《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; 31218IP
点击量; 73503次
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我国矿井物探技术及装备的发展现状与思考

作者(Author)：张平松, 欧元超, 李圣林

摘要：矿井物探作为煤矿智能开采过程中一类重要的精准地质勘探及监测预警手段，经过近30年的发展，从基础技术理论、软件模拟性能到装备研发应用等方面都得到了较大的丰富和提升，在当前矿井地质保障系统的构建中起到了关键性作用。值此“十四五”开局之际，总结回顾了以矿井地震类、矿井直流电法类及矿井电磁法类等为主的矿井物探技术、装备发展历程及现状；检索统计了近30年来国内发表的矿井物探类高质量学术论文，并从发表年份、论文作者、机构来源、高质量期刊等多个角度进一步剖析了矿井物探发展规律及特征；面对当前国内煤炭开采地质条件深部化、复杂化的发展趋势，指出基础理论不够完善、应用条件拓展不足、仪器装备智能稳定性亟待提升、数据反演多解性尚未突破等仍是阻碍目前矿井物探技术发展和高质量应用的关键性问题。针对矿井地质保障系统协同构建及其发展趋势，笔者从矿井原位试验平台建设、透明化矿井地质构建、高素质矿井技术人才培养等方面进行思考。未来发展应瞄准精准智能开采方向，紧紧围绕《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》中指出的提高智能精准化矿井物探技术装备发展目标，从实际出发，稳步合理全面地推进矿井地质透明化，加速国产高性能多属性参数仪器设备开发，构建多源地质灾害信息云监控、诊断与保障系统等工作，不断提升新时代矿井安全生产的质量和效益。

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煤炭科学技术

2021年第07期

800

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综采工作面智能化关键技术现状与展望

作者(Author)：高有进, 杨艺, 常亚军, 张幸福, 李国威, 连东辉, 崔科飞, 武学艺, 魏宗杰

摘要：综采工作面智能化是我国煤炭开采的重点发展方向之一。综采工作面环境复杂，设备众多，开采工艺各环节高度耦合，且采煤过程中各设备之间的动作协同性要求较高，这给设备的智能控制带来了巨大挑战。为厘清综采工作面智能化的技术现状，发掘技术难题的解决方法，探讨未来的发展方向，首先从工程应用角度出发，围绕采煤机、液压支架群、供液系统、运输系统等核心设备，综述综采工作面智能化的发展历史和技术现状，介绍了智能化综采工作面现有的系统架构和关键技术，梳理智能化建设过程中的技术难点。其次从控制理论角度出发，重点阐述了采煤机滚筒自适应调高、支架姿态控制、支架自动跟机、工作面直线度调整、设备协调控制等技术难点所面临的科学问题，从系统建模、控制算法及优化决策等方面，介绍了解决上述问题的技术路径和国内外最新的研究成果。最后，根据人工智能研究领域的发展动态，展望了采煤机、液压支架、运输系统的智能化发展方向；结合计算机视觉、三维激光点云技术、大数据分析、多智能体控制与决策等方向的研究成果，探讨了综采工作面在视频目标识别与跟踪、关键设备三维姿态感知、透明工作面地质信息获取与建模、设备故障综合诊断、工作面信息挖掘与智能分析、设备集群智能最优控制等方面的智能化技术。

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煤炭科学技术

2021年第08期

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浅埋煤层过沟开采覆岩破坏特征及裂隙演化规律研究

作者(Author)：侯恩科, 陈育, 车晓阳, 谢晓深, 高彬

摘要：浅埋煤层覆岩破坏规律及裂隙发育特征是影响矿井涌水有关系，尤其在地表沟谷区，由于剥蚀作用使煤层埋深减小，为了研究清楚浅埋煤层过沟开采时，上覆岩层的扰动破坏规律与裂隙发育特征，以榆神矿区张家峁煤矿14213工作面的过沟段为研究对象，通过相似材料物理模拟与数值模拟的方法，对覆岩的破坏规律及裂隙发育特征进行了研究。结果表明，煤层开采过程中，顶板覆岩会伴随产生层间离层与切穿岩层的垂向裂隙，回采至60 m时，煤层顶板悬露面积达到极限发生垮落，原有层间离层伴随垮落消失，新出现的层间离层继续向上发展，离层空间与垂向裂隙交替发育，回采至105 m时，垂向裂隙导通至地表，离层结构完全破坏，岩层发生整体下沉。裂缝的动态发育规律是：斜坡裂缝的宽度随着开挖的进行由小变大并趋于稳定，坡脚裂缝的宽度则是由小变大、再变小至闭合，沟底裂缝的宽度由小变大再变小的趋势。地表裂缝的这种演化规律主要与地形和地表应力状态有关。坡肩和斜坡上部，采动裂缝形成后受斜坡拉应力的影响而宽度增大；坡脚采动裂缝形成后受坡脚压应力的影响而宽度变小甚至闭合；沟底采动裂缝形成后受压应力和坡段岩块压实调整宽度变小。

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煤炭科学技术

2021年第10期

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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

2212

7504
岩层采动裂隙演化规律与生态治理技术研究进展

作者(Author)：李全生, 李晓斌, 许家林, 徐祝贺, 张村

摘要：岩层采动裂隙是造成覆岩含水层破坏、威胁井下安全生产的直接原因，也是造成工作面推过后，地表持续下沉变形及生态累积影响的根源。为了解当前覆岩裂隙发生机制、演变规律、研究方法及生态影响与治理进展，实现资源开发与矿区环境的协调、可持续发展，阐述了采动裂隙演化规律与生态治理技术发展现状。介绍了煤矿采动裂隙的形成过程、裂隙类型、研究方法、监测手段及研究发展趋势；从开采影响的空间特征方面，依覆岩裂隙、底板裂隙与地表裂缝分类介绍了裂隙/裂缝演化规律及分布特征，重点分析了深部开采与我国西部沟壑区高强度开采地表裂缝形成的力学机制；探究采动裂隙在保水开采、煤与瓦斯共采方面的应用及生态治理技术，并给出基于开采参数优化的源头减损技术、覆岩承载结构稳定性维持减损技术、变形调控减损技术、覆岩离层注浆减损技术、采复一体化技术、土壤改良与植物修复技术、采煤沉陷区综合修复技术等，实现采煤同时兼顾对地下水、瓦斯、矸石等资源的合理利用与地表建筑及生态环境的保护。分析认为，采动裂隙多种方法综合运用、力学演化机制及量化描述、深部多物理场耦合、探索新应用领域及控制研究、厘清采动损伤科学内涵及评价方法、明晰矿区生态修复的科学理念、构建采动损伤与生态保护相协调智能化调控系统等将是未来亟需研究的关键科学问题。

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煤炭科学技术

2022年第01期

671

2875
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

715

1887
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

429

1232
中国煤层气储层地质与表征技术研究进展

作者(Author)：刘大锰, 贾奇锋, 蔡益栋

摘要：我国煤层气资源丰富，发展煤层气储层地质学理论与技术有助于我国煤层气勘探开发的进一步突破。基于对文献调研与分析，阐述了煤层气储层地质与表征技术的研究内容及进展，分析了前缘发展方向。研究认为，煤层气储层地质学研究正在从宏观向微观、从定性向定量、从单学科到多学科协同发展，研究内容涉及煤储层成因类型、沉积环境、构造作用、应力特征、物性特征、几何形态、井网布置方式、储层改造及保护、井网调整及优化等产业全过程；煤层气运聚动力分为2类，一类是在气体浓度差作用下的扩散-渗流机制，另一类是压差或势差作用下的水动力-浮力机制；构造挤压应力主要通过骨架岩石的变形改变含水层与隔水层，并影响到流体渗流网络的疏导能力；沉积压实主要影响孔-裂隙空间及喉道，沉积物沉降速度过快容易形成异常高压带，不利于储层流体流动；流体在三维空间中所处的温度不同，温差效应常会引起流体发生瑞利和非瑞利对流驱动，一般浅部低温、密度较大的流体会向下运动，而深部高温、密度较小的流体会向上运动；渗透率研究经历了4个阶段，包括表观现象与经验推测定性分析、多种理化效应与细化各因素作用影响机制、数学模型与数值分析等多种模拟手段定量表征以及精细完善储层微米尺度传输介质渗透率动态变化。研究指出，未来需要精细研究深部构造煤和热改造煤储层纳米级孔隙气体的赋存状态与扩散运移机理，建立健全煤系非常规天然气合采技术制度，根据纳米孔隙超量吸附的聚散过程厘定不同温压条件下煤储层微纳米孔隙中气体凝聚与游离空间变化。

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煤炭科学技术

2022年第01期

374

942