TOP20|《煤炭科学技术》2022—2023年发表论文高被引（WoS数据库）

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行业视野: 高被引
类别; 100个
关键词; 104位
专家; 20篇
论文; 12867IP
点击量; 29686次
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高水材料充填沿空留巷应力控制与围岩强化机理及应用

作者(Author)：柏建彪, 张自政, 王襄禹, 徐营, 闫帅, 徐军

摘要：高水材料被广泛应用于不同条件下的薄及中厚煤层沿空留巷、部分条件较好的厚煤层沿空留巷，形成了丰富的高水材料充填沿空留巷围岩控制实践。基于高水材料充填沿空留巷理论研究和现场实践，以应力控制与围岩强化为主线，分析了充填留巷围岩在巷道掘进、工作面超前采动影响、留巷围岩调整稳定和邻近工作面复用4个阶段的应力与变形特征，提出了“基本顶二次破断”的覆岩顶板运动特征。以青龙同昌煤矿15102工作面沿空留巷为背景，数值模拟研究了留巷过程中围岩应力和塑性区分布特征，揭示了充填留巷覆岩基本顶的旋转下沉是留巷巷道所受外力的主要来源；在此基础上，提出了充填留巷围岩控制的关键区域，根据高水材料固结体的较强塑性变形特性，提出了高水材料充填沿空留巷围岩分时分区强化机理，确定了合理的高水材料充填体支护阻力计算式、留巷顶板离层计算式和实体煤帮的支护强度计算式，给出了高水材料充填沿空留巷围岩控制关键参数设计方法，关键参数包括充填体支护阻力（充填体宽度和强度）、顶板支护强度（巷内支护和临时支护）、实体煤帮支护强度。介绍了山西高平青龙同昌煤业15号煤层和赵庄煤业9号煤层高水充填沿空留巷围岩控制2个应用实例，留巷围岩变形控制效果良好。最后，提出了高水充填沿空留巷围岩控制技术的发展方向。

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煤炭科学技术

2022年第06期

666

2025
水岩作用下煤岩组合体力学特性与损伤特征

作者(Author)：陈光波, 李谭, 杨磊, 张国华, 吕鹏飞, 滕鹏程

摘要：水岩相互作用是地下采矿工程活动中的常见问题。为研究水岩作用下煤岩组合体的力学特性、损伤特征及劣化机制,对不同浸水时间下的细砂岩−煤 (FM)、粗砂岩−煤 (GM)、细砂岩−煤−粗砂岩(FMG)3 种组合体开展了轴向压缩试验。结果表明:①组合体含水率随浸水时间增加而增大,浸水20 d 以后达到饱水状态;5~15 d 为组合体的吸水区,15~20 d 为组合体近饱和区,20~25 d 为组合体的饱和区。②水岩作用下 3 种组合体的抗压强度、弹性模量、峰前能量、冲击能量指数等参数具有明显的劣化效应,其参数值均随浸水时间增加而减小;浸水 5~15 d 阶段为峰前能量陡降区,浸水 15~25 d 阶段为峰前能量缓降区;浸水时间 5~15 d,组合体冲击能量指数劣化明显,15 d 之后,劣化效应较弱;浸水 5~10 d 组合体为弱冲击倾向性,浸水 15~25 d 组合体无冲击倾向性。③随着浸水时间增加,组合体的声发射累积数显著下降。利用损伤理论构建了基于浸水时间的组合体损伤模型,该模型揭示了损伤变量与浸水时间的关系,反映了随着浸水时间增加,组合体的损伤程度增大的规律。④推导了类孔隙比计算公式,组合体的类孔隙比为:FM 组合体

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煤炭科学技术

2023年第04期

318

137
岩石PFC2D模型细观参数确定方法研究

作者(Author)：郝保钦, 张昌锁, 王晨龙, 任超

摘要：目前对标定方法的应用大多围绕单轴压缩试验展开，而仅通过单轴试验建立的数值模型在拉伸强度和强度包络线方面与实际试验吻合度较差。因此基于单轴压缩试验、单轴拉伸试验和三轴压缩试验，采用正交试验设计方法对平行黏结模型细观参数标定方法进行了研究。利用多因素方差分析确定了模型细观参数对宏观力〖JP2〗学指标的影响程度，并建立了宏观力学参数与细观参数之间的关系。在此基础上提出了与岩石弹性模量、泊松比、单轴抗压强度、启裂强度、拉压强度比及摩擦角相匹配的细观参数确定方法。研究结果表明：采用标定方法建立的数值模型的宏观力学参数以及单轴压缩应力-应变曲线与室内试验结果相近，能够很好地反映岩石单轴和三轴条件下的破坏模式，证明了标定方法的可行性。二维颗粒流程序PFC2D对试验极限主应力关系曲线的拟合程度较差，这可能是由于平行黏结模型将形状不规则的矿物颗粒理想化为圆形颗粒，而颗粒形状可能会影响到颗粒间的咬合作用。

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煤炭科学技术

2022年第04期

229

281
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

732

2897
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

473

972
煤矸分拣机器人设计与关键技术分析

作者(Author)：商德勇, 章林, 牛艳奇, 范迅

摘要：煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，煤矸在线分拣机器人可实现煤和矸石的自动识别与分拣，是实现煤矿智能化分选的重要装备。在总结国内外煤矸分拣机器人和煤矸图像识别技术的研究现状和成果基础上，针对煤矸自动分拣机器人分拣速度低，智能化程度不高等问题，设计了一种基于图像识别的Delta型并联机器人应用于煤矸自动分拣领域。阐述了煤矸分拣机器人的工作原理和设计方案，针对煤矸分拣的特定工况场景，对工业相机、光源、镜头等图像识别系统的硬件进行了选型设计。提出了一种基于灰度和纹理特征融合的煤矸图像SVM识别算法，介绍了机器人控制系统的软件功能设计方法，最后搭建了试验平台并进行了多组煤矸在线识别分拣试验。结果表明，该并联机器人可有效对煤和矸石进行自动识别，并通过控制机器人气动机械手实现对6 kg以下的矸石抓取。针对设计及试验过程中遇到的问题，进一步提出了机器人刚柔耦合动力学模型和误差传递规律、基于深度学习和多特征融合的煤矸石识别算法、考虑外部负载干扰的并联机器人自适应稳定控制策略等关键技术，为进一步加快煤矸分拣并联机器人的推广应用，最终实现煤矿智能化、无人化分选提供一种新途径。

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煤炭科学技术

2022年第03期

264

510
长壁综采工作面无人自主开采发展路径与挑战

作者(Author)：王世博, 葛世荣, 王世佳, 李争, 万志军

摘要：智能化无人开采是实现煤矿安全高效开采的技术途径。根据无人控制系统发展的一般规律，分析了综采工作面控制系统发展历程包括远程遥控、自动控制和自主控制3个阶段。综采工作面自主控制需要解决综采工作面环境实时感知、综采“三机”协同控制、高精度煤层地理信息系统、开采工艺智能决策与无人综采工作面评估试验方法5个方面的问题。总结了综采工作面控制系统的3个目标任务：可靠割煤与装煤、保持工作面几何关系、围岩可靠支护；凝练了综采工作面控制系统的8项关键技术：液压支架电液控制技术、综采装备协同控制技术、工作面通信技术、工作面可视化技术、采煤机定位技术、采煤机自动调高技术、工作面自动调直技术、工作面围岩支护控制技术，并分析了综采工作面控制系统关键技术与其目标任务之间的逻辑关系。通过分析综采工作面控制系统关键技术的功能需求和综采工作面自主控制的研究问题，提出了综采工作面由自动控制迈向自主控制首要解决的问题，即工作面煤层地理信息系统精细化、采煤机截割规划策略、工作面围岩智能支护策略以及综采工作面控制系统适用性评估检验方法。

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煤炭科学技术

2022年第02期

535

1733
“双碳”目标下赋煤区新能源开发—未来煤矿转型升级新路径

作者(Author)：王双明, 刘浪, 赵玉娇, 张波, 王晶钰, 朱梦博, 王美, 张小艳

摘要：“双碳”目标下我国能源结构正加速转型升级，以太阳能、风能、地热能等为代表的新能源正逐步替代传统煤、油、气等化石能源。推动煤炭和新能源优化组合是实现“双碳”目标提出的新要求，也是未来煤矿绿色低碳转型的重要路径。分析我国赋煤区能源分布特点，发现以煤为主的化石能源分布区域，往往也是太阳能、风能、热能等新能源富集区，适宜于在赋煤区大规模开发新能源。研究结果如下：① 提出了赋煤区全生周期能源开发理念，将赋煤区能源发展历程划分为煤炭、煤炭与新能源优化组合、新能源三个阶段，并搭建了赋煤区新能源开发总体架；② 在太阳能开发方面，基于赋煤区与太阳能资源富集区的重叠关系对赋煤区太阳能理论储量与开发潜力进行评估，提出了分布式/集中式光伏发电、太阳能热利用和太阳能制氢等光化利用耦合的太阳能分级综合利用方案，实现太阳能多元高效转化与利用以及与煤炭资源的协同开采；③ 在地热能开发方面，基于赋煤区与地热能资源富集区的重叠关系对赋煤区地热能开发潜力进行评估，结合矿井地热形成机理、分布规律和矿井采掘情况，构建深部矿产资源与地热资源协同开发系统，形成包含矿井热水型、岩温型、混合型的矿井地热能分级开采与热用户梯级利用的综合应用方案，实现矿井地热化“害”为“利”的战略转移；④ 在风能开发方面，基于赋煤区与风能资源富集区的重叠关系对赋煤区风能开发潜力进行评估，提出赋煤区风力发电、风力提水、风力致热技术的应用途径，构建了井上井下设施电力供应、水循环动力、供暖自足，及并网发电的风能利用框架；⑤ 考虑到目前煤炭地下开采普遍以垮落法管理顶板，垮落空间无法有效用于地下储能，提出“储能库超前规划→功能性储能库构筑→储释能运行管控”的矿井采空区储能技术路径；⑥ 针对赋煤区多能互补综合能源系统（MCIES）复杂多变特征，建立了赋煤区能源生产、供给单元的异质能量流耦合模型，统一了MCIES内部不同能源集线器的数学表达式，提出了赋煤区MCIES能源管理与优化逻辑方法以及运营模式。本论文旨在探讨煤炭和新能源的组合路径，论证赋煤区规模化开发新能源可行性，赋予赋煤区全生命周期能源供给的功能，形成集“矿-风-光-热-储”一体化的煤炭企业能源产业发展新模式。

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煤炭科学技术

2023年第01期

976

646