《煤炭科学技术》高影响力学术论文 | 2023年

为繁荣煤炭科技，活跃学术气氛，发现优秀人才，鼓励广大煤炭科技工作者把代表性学术成果发表在祖国大地上，本刊根据《<煤炭科学技术>年度高影响力论文评选办法》，秉承独立、公正、客观的原则，遵循科学、专业的方法和合理、规范的程序，采用定量评价与定性评价相结合的方式，从《煤炭科学技术》2021、2022年发表的760篇论文中，根据论文在中国知网的数据表现，结合微信公众号投票结果，经期刊编委会终评，最终确定40篇论文入选《煤炭科学技术》2023年度高影响力学术论文。获奖论文将由编辑部颁发荣誉证书。

行业视野: 煤炭科学技术
类别; 187个
关键词; 209位
专家; 40篇
论文; 33749IP
点击量; 74167次
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工作面顶板灾害类型、监测与防治技术体系

作者(Author)：徐刚 , 黄志增, 范志忠, 卢振龙, 张震, 薛吉胜, 王传朋, 王元杰, 陈法兵, 李岩, 刘前进, 李正杰, 苏波, 李春睿, 张春会

摘要：长期以来顶板灾害在我国煤矿灾害事故中发生起数和死亡人数始终占据首位，是困扰煤矿安全生产的主要难题。开展顶板岩性、矿压显现特征和顶板灾害案例统计分析，结果表明：我国回采工作面顶板灾害主要表现为片帮冒顶、顶板大面积突然垮落和大面积切顶压架3种类型。系统分析了各类型顶板灾害的发生特点及致灾原因：片帮冒顶多发生于松软煤岩体，采煤方法不合理及工作面管理不当的工作面；顶板大面积突然垮落一般为坚硬顶板大面积悬顶、瞬时垮落所致；大面积切顶压架主要发生在薄基岩浅埋深工作面或顶板累积下沉量大引起顶板在煤壁处断裂的工作面。针对我国顶板灾害监测与防治，建立了工作面顶板灾害全景监测预警技术架构，即采用微震监测系统监测远场顶板活动，采用矿压监测系统监测近场顶板运动，采用三维激光扫描技术监测煤壁片帮时空演化，通过监测数据系统分析，动态掌握采场围岩的活动规律和支架工况，实现顶板灾害监测预警。提出了工作面开采全过程的顶板灾害综合防治技术体系，在工作面开采前确定合理采煤方法，合理工作面布置，科学开采参数及优化设备选型配套，这是防治顶板灾害的核心技术；在开采过程中保持支架良好的工况辅以顶板弱化技术，进而实现工作面顶板灾害防治。

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煤炭科学技术

2021年第02期

829

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三维可视化技术在智慧矿山领域的研究进展

作者(Author)：李梅, 姜展, 姜龙飞, 孙振明

摘要：三维可视化系统是智慧矿山建设的空间信息基础支撑平台（4DGIS）的有机组成部分。首先介绍了三维可视化发展历程；其次，结合当前三维可视化技术发展趋势，从三维数据获取与建模、三维软硬件技术、三维专业应用3个层次开展全方位的技术归纳与总结。重点阐述了透明工作面勘探技术及三维建模方法，介绍了三维巷道数据获取的激光LiDAR、全景图像和全景视频、立体视觉和深度相机等新技术，以及WebGL、云渲染等前沿网络可视化开发技术，探讨了虚拟现实、增强现实硬件技术进展。在应用方面，剖析了三维可视化系统在矿山领域应用的难点问题，指出一个通用的三维可视化或者三维地理信息系统是远远不够的，三维可视化系统应该从可视化展示局限性，逐渐深入到透明化勘探、智能化采矿设计、智慧通风、安全生产综合管理、工业智能管控、地表环境监测、灾害事故反演、虚拟仿真培训等领域形成各具特色的专题应用。此外，还介绍了最新的CityGML、Geo3DML、三维瓦片等国际三维数据标准。

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煤炭科学技术

2021年第02期

460

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我国煤矿综放开采40年：理论与技术装备研究进展

作者(Author)：宋选民, 朱德福, 王仲伦, 霍昱名, 刘一扬, 刘国方, 曹健洁, 李昊城

摘要：综采放顶煤开采技术作为我国开采厚及特厚煤层的主要方法之一，其引入我国近40年来，放顶煤开采理论与技术实践在我国均取得了长足发展与进步。系统回顾与总结了我国在放顶煤技术领域所取得的标志性成就，结合综放工作面技术特征、理论演化逻辑与资源开采新理念，将其发展历程分为初期试验、发展成熟以及智能化无人开采3个阶段。主要针对综放采场支架与围岩关系以及顶板（煤）结构与稳定性、顶煤破碎运移放出规律、以及综放“三机”装备的进展4个方面核心内容，对我国综放技术的发展进行了总结；围绕综放采场支架与围岩关系以及顶板（煤）结构与稳定性问题，依据机采高度的变化描绘了我国学者关于该问题研究的基本历程；从顶煤破碎机理、综放采场顶煤冒放性分类评价以及顶煤放出规律理论3个方面，阐述了我国关于顶煤破碎运移放出规律的发展道路；放顶煤开采工艺研究方面，则从常规的综放工艺、特殊地质条件下综放工艺以及综放工序的时空配合关系展开，再现了我国学者的研究路线；同时简要阐述了综放“三机”装备的发展进程与最新成果。明晰了我国放顶煤技术的发展脉络与研究思路，分析并探讨了现阶段放顶煤开采理论与技术发展前沿的相关难题，为我国综采放顶煤技术的进一步发展提供了研究基础与思维启迪。

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煤炭科学技术

2021年第03期

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煤矿巷道支护与加固材料的发展及展望

作者(Author)：康红普

摘要：我国煤矿巷道支护与加固方法主要有4种形式，包括棚式支架、支柱、砌碹支护、喷射混凝土及巷道用液压支架等围岩表面支护型；锚杆与锚索围岩锚固型；注浆加固围岩改性型及联合控制型。系统介绍各种支护材料与构件的力学特性，注浆加固及充填材料的物理力学性能，分析其支护加固效果及适用条件。指出我国煤矿已形成了包括金属材料、非金属材料及复合材料的煤矿巷道支护加固材料体系，实现了从木材到金属的支护材料革命，被动支护到主动支护的技术革命。不仅显著提高了巷道围岩控制效果，而且降低了巷道维护成本，为煤矿实现安全、高效建设与生产提供了可靠的保障。最后，分析了支护加固材料与构件存在的问题，对其未来的发展进行了展望。

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煤炭科学技术

2021年第04期

1544

2329
甲烷气体检测技术及其在煤矿中的应用

作者(Author)：梁运涛, 陈成锋, 田富超, 王敬燕

摘要：瓦斯灾害是制约煤矿安全生产的主要灾害之一，而甲烷是瓦斯的主要成分，因此对甲烷浓度的准确检测对有效预防预警瓦斯灾害意义重大。基于甲烷物理化学性质的差异性特征概述了催化燃烧法、热导法、光干涉法、非分散红外光谱法和可调谐半导体激光光谱法的甲烷检测原理，探讨了不同原理的甲烷检测技术发展现状。在煤矿环境对甲烷检测技术的影响分析基础上，通过煤矿井下技术应用对比研究得出：催化燃烧法利用甲烷可燃性特征，适用于检测体积分数4%以下的甲烷，不适用于氧气浓度过低、甲烷浓度过高或存在含硫气体的井下环境；热导法利用含不同浓度甲烷的空气热导率的不同特征，适用于检测体积分数4%以上的甲烷，不适用于甲烷浓度低、二氧化碳浓度过高等井下环境；光干涉法利用含不同浓度甲烷的空气折射率的不同特征，适用于井下绝大部分环境，但不适用于二氧化碳浓度过高的井下环境；红外光谱法利用甲烷的气体选择性吸收的特征，适用于绝大部分井下环境，其中非分散红外光谱法受水蒸气、烷烃气体干扰，需进行算法优化以减小误差，而可调谐半导体激光光谱受其他气体干扰影响较小，但两者皆需采用补偿算法来减少受温湿度影响引起的误差。最后，对不同原理的甲烷检测方法进行了技术适用性综合对比分析，以期对煤矿甲烷检测技术的应用提供借鉴指导意义。

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煤炭科学技术

2021年第04期

685

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瓦斯抽采穿层钻孔钻扩造穴卸压增透机理研究

作者(Author)：王亮, 廖晓雪, 褚鹏, 张晓磊, 刘清泉

摘要：随着我国煤矿开采逐渐向深部开拓，煤层瓦斯压力增大、含量增加，煤层渗透率普遍较低，增加了瓦斯抽采的难度。钻孔钻扩造穴卸压增透技术能提高煤层渗透率，是增加瓦斯抽采效率的有效手段。为解决寺家庄煤矿15号煤层渗透率低，瓦斯难抽采的问题，以寺家庄煤矿北翼辅助运输巷15号煤层抽采钻孔造穴为工程背景，以弹性力学应变软化模型和扩散-渗流煤层瓦斯流动理论模型为基础，建立了穿层钻孔钻扩造穴后煤层渗透率演化方程和穿层钻孔造穴煤层瓦斯流动方程。通过COMSOL Multiphysics多物理场数值模拟软件对方程进行解算，分析了钻孔造穴的增透机理和渗透率分布规律，得到了瓦斯抽采量、瓦斯压力分布以及渗透率等关键参数；结合模拟结论与现场条件，确定了钻孔钻扩造穴的最优造穴半径为0.6 m，最佳布孔间距为6.0～7.0 m，为现场施工造穴半径和钻孔间距的确定提供了指导。最后，在寺家庄煤矿15号煤层实施普钻钻孔与造穴钻孔，进行了瓦斯抽采效果对比。试验结果表明：实施水力钻扩造穴技术后，瓦斯抽采率、抽采浓度和抽采纯量相对普钻钻孔分别提高了约2.7、2.0、5.7倍；瓦斯抽采周期、钻孔施工工程量降低了约2倍，提高了瓦斯抽采技术经济效益,应用结果验证模拟结果可靠，抽采设计可行，可以指导现场施工。

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煤炭科学技术

2021年第05期

624

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冲击地压矿井综采工作面两巷超前支护液压支架研究

作者(Author)：潘一山, 高学鹏, 王伟, 肖永惠

摘要：针对我国工作面两巷超前支护区域由于应力集中程度增大和支护能力较差而引发的冒顶、冲击地压等愈发严重的问题，采用理论、对比及分类等方法，研究工作面开采特征及与两巷在矿压上的差别，分析支护对巷道稳定性影响以及工作面与两巷超前支护匹配性，研究巷道液压支护设计方法。研究结果表明：①由于开采深度、开采空间以及开采强度增大，采场矿压显现增强，与工作面相比，两巷应力集中程度更高，受采动影响范围更大，围岩破坏更严重，对支护要求更高；②巷道支护技术及装备发展严重滞后于工作面，单体液压支柱由于支护强度低、护顶效果差、稳定性差，加剧了工作面与两巷支护的不匹配；③巷道支护强度对工作面两巷稳定性具有重要影响，应当采取初撑力较高、刚度较大的液压支架对巷道加强支护；④系统地对巷道超前支护液压支架进行分类，总结每种支架类型特征、优缺点及适用巷道条件，并提出两巷超前液压支护设计方法。

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煤炭科学技术

2021年第06期

625

1285
煤矿矿震类型及震动波传播规律研究

作者(Author)：窦林名, 曹晋荣, 曹安业, 柴彦江, 白金正, 阚吉亮

摘要：针对煤矿矿震分类缺乏定量化指标、矿震传播规律不清楚、危险性矿震难以判别等问题，综合采用数值模拟、理论分析及现场实测的方法，对煤矿矿震进行了分类，通过UDEC数值模拟再现了震动波在节理岩体中的传播过程，结合微震监测数据，统计分析了矿震震动波传播过程中质点峰值速度和震动波能量的衰减规律，初步探讨了危险性矿震判别方法。结果表明：煤矿矿震可分为采动破裂型、巨厚覆岩型和高能矿震型3种，其中高能矿震型又可细分为煤体内爆型、顶板失稳型和断层活化型。根据矿震是否对井下人员或设备造成危害，又可将矿震分为正常矿震和危险性矿震2大类。矿震震动波传播受多种因素影响，煤岩体中的不连续面对震动波传播作用明显。揭示了不连续面对震动波应力传递的阻断机制：当震动波传递的应力与原岩应力叠加超过不连续面强度时，不连续面发生破坏，出现一定位移，介质的不连续性阻断了震动波应力传播。矿震传播过程中，质点峰值速度与震动波能量之间具有内在联系，峰值速度、能量均与传播距离呈负指数型关系。实测表明：某矿区实体煤区域和采空区区域的质点震动速度吸收系数分别为0.003 75和0.007 6，震动波能量吸收系数分别为0.007 5、0.015 2，2种区域内震动波衰减差异明显，不连续面对震动波传播影响显著，验证了数值模拟的正确性。

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煤炭科学技术

2021年第06期

914

2393