TOP20 |《煤田地质与勘探》2022年度优秀论文遴选结果

来源：煤田地质与勘探

为鼓励学术创新，《煤田地质与勘探》编辑部开展2022年度优秀论文投票活动，得到了专家评委、广大读者的大力支持和业内的广泛关注！最终评选结果依据“专家评价+网络投票+国际国内数据库传播力”等定性+定量综合指标。现揭晓高影响力论文TOP20，祝贺所有入选的作者及其团队，并为你们长期对期刊的信任和支持表示由衷的感谢！

行业视野: 煤田地质与勘探
类别; 122个
关键词; 117位
专家; 20篇
论文; 5463IP
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区域构造与演化控制下煤层气富集高产典型模式

作者(Author)：琚宜文, 乔鹏, 卫明明, 李鑫, 徐凤银, 冯国瑞, 李勇, 吴财芳, 曹运兴, 李国富, 韩玉明, 李振, 芦志刚, 姜磊

摘要：煤层气勘探开发对改善我国能源结构、解决煤矿灾害与生态环境问题意义重大。结合我国区域构造与演化过程及煤层气地质条件，将煤层气富集产气模式划分为4种主要类型：构造简单裂隙系统、褶皱系统(较浅向斜轴部、褶皱翼部、次级构造高部位)、冲断构造系统(褶皱冲断带、高陡冲断构造)和构造叠加系统模式。其中，(1)构造简单裂隙系统模式发育在构造相对稳定的地区，煤层气以深成热成因为主，也可受岩浆热接触作用影响，在裂隙中等发育区形成高产富集区。(2)褶皱系统模式中，较浅向斜轴部挤压应力利于煤层气保存从而富集产气；褶皱翼部压力分布均匀，封闭性较好，其含气量与渗透率匹配适中形成富集高产带；次级构造高部位模式主要是在构造作用下形成的伴生构造(背斜、鼻隆构造、断块等)高部位形成构造圈闭，生成“气顶”。(3)冲断构造系统模式中，褶皱冲断带模式中逆冲断层阻止了煤层气的逸散，在靠近逆冲断层的相对构造高点富集产气；高陡冲断构造模式发育在复杂断裂区，深部煤层气在一定温压作用下，解吸游离至上部地层，重新被吸附或部分仍呈游离状态而富集产气。(4)构造叠加系统模式形成于受多期构造活动共同作用的煤储层中，不同的应力方向和机制引起的构造叠加使含气量和渗透率相匹配，煤层气富集且有一定产量。因此，区域构造特征控制着煤层气富集产气的每个模式，构造演化过程决定了富集产气的不同模式。这些富集产气模式对系统认识中国煤层气富集规律，指导“十四五”煤层气勘探开发具有重要意义。

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煤田地质与勘探

2022年第09期

316

87
ZDY25000LDK智能化定向钻进装备关键技术研究

作者(Author)：方鹏, 姚克, 王龙鹏, 张锐, 孟瑞, 王松, 邵俊杰, 刘璞

摘要：利用顺煤层、顶板高位钻孔抽采煤层气是当前煤矿井下煤层气综合治理最直接、有效的方法。提高定向钻孔钻进速度和起伏变化大、薄厚不均煤层中的钻遇率，降低施工人员劳动强度，提高钻孔事故预防能力，适应煤矿智能化发展需求，满足煤矿井下长距离定向钻孔施工的智能化钻进装备是当前煤矿井下钻探领域亟待解决的重要问题之一。基于地质导向和旋转导向钻进施工对钻机精确控制的实际需求，以及煤矿智能化发展的迫切需要，提出了基于防爆电液控制技术的煤矿井下长距离定向钻进装备自动化控制和分体紧凑布局设计的集成化解决方案。重点解决总体紧凑布局设计、关键执行部件设计、自动装卸钻杆技术、防爆电液控制技术、大流量泥浆泵单元设计等设计和技术。研制的ZDY25000LDK 智能化定向钻进装备，实现了长距离定向钻进施工过程中自动化装卸钻杆控制、智能化定向钻进施工、参数实时监测以及典型故障智能诊断与预警等功能，使定向钻进装备的智能化水平得到全面提升，为旋转导向和地质导向施工，以及“以孔代巷”大直径定向钻孔高效施工提供了可靠装备保障。

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煤田地质与勘探

2022年第01期

258

202
基于改进A*算法的煤矿救援机器人路径规划

作者(Author)：姜媛媛, 丰雪艳

摘要：路径规划是煤矿救援机器人研究的重要内容之一。针对灾后煤矿环境非结构化的特点，以及传统A*算法规划的路径长度非最短、拐弯次数多和平滑度较差等问题，提出一种基于改进A*算法的煤矿救援机器人路径规划方法。对真实环境中的地图信息进行二值化处理，构建栅格地图；判断当前点与目标点的相对位置，利用改进A*算法进行路径规划，得到一条从当前点到目标点的路径；利用Douglas-Peucker（D−P）算法提取路径上的关键节点，采用三次样条插值函数对关键节点进行拟合，完成对路径的平滑处理。改进A*算法将传统A*算法的8邻域搜索扩展为有目的性的13邻域搜索，在进行路径搜索时，先对当前点和目标点的位置关系进行判断，从而减少路径节点，减小路径长度，提升路径平滑度。Matlab仿真结果表明：与8邻域A*算法、24邻域A*算法、48邻域A*算法相比，改进A*算法在路径长度、拐弯次数、平滑度等方面有一定优化，更适用于煤矿救援机器人路径规划；与Fuzzy算法相比，改进A*算法路径规划所用时间更短，规划的路径长度更短，拐弯次数更少。

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工矿自动化

2023年第08期

207

46
碎软煤层井下长距离定点密闭取心技术研究

作者(Author)：龙威成, 孙四清, 陈建

摘要：随着矿井采掘、钻探等技术的快速发展和矿井提能增效的需求日增，区域超前探测煤层瓦斯含量的需求越来越迫切。近年来研发的井下长钻孔高压水密闭取心瓦斯含量测定技术已应用于中硬煤层矿区，效果显著，但在碎软煤层中应用存在局限性。针对采用现有定向钻孔高压水密闭取心技术进行碎软煤层取心时，存在煤心易冲散、孔壁易坍塌、喷孔、取心率低、安全风险大的问题，并结合矿井钻取含原始水分煤样的需求，提出采用“气体取心钻进+气体输送封堵球+高压水与气体联合密闭煤心”的双循环介质碎软煤层井下长距离定点密闭取心技术工艺，研发了基于井下压风取样钻进的长距离干式密闭取心系统，以压风代替压水用于钻孔排渣、取心钻头冷却和封堵球输送；以风和水两种介质组合打压驱动密闭取心装置在孔内关闭。选取淮南矿区某矿同一区域的主采煤层进行试验，碎软煤层井下长距离定点密闭取心瓦斯含量测值为6.65～7.82 m3/t，常规取心瓦斯含量测值为5.11～6.45 m3/t。工程试验表明，碎软煤层井下长距离定点密闭取心技术为碎软煤层井下长距离测定瓦斯含量提供了一种新途径，实现碎软煤层井下精准定点、长距离瓦斯含量精确测定，可解决碎软煤层井下大区域探测瓦斯赋存信息需求，保障矿井安全高效生产。

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煤田地质与勘探

2022年第08期

311

107
中国煤中有害微量元素含量的空间分布

作者(Author)：曹庆一, 任文颖, 梁朝铭, 张宇飞, 杨柳

摘要：煤中有害微量元素对生态环境和人体健康的潜在影响是地球化学和能源环境领域研究的热点之一，地球化学制图对深刻理解地球化学过程及其变化规律具有重要作用。目前，尚缺乏中国煤中有害微量元素含量的空间分布图。通过对中国煤炭样品中1 167个Be、1 315个Co、1 406个Cu、1 191个Mo、1 247个Th和1 390个Zn含量数据进行统计分析，测算中国煤中Be、Co、Cu、Mo、Th和Zn的平均含量，并利用ArcGIS技术绘制中国煤中Be、Co、Cu、Mo、Th、Zn的含量地球化学空间分布地图。结果表明：中国煤中有害微量元素含量跨度大，数据分布呈正偏性，不符合正态分布特征；中国煤中Be、Co、Cu、Mo、Th和Zn的平均含量分别为2.10、5.53、21.36、2.19、7.35和30.02 mg/kg；各元素含量的空间分布极不均匀；煤中有害微量元素含量空间分布格局是多种因素综合作用的结果，如物源区母岩、热液作用、水运移作用等，其中热液作用是煤中有害微量元素异常富集的典型特征。研究成果可为煤中微量元素研究和环境管理提供直观有效的参考。

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煤田地质与勘探

2022年第05期

324

149
鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发历程与启示

作者(Author)：杨秀春, 徐凤银, 王虹雅, 李曙光, 林文姬, 王伟, 郝帅

摘要：鄂尔多斯盆地东缘煤层埋深变化较大，不同埋深的煤层气成藏特征及储层改造方式差别较大。目前煤层气勘探开发深度逐渐从1 000 m以浅延伸到2 000 m以深，为了研究不同埋深条件下煤层气资源高效勘探开发理论技术，系统梳理回顾了鄂尔多斯盆地东缘近30年的勘探开发实践，按照地质认识转变、技术发展、勘探工作量、勘探成果和产气量变化，将鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发历程分为3个阶段：浅层煤层气勘探阶段，在“浅层富煤区构造高点富集”理论指导下，寻找“煤层埋深小于800 m、煤层厚度大、高含气量、构造高点”目标，发现韩城WL1井区气田；浅–中深层煤层气规模勘探阶段，以“水动力控气–构造调整–缓坡单斜”成藏理论指导，优选“埋深小于1 500 m、水动力封闭条件好、煤层厚度大、高含气量、缓坡单斜及正向构造”甜点，发现保德、临汾煤层气田，转变储层改造理念，实现韩城构造煤有效增产改造；深层煤层气勘探突破阶段，提出“温压控气、高饱和”成藏模式，指导2 000 m以深煤层气的勘探突破。在此基础上，重点剖析了典型区块的煤层气赋存、富集特征和目标方向，总结了鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发获得的3点启示：保存条件是保德区块浅层煤层气富集成藏的重要因素；3类顶板间接压裂射孔模式支撑了韩城构造煤增产改造；“地质–工程”甜点评价助推了大宁-吉县深层煤层气勘探突破。

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煤田地质与勘探

2022年第03期

218

222
煤矸石固废无害化处置与资源化综合利用现状与展望

作者(Author)：王玉涛

摘要：煤炭生产和加工过程产生的大量煤矸石堆放地表，不仅造成土地压占、水土流失，而且还会引发山体滑坡、泥石流等地质灾害，给矿区生态环境造成严重影响。我国煤矸石累计堆存量已超过60亿t，压占土地1.3万hm~2。2020年，我国煤矸石产量7.29亿t，综合利用量5.26亿t，综合利用率为72.2%。当前我国煤矸石综合利用具有存量和排放量大、产量高度集中、综合利用率不高，区域发展极不平衡，高附加值利用占比小等特点，现有煤矸石的无害化处置与资源化综合利用的规模和能力明显不能满足国家对生态环境保护及“双碳”目标下煤炭综合利用的相关要求。对此，提出煤矸石在采空区充填、地面筑基、塌陷坑回填与土地复垦等方面的规模化无害处置技术和方法，指出井下“采选充处”一体化固体充填开采和采空区地面膏体与浆体充填是控制煤矸石增量、规模化降低煤矸石堆存量的最有效方法。详细阐述煤矸石在发电、建材、资源回收、化工产品制备及农业等方面的综合资源化利用途径，提出构建“煤炭—固废发电—有价元素提取—化工产品—建材材料—井下充填—地面回填—农业应用”的闭合循环产业链模式，建立“多途径、多组分、多层次+梯级回收+生态修复+封存保护+井下高效自动化充填”规模化处置与综合利用体系的煤矸石未来产业化发展方向。

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煤田地质与勘探

2022年第10期

254

151
矿井电阻率法监测系统在采煤工作面水害防治中的应用

作者(Author)：鲁晶津, 王冰纯, 李德山, 段建华

摘要：煤矿智能化、无人化开采迫切需要水害隐患地质透明化为其保驾护航。矿井电阻率法监测系统针对工作面回采过程中的水害问题，采用伪随机信号发射和全波形数据采集提高设备的抗干扰能力，采用电极接地条件一致性校正和监测数据归一化处理等手段压制假异常，采用时移电阻率成像实现水害隐患电阻率异常响应的识别和提取，通过监测工作面回采过程中顶、底板电阻率变化对水害风险进行判识，实现采动工作面水害隐患的地质透明化。结合矿井电阻率法监测系统近年来的井下现场试验，分别介绍其在顶、底板水害监测中的应用案例。井下试验结果显示，电阻率法监测可以有效捕捉顶、底板出水过程的前兆信息。但在实际应用中，矿井电阻率法监测系统依旧面临着强电磁干扰以及采空区监测线缆难以保护等问题，并且采掘扰动对煤岩电阻率的影响机理研究不足，导致对电阻率异常进行分析解释时存在较大争议，还需要进一步开展相关研究工作。

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煤田地质与勘探

2022年第01期

333

169