“深部煤矿瓦斯精准探测与灾害防控”专刊

来源：煤田地质与勘探

当前浅部资源日趋枯竭，深部资源开采已成为常态。深部煤炭资源开采是我国资源开发的重要领域之一，也是我国能源结构调整和转型升级的重要内容。从世界范围内资源开采看，目前煤炭开采深度已达1 500 m，并以平均每年5~10 m的速度向深部迈进。然而，深部煤炭开采面临煤与瓦斯突出防治、瓦斯高效抽采、灾害智能监测、瓦斯与火耦合灾害防治等难题。特别是瓦斯灾害事故频发、规模大、预测困难，严重制约深部煤炭资源的安全高效开采。瓦斯灾害防治是煤矿安全生产的重点和难点。为全面落实我国碳达峰碳中和的双碳战略目标，构建清洁高效的能源体系新发展战略，加快研究并突破深部煤炭安全高效低碳开采技术，亟需形成适应我国地质赋存特征的深部煤矿瓦斯精准探测与灾害防控技术体系，准确获取深部煤矿瓦斯分布、瓦斯压力、瓦斯含量等关键信息，实现对瓦斯动态变化的实时监测和准确预测，为瓦斯防治提供科学依据和技术支持，推动我国深部煤炭资源的安全高效低碳开采和绿色智能化发展。

基于上述背景，《煤田地质与勘探》编辑部与深圳大学谢和平院士团队联合组织策划了“深部煤矿瓦斯精准探测与灾害防控”专刊，聚焦深部煤炭开采中瓦斯探测与灾害防控的关键难题。我们邀请了业界的专家学者和科技工作者积极参与，共同探讨深部煤炭开采与瓦斯防控理论与技术的创新与应用。自征稿通知发布以来，共计收到投稿46篇，经过专刊负责人初审、同行评议、编辑部复审及执行主编终审，从而优选出本专刊的高质量学术论文。本期专刊共发表学术论文18篇，专刊内容涵盖深部煤矿瓦斯原位精准探测、深部煤矿灾害智能监测与防控、难抽煤层瓦斯增产新技术等方面的研究内容，涵盖了深部煤层瓦斯探测与灾害防治的关键技术、先进方法和典型案例等方面。

在专刊刊发之际，我们要衷心感谢各位专家学者对本专刊的高度关注和大力支持。本专刊的出版，得益于有关专家在百忙之中对论文的认真评审，在此，谨向所有审稿专家表示崇高的敬意!

行业视野: 安全
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关键词; 87位
专家; 18篇
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专题栏目

基于TBM掘进性能和适应性分析的围岩分级方法及应用

作者(Author)：刘佳伟, 张盛, 陈召, 杨战标, 冀畔俊, 魏永辉

摘要：煤矿巷道变化的围岩地质条件影响着全断面岩石掘进机(Tunnel Boring Machine，TBM)的推广应用，准确评估煤矿岩体可掘性和岩层TBM适应性对TBM高效施工至关重要。基于对岩体参数和岩体可掘性指标的评价，采用优劣解距离法(TOPSIS)建立了岩体可掘性分级模型，并结合不同地质条件的[BQ]值和TBM利用率的相关性分析，提出了岩层适应性分级模型。以日掘进速度为判断指标，进行岩体可掘性和岩层适应性评估，建立了一套基于TBM施工性能的围岩综合分级方法，采用河南平顶山首山一矿底板瓦斯抽采巷道TBM掘进过程中的工程数据，对TBM围岩综合分级方法进行了现场应用。结果表明：在岩体可掘性等级为Ⅰ级，地层TBM适应性等级为3级的条件下，TBM施工巷道平均月进尺可达到400 m；当TBM利用率不足20%时，极有可能会出现卡机、出渣困难等现场问题。围岩综合分级方法通过利用自动采集的TBM掘进数据和围岩性质的综合分析，能够动态评估TBM在不同围岩地质条件下的施工性能，并为TBM掘进控制参数设计提供了理论依据。

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煤田地质与勘探

2023年第08期

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激光热裂砂岩可钻性及力学参数特征研究

作者(Author)：杨磊, 杨本高, 刘军军, 周雪敏, 谢晶, 王晨, 郭辰辰, 高明忠

摘要：目前浅部易开采煤炭资源逐渐枯竭，传统钻进技术在深层煤炭资源勘探开发时往往面临破岩效率低、钻进成本高和环境污染等问题。因此，亟需引入新型辅助钻井破岩技术破解此类难题。聚焦于新型激光辅助破岩技术，以坚硬砂岩为研究对象，系统开展了不同时长激光作用后砂岩的力学、可钻性试验，旨在探究激光作用下坚硬砂岩温度场时空演变特性、砂岩表面裂纹的扩展特征及力学参数和钻进效率。结果表明，随着激光作用时间的增加，砂岩表面裂纹由2条逐渐扩展为5条，裂纹面积由6.78 mm2增加到36.85 mm2；温度场的演化特征符合高斯分布规律，由热熔融区向低热区呈环状递减，激光照射15 s后达到热平衡，温度场演化趋于稳定；激光照射50 s后砂岩抗压强度、弹性模量降幅最高分别可达74.6%、92.7%，轴向峰值应变从0.52%不断增加到1.65%，表明岩石经激光作用后呈现由弹性状态向半塑性/塑性状态转变的趋势；激光作用50 s后砂岩进尺速率由0.09 mm/s增加到4.30 mm/s，失重比由2.73%增加到27.36%；合理设置激光参数有助于提高破岩效率与降低钻进成本，在照射20 s时砂岩进尺速率和失重比增幅最大，此时可达到更快更经济的破岩目的；研究初步论证了激光辅助破岩技术的高效性与可行性，为深部高效破岩钻进技术提供理论基础。

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煤田地质与勘探

2023年第08期

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