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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
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再论露天矿群开采-采排复一体化协同采矿技术

作者(Author)：赵红泽, 郭锦桦, 刘元旭, 杜海瑞, 林泽辰

摘要：我国大型矿田上一般同时存在多个相邻露天矿，针对相邻露天矿山独立开采时常存在边帮压煤、内排土场空间不足，以及土地复垦滞后等诸多问题，基于笔者提出的露天矿群协调开采技术，通过运用露天采矿学的基本原理，引入协同理论，提出了露天矿群开采-采排复一体化协同采矿技术的概念，详细阐述技术理念及内涵，重点研究了露天矿群开采、排土、复垦3个环节及协同作业的关键技术内容，并将其用于卡布其露天矿群。具体包括：借助3DMine软件构建卡布其露天矿群三维地质模型，根据卡布其矿区三矿开采推进的时空关系，确定露天矿群协调开采模式为同向协调开采，平行布置工作线，贯通相邻采场，优化总平面布局，让压帮煤随工作线推进顺利回采，合理分配与利用排土空间，提出共享排土场的方法以减少剥离物外排，缩短运距；在露天矿群开采方案的基础上制定协同复垦方案，建立露天矿群分期开采-内排-土地复垦一体化时空模型。实例证明：卡布其矿群在运用露天矿群开采-采排复一体化协同采矿技术后可有效增加煤炭资源采出率，降低剥采比，增加内排空间，实现矿群采剥工程与复垦工程的协调统一，降低复垦成本，提高露天矿直接经济效益。

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煤炭科学技术

2022年第02期

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大倾角近距离煤层群长壁采场顶板破断机理

作者(Author)：解盘石, 屈利利, 伍永平, 张颖异, 闫壮壮, 冯坤, 杨广兵, 吉峰

摘要：大倾角近距离煤层群开采时，下层煤采场顶板受到重复加-卸载作用，其覆岩运移和矸石充填特征较单一煤层开采时更为复杂。以东峡煤矿大倾角近距离煤层群为研究对象，采用物理相似材料模拟试验、理论分析和现场实测相结合的手段，通过建立基于下层煤采场顶板的两端固支梁模型，确定了采场顶板易发生弯曲破断的位置，研究了大倾角近距离煤层群长壁采场顶板破断垮落特征。结果表明，上层煤采空区垮落顶板的堆积沿倾向具有不均衡性；垮落顶板与顶板残垣轮廓的接触程度存在差异性，沿垂直岩层方向可将垮落覆岩划分为完整倾斜砌体区域与倾斜砌体缺失区域。上层煤工作面底板受载沿倾向表现为分区特征，根据采空区的非对称充填特征将其划分为受近似点载荷的无矸石充填区和受非均衡作用的中、下部矸石充填区。下层煤开采时，采场倾斜中上部顶板（顶煤）先破坏下滑、充填至下部采空区，致使下部区域工作面顶板弯矩较小、倾斜中上部顶板弯矩较大，其中倾斜中上部顶板更易发生破断。由于采空区充填程度不同，下层煤采场来压呈现中部较大、上部次之、下部无明显来压的基本特征。相对于单一煤层开采，下煤层开采时周期性来压的强度较低且规律性不强。研究可为大倾角煤层群长壁采场顶板稳定性控制提供一定的理论支撑。

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煤炭科学技术

2022年第02期

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弱胶结砂质泥岩注水软化与渗流特性试验研究———以神东矿区为例

作者(Author)：张凯, 郭俊廷, 滕腾

摘要：神东矿区基岩弱胶结特性显著，岩体遇水后的软化和渗流特性是煤炭地下开采顶板注水软化治理、突透水事故防治、煤矿地下水库建设等工程领域的共性和基础性难题。针对神东布尔台矿弱胶结砂质泥岩，系统开展了岩石吸水、单三轴压缩、巴西劈裂和渗流等试验，获得了自然和饱水状态下的砂质泥岩力学参数与拉压变形、渗流曲线及其特征。研究结果表明，神东矿区弱胶结砂质泥岩的水岩固体软化效应、流体传质效应显著，在相关的地下工程中必须充分考虑，具体如下：① 弱胶结砂质泥岩吸注水后塑性明显增强，软化效果显著，岩石抗压强度减小29%～57%，围压越小，软化效果越明显；不同围压下弹性模量均减小25%～30%，随着围压的增大弹性模量的减小量有增大趋势；在低围压下，泊松比增大效果显著，在高围压下，泊松比变化不大；岩石三轴压缩破坏峰后跌落应变增大12%，且随围压的增大而减小；单轴抗拉强度下降66%;② 试验所用神东矿区布尔台矿顶板砂质泥岩的抗拉强度与抗压强度的比值约为1/10，且岩石吸水后该比值基本保持不变;③ 弱胶结砂质泥岩的水渗过程易导致裂缝通道局部的崩解，渗透率随注水压力梯度的增大而增大，随围压的增大而减小，渗透率随裂缝通道的崩解而瞬时减小。研究结果为揭示神东矿区弱胶结砂质泥岩水岩耦合力学特性和开展相关工程实践提供了一定的理论依据。

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煤炭科学技术

2022年第02期

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煤矿全液压动力头式钻机振动测试与分析

作者(Author)：张幼振, 刘焱杰, 钟自成, 刘若君, 张刚

摘要：为研究煤矿井下液压钻机的振动特性，指导钻机优化设计和状态监测，以 ZDY6500LQ 型全液压动力头式钻机为研究对象，进行了整机振动测试与分析。根据钻机工作原理得出主要激振源，以低速高转矩运行状态为例，计算了该状态主要部件激振频率。基于振动测试原理，确定了试验方案，结合钻机综合性能检测平台搭建了振动测试系统。在空载、低速高转矩和高速低转矩 3 种工作状态下对钻机的 8 个主要位置进行了振动测试。应用频域分析方法，将测试数据转化为对应频谱，分析了低速高转矩状态下主要激振源引起的钻机振动特性；应用 1/3 倍频程方法，对比分析了 3 种工作状态下钻机8个测点位置的振动总量，以及前后、左右、上下3个方向加速度均方根值的变化规律。结果表明：钻机在低速高转矩状态下，动力头减速箱和泵站柱塞泵是最大激振源；振动频率高于100 Hz时，对钻机整机振动影响较大。在钻机动力头位置，低速高转矩负载使减速器箱体振动总量较空载减少3.11%～7.27%，高速低转矩状态下振动总量较空载增加5～6倍；除动力头外，钻机空载状态下各测点振动最小，拖板、导轨、卡板振动与负载成正相关，低速高转矩状态下振动总量是空载状态的2～5倍；钻机在低速高转矩状态下整机有效功率大于50%，能耗较低。研究结果为优化钻机结构，提升钻探施工安全及可靠性提供了参考。

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煤炭科学技术

2022年第02期

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陕北采煤沉陷区不同沉陷年限黄土坡面土壤可蚀性的变化规律

作者(Author)：宋世杰, 杜麟, 王双明, 孙涛

摘要：土壤可蚀性不仅可以定量刻画土壤自身抗侵蚀能力，还能反映人类活动产生的水土流失效应，研究煤炭采动损害对土壤可蚀性的影响有利于煤矿区生态环境保护。以陕北煤矿区沉陷年限分别为1～5、6～10 a的典型沉陷坡面土壤（垂直深度20 cm以浅）为研究对象，分别用MS2000激光粒度仪和总有机碳分析仪测定了土壤机械组成和有机质含量，并以此为基础利用EPIC模型计算土壤可蚀性K值，阐明了土壤机械组成和有机质的空间变化特征，揭示了沉陷坡面的水土流失效应。研究结果表明：① 陕北煤矿区开采沉陷不会改变土壤质地类型，但随沉陷年限增加坡顶部位土壤砂化程度加剧，坡中部位土壤砂化程度减缓，坡脚部位土壤砂粒含量下降趋势、黏粒含量增加趋势日趋明显。沉陷1～5 a的坡顶部位10～20 cm土层土壤物理结构恶化最为严重，沉陷6～10 a内的坡脚部位10～20 cm土层物理结构改善最为明显；② 开采沉陷会产生降低坡顶、坡中部位土壤有机质含量的效应，平均降幅为20.8%～55.3%。随着沉陷年限的增加，坡顶部位土壤有机质含量降幅加剧，坡中部位土壤有机质含量降幅减缓。沉陷6～10 a的坡顶部位0～10 cm土层土壤化学结构恶化最为严重，而对坡脚部位土壤有机质含量的影响不明显；③ 陕北煤矿区开采沉陷会产生提高周围土壤的可蚀性的效应，随着沉陷年限的增加，坡顶、坡中、坡脚部位土壤可蚀性K值增幅均有所减缓。沉陷1～5 a的坡顶部位0～10 cm土层土壤可蚀性K值增幅最显著，而沉陷6～10 a的坡中部位以及不同沉陷年限下坡脚部位0～10 cm土层土壤可蚀性K值变化不明显。开采沉陷会显著扩大坡顶部位两层土壤可蚀性的差异，缩小坡中、坡脚部位2层土壤可蚀性的差异；④ 陕北煤矿区沉陷坡顶土壤可蚀性K值较大，土壤抗侵蚀能力较差，应着重考虑人工措施如土壤结构改良、施肥等进行水土流失精准防控，坡脚、坡中部位则应着重考虑自然措施。该结果可为黄河流域中游煤矿区水土流失精准防控和生态环境保护与高质量发展提供科学依据。

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煤炭科学技术

2022年第02期

283

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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

2365

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急倾斜煤层开采技术现状与流态化开采构想

作者(Author)：王家臣, 杨胜利, 刘淑琴, 刘金昌, 张锦旺

摘要：急倾斜煤层开采难度大，研发新的安全、高效、绿色开采方法迫切。总结分析了目前急倾斜厚煤层开采常用的水平分段综放、走向长壁综采和走向长壁综放三种技术现状，针对水平分段综放技术还需要在采放工艺、合理分段高度、顶煤冒放性与端头放煤、智能开采等几个方面进行深入研究，以进一步提高顶煤采出率和开采效率；走向长壁综采技术还需继续研究工作面布置、设备的防倒防滑与开采工艺等问题；走向长壁综放技术需要科学合理地利用放煤规律并制定合理的采放工艺，以提高工作面支架稳定性和顶煤采出率。根据急倾斜煤层的赋存特点，提出了现代煤炭地下气化开采技术、新式水力采煤技术两种流态化开采技术构想。以创造有效气流运动、理想反应强度及最高能量利用效率为思想，提出了针对急倾斜煤层的两种气化炉型：单气化面线性开采气化炉和双气化面U型地下气化炉，总结了急倾斜煤层气化开采仍需深入研究的关键技术，包括气化过程的控制与强化、气化反应空间管理、气化工作面探测技术、地下水污染防治与控制。针对煤层厚度较大但不能进行水平分段开采的急倾斜煤层，可尝试水力开采并提出了该种条件下水力机械化开采的巷道布置构想；在厚度较小的急倾斜煤层中，可探索类似于煤炭地下气化的流态化开采技术以实现不掘进巷道和井下无人的远程水力采煤，是未来难采急倾斜煤层流态化开采的重要研究方向。

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煤炭科学技术

2022年第01期

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大倾角走向长壁伪俯斜采场支架稳定性分析

作者(Author)：伍永平, 杨玉冰, 王同, 王红伟, 田双奇, 冯坤

摘要：大倾角伪俯斜工作面安全高效开采的基础是对“支架－围岩”系统的稳定性控制，受工作面矸石非均匀充填及倾角影响，“支架－围岩” 系统稳定性控制困难。以某矿3132工作面为研究背景，采用物理相似模拟实验与理论分析相结合的方法，研究了大倾角煤层伪俯斜采场垮落矸石充填时空演化规律，及其影响下的“支架－围岩”系统相互作用关系，建立了支架力学模型，确定了工作面伪斜角和矸石作用力对支架临界阻力的影响。结果表明：伪俯斜采场矸石滑移充填经历初步充填下部区域→矸石倾向下滑→充填凹陷区域3个阶段；采空区充填体接顶区长度随煤层倾角、直接顶厚度和工作面长度的增大而增大，随伪俯斜角和采高的增大而减小，邻空区长度随煤层倾角、采高和工作面长度的增大而增大，随伪俯斜角和直接顶厚度的增大而减小，矸石的非对称堆积形态改变了顶板的受力条件与破断特征，支架受载呈现明显非对称性和区域性特征；伪俯斜采场垮落矸石对支架尾部频繁产生冲击作用和接触作用，防止支架下滑和转动失稳的临界阻力随着矸石作用力的增大而增大，随着工作面伪斜角的增大而减小，工作面中、下部区域的支架比上部区域支架需要更大的支撑阻力抵抗矸石的影响；工作面现场监测结果验证了理论模型的合理性。研究结果对现场工程实践具有一定的理论指导意义。

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煤炭科学技术

2022年第01期

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