《煤炭科学技术》2022年“安全科学与工程”栏目最受关注论文TOP20

2022年,《煤炭科学技术》“安全科学与工程”栏目共刊登论文60篇,涵盖矿井瓦斯、矿井防灭火、矿井水害、矿井通风、矿尘、矿井安全监测等领域。为了协助读者了解矿山安全领域内的研究热点和前沿问题,促进学术交流与合作,我们根据论文的下载、引用等指标,整理了《煤炭科学技术》2022年“安全科学与工程”栏目最受关注论文。（数据来源于中国知网,统计时间为2023-10-18）。

行业视野: 安全
类别; 100个
关键词; 98位
专家; 20篇
论文; 6064IP
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急倾斜特厚煤层水平分段开采工作面瓦斯涌出影响因素研究

作者(Author)：陈建强, 王世斌, 刘旭东, 郑三龙, 王刚, 孙路路

摘要：急倾斜特厚煤层回采工作面瓦斯涌出问题已经严重影响到煤矿的安全生产。为研究急倾斜特厚煤层回采工作面各因素对瓦斯涌出量的影响，利用分源预测法构建了急倾斜特厚煤层回采工作面瓦斯涌出量预测模型，对采用水平分段综放开采的乌东煤矿+575 m水平45号煤层西翼回采工作面的瓦斯涌出源进行分析并预测工作面的瓦斯涌出量，采用修正的Morris筛选法对采用水平分段综放开采的乌东煤矿+575 m水平45号煤层西翼及43号煤层西翼回采工作面影响瓦斯涌出量的各个因素进行灵敏度分析，结果表明:乌东煤矿+575 m水平45号煤层回采工作面瓦斯涌出量预测模型的预测结果与实测结果具有较高一致性，其最大相对误差为5.43%，最小为0.18%，平均相对误差为3.23%，验证了预测模型的准确性；回采工作面的瓦斯涌出主要来自于开采分段与下部煤体，邻近煤层与上部老采空区的瓦斯涌出所占比重较少；+575 m水平43号煤层西翼回采工作面与+575 m水平45号煤层西翼回采工作面的灵敏度分析结果整体上具有一致性，工作面的丢煤瓦斯涌出系数、开采层瓦斯涌出、煤层的原始瓦斯含量、开采煤层瓦斯含量梯度均为高灵敏度参数，围岩瓦斯涌出系数和分层瓦斯涌出系数均为灵敏参数，采动影响破坏深度为中灵敏度参数，老采空区瓦斯涌出系数为不灵敏参数。

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煤炭科学技术

2022年第03期

275

830
采动诱发充填断层活化滞后突水机制研究

作者(Author)：张鹏, 朱学军, 孙文斌, 杨辉, 杨帆

摘要：构造致灾突水一直是煤矿安全开采的焦点问题，现有研究缺少对于断层带缓冲作用的考虑以及构造内部特征对于构造本身演化影响的考虑，为了解决这一问题，从构造内因入手，基于岩体极限平衡理论对底板隔水层极限水压进行推导，建立了断层影响下采动应力力学模型，获得了采动影响下断层活化力学判据；依据断层活化的力学判据，获得了承压水作用下断层内部裂隙扩展演化形成突水通道的演化特征，初步提出了由于断层充填物的不均匀性导致断层内部受力不均衡导致突水通道的连通滞后进而引发底板滞后突水的观点。利用RFPA2D-FLOW二维数值模拟软件对底板断层活化以及最终形成滞后突水的过程进行了模拟。基于理论分析和数值模拟对采动诱发底板断层活化及滞后突水的特征进行了深入的研究，获得了采动影响下诱发断层活化及滞后突水机制。结果表明:当工作面回采过断层后，当断层附近围岩体应力极限平衡状态被打破，极易促使断层活化诱发底板突水灾害发生，同时由于断层充填物的不均匀性及其缓冲作用使得突水滞后。该突水机制为目前存在断层活化及底板滞后突水事故风险的工作面的水害防治提供了参考。

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煤炭科学技术

2022年第03期

266

473
水对含孔煤体蠕变声发射特性影响的试验研究

作者(Author)：张天军, 陈智云, 潘红宇

摘要：水是影响煤体稳定的主要因素。为了全面分析水对钻孔周围煤岩体蠕变声发射特性的影响，通过室内制取含水率0、4%、8%以及饱和含水4种含水状态的单孔试样，开展不同含水率下的分级加载蠕变声发射试验，得到不同含水率下钻孔周围煤岩蠕变声发射规律。试验结果表明:① 含水率的改变影响钻孔孔周煤岩体的蠕变力学性质，蠕变瞬时应变与稳态应变随含水率的增加呈指数上升，其中饱和含水试样应变增幅更加明显，其瞬时应变及稳态应变最大增幅达到44.5%和28.6%。② 含水率影响蠕变过程中累计振铃计数及轴向应变的大小，轴向应变随着含水率的增加而增加，累计振铃计数随着轴向应变的增加呈线性上升，且含水率越大，累计振铃计数增加幅度越大，不同应力水平下，含水率4%、8%及饱和含水试样的累计振铃计数增减幅度基本维持在43%、53%和74%。③ 声发射振铃率在每一级蠕变阶段都会有增长—减小—稳定的趋势，随着含水率增加声发射活跃程度明显降低，并且蠕变曲线相对于声发射数据在时间上会出现一个滞后效应。研究为瓦斯抽采、钻孔护孔及声发射检测方面提供了指导。

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煤炭科学技术

2022年第03期

205

313
高地应力条件煤与瓦斯突出模拟试验研究

作者(Author)：唐巨鹏, 任凌冉, 潘一山, 张昕

摘要：深部煤与瓦斯突出发生机理必然与浅部存在显著差异，将辽宁某矿12煤层型煤作为研究对象，采用自主研发的可同时施加轴压、围压、孔隙压的煤与瓦斯突出全过程模拟装置，以轴压模拟上覆岩层应力作用，围压模拟围岩应力作用，孔隙压模拟气体压力，进行了埋深分别为1 100、1 300、1 500、1 700、1 900、2 100、2 300和2 500 m的高地应力条件煤与瓦斯突出模拟试验并验证了其可靠性，定义单位气体压力突出煤粉质量为相对突出强度，得到相对突出强度、临界气体压力与埋深关系规律。结果发现：① 深部煤与瓦斯突出特征与浅部存在明显差异，突出煤粉分布呈喇叭形，主要集中在15～25 m内，突出煤粉质量占比达52%～63%；② 深部煤与瓦斯突出相对突出强度和临界气体压力变化趋势具有2阶段特征，存在分界深度为1 700 m，埋深1 100～1 700 m为剧烈变化阶段，埋深1 700～2 500 m为缓慢变化阶段；③ 深部煤与瓦斯突出瞬时气体压力具有“台阶效应”，台阶效应持续时间随埋深增大而减小，在埋深2 500 m时台阶效应消失，说明此时煤与瓦斯突出具有更大的突出危险性。

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煤炭科学技术

2022年第02期

306

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卸压瓦斯运移区“孔-巷”协同抽采布置参数优化及高效抽采

作者(Author)：赵鹏翔, 康新朋, 李树刚, 林海飞, 甘路军, 安星虣

摘要：高突矿井瓦斯抽采是治理工作面隅角瓦斯超限的重要手段，各抽采方式布置层位不同，其抽采效果存在明显差异，研究协同抽采各抽采方式的最优布置层位具有重要意义。为提高高抽巷抽采效率实现瓦斯精准抽采，基于“椭抛带”理论，运用Fluent数值模拟软件对协同抽采各抽采方式的布置层位进行模拟研究，分析各布置条件下工作面隅角瓦斯浓度，确定最优布置层位。模拟结果表明协同抽采中各抽采方式布置层位为：高抽巷最优平距25 m，最优垂距30 m，定向长钻孔最优平距在10～20 m，最优垂距在11～21 m。通过对单一抽采与协同抽采进行对比分析，协同抽采中回风侧快速提升区跨度明显增大，使得回风侧经上隅角涌入工作面的瓦斯强度降低，隅角瓦斯得到进一步控制。协同抽采较好解决了工作面回风侧风流引起的相对负压造成上隅角瓦斯大量聚集的问题，隅角涡流所引起的瓦斯聚集现象在长钻孔抽采下逐步消失。优化后的布置参数进行现场应用后，试验工作面在生产期间高抽巷平均抽采纯量为64.79 m3/min，占瓦斯涌出量的79.91%，定向长钻孔平均抽采纯量为9.68 m3/min，减小了风排瓦斯的压力，上隅角、回风巷最大瓦斯体积分数均控制在1%以内，试验工作面瓦斯超限问题得到有效治理，保证了生产工作安全高效进行。

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2022年第02期

416

1085
微观等效毛管束下液体初始渗流特性的可视化研究

作者(Author)：王刚, 李艳青, 刘世民, 李怀兴, 商荦真, 陈建

摘要：低渗煤体微观渗流特性研究对煤层注水增注、防治瓦斯灾害具有重要价值，物理模型仿真试验是开展此研究的重要途径之一。为研究煤体孔隙微观尺度下液体的初始渗流特性，以微流控技术为基础，制作替代煤体孔隙的等效毛管束模型，构建了微观渗流可视化试验平台，开展了不同孔隙尺寸、不同流体的渗流模型试验，分析了渗流流量、渗流压力、孔径尺度、润湿性等多个参量对渗流特性的影响。研究结果表明：① 渗流过程不同位置孔隙渗流的活跃性差异较大，模型中间位置渗流更活跃；渗流初始流量越大，参与渗流通道数目越多。渗流初始流量与毛细管内流体体积成正比；② 初始流量一定时，不同孔径内渗流压力和时间关系相同，即渗流压力随时间增加增大。初始渗流流量越大，体系渗流压力也越大；毛管束内渗流呈现较明显的非线性渗流特征；③ 不同的模型孔径尺度下，渗流流量与渗流压力关系十分接近；3种孔径尺度的毛管束模型中去离子水的流量和压力都呈现出不同程度的非线性特征，且孔径尺度越小，非线性程度越强；④ 在流体润湿性的影响上，不同模型孔径的试验结果都表明，润湿性好的流体在毛细孔隙模型中渗流压力更小。相较于孔径尺度，渗流初始流量对流体渗流压力的影响更大。

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煤炭科学技术

2022年第02期

314

488
预制裂隙砂岩相似材料损伤破坏特性试验研究

作者(Author)：成小雨, 李树刚, 龚选平

摘要：为了揭示煤岩动力灾害物理模拟的细观损伤机制，利用YYW-Ⅱ单轴压缩试验仪及PCIE-8声发射（AE）监测系统，探究了含不同长度预制单裂隙的砂岩相似材料试样在单轴压缩条件下的力学特性、破坏特征和损伤演化特性。结果表明：随着预制单裂隙长度的增加，试样的峰值强度和残余强度近似线性减小，分别由746.84 kPa和199.117 kPa减小至597.643 kPa和110.375 kPa，而峰值轴向应变和初始压密阶段应变近似线性增大，分别由0.018 18和0.002 40增大至0.023 61和0.005 32；预制裂隙对试样破坏形式及特征的影响增大，试样的主导破坏形式逐渐由剪切破坏，经剪切张拉复合破坏，演变为贯穿裂隙中部的纵向张拉破坏；试样的声发射（AE）事件累计和能量累计均呈逐渐减小的趋势，分别由465和82 278 J减小至306和54 152 J，AE事件活动逐渐减弱；试样损伤演化经历了初始损伤累积、损伤稳定发展和损伤加速发展3个阶段，稳定发展和加速发展阶段损伤增大，分别由0.621和0.734增大至0.655和0.817，预制单裂隙对试样损伤演化在加速发展阶段的影响大于稳定发展阶段，各试样的最大损伤变量差值在损伤稳定发展阶段和损伤加速发展阶段分别为0.017和0.042；相似材料在受载过程其力学、声发射、损伤特征具有较强的相关性，力学变化引发了损伤变化，而损伤变化又与声发射参数的变化具有较强的因果关系，AE事件特征参数可准确描述相似材料的损伤破坏特性。

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煤炭科学技术

2022年第02期

295

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煤矿瓦斯灾害风险隐患大数据监测预警云平台与应用

作者(Author)：王恩元, 李忠辉, 李保林, 覃奔, 徐剑坤, 李楠, 夏宏宇, 张国锐, 李阳, 冯小军, 刘晓斐

摘要：瓦斯灾害仍然是我国深部煤矿开采的主要灾害，随着采深及开采强度的加大，危险性日趋严重。瓦斯灾害影响因素及耦合关系非常复杂，灾害事故时有发生。基于安全监测大数据进行瓦斯灾害和风险隐患一体化分析预警已成为煤矿安全管理、监管和监察的迫切需求。分析了瓦斯灾害与风险隐患的大数据特征，提出了基于安全监测大数据的瓦斯灾害风险隐患识别与突出危险性预警方法，研发了煤矿瓦斯灾害风险隐患大数据监测预警云平台，实现了动态信息资源“一张图”，并进行验证和应用。通过集成和挖掘分析所有相关实时数据、变化趋势及耦合关系实现了煤矿瓦斯灾害风险隐患大数据监测、自动识别、预警和结果分级推送等。

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煤炭科学技术

2022年第01期

529

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