-机-环-管”信息的全面感知；接入层利用智能数据网关模块技术实现感知层数据的实时传输；边缘层依托协议转换技术实现多源异构数据的协议转换、归一化和边缘集成；智能化煤矿工业互联网平台层由物联网管理平台、云计算平台、技术中台、业务中台和数据中台等组成，构建可扩展的开放式云操作系统；综合管控平台层提供了设计、生产、管理、服务等一系列创新性业务应用，实现独立决策与控制、数据共享和系统间的智能联动。构建了智能化技术驱动的露天煤矿智能开采技术的5大主要应用场景，提出了智能化露天煤矿初、中、高三级的建设内容，明确了露天煤矿智能化建设的基本规律，即矿山必须以智能化建设的价值创造为评价准则确定相关建设内容及合理的投入规模，方可形成智能化矿山建设的最终价值。

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煤炭科学技术

2022年第02期

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