《煤田地质与勘探》TOP10 | 2023年高被引论文（被WOS论文引用）

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《煤田地质与勘探》TOP10 | 2023年高被引论文（被WOS论文引用）

来源：煤田地质与勘探

现统计出，在WOS（Web of Science）收录的论文中，引用《煤田地质与勘探》的所有文献，并按被引频次进行排序，优选出TOP10论文。相关论文反映国际关注热点方向，供相关领域学者参考和交流。

行业视野: 煤田地质与勘探
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我国煤与瓦斯突出机理70年发展历程与展望

作者(Author)：张超林, 王培仲, 王恩元, 许江, 李忠辉, 刘晓斐, 彭守建

摘要：煤与瓦斯突出灾害的有效防治一直是我国煤矿安全生产面临的挑战性难题，其前提和基础是对煤与瓦斯突出机理的深入研究。全面阐述我国近70年来在煤与瓦斯突出机理研究领域所开展的工作和取得的成绩，其研究过程分别经历了积极探索阶段(1955—1977年)、理论奠定阶段(1978—2002年)、快速发展阶段(2003—2015年)和稳定发展阶段(2016年至今)；基于文献计量学方法和科学知识图谱分析，探讨了突出机理的研究热点和前沿趋势。分别从理论假说、物理模拟、数值模拟3个方面系统总结了我国煤与瓦斯突出机理研究进展：理论假说方面，在综合作用假说的基础上，针对我国煤矿实际情况形成了以流变假说、球壳失稳理论、力学作用假说等为代表的新观点和新理论，奠定了突出理论研究基础；物理模拟方面，围绕突出主控因素、多物理场演化、能量转化与失稳条件、地质构造与构造煤、两相流致灾机制等方面进行了大量的试验研究，基本掌握了突出的发动条件、发展过程、演化规律及影响因素；数值模拟方面，主要开展了突出煤层、地质构造和突出两相流等方面的模拟研究，然而由于突出过程和影响因素的复杂性，仍无法实现突出全过程的模拟分析。目前，已初步形成了具有我国特色的煤与瓦斯突出理论体系，但时有发生的突出事故表明突出防治形势依然严峻。结合研究现状和发展趋势，认为应进一步研究突出全过程、全要素、全时空耦合演化过程，分析含瓦斯煤多尺度流变行为，探索煤层储能与动态释放过程，揭示复合与次生灾害成灾机制，形成煤与瓦斯突出耦合演化机理、力学模型、能量模型和灾变模型；在此基础上针对典型突出场景，开展复杂地层下突出物理模拟试验和全过程数值模拟反演，实现突出危险的实时监测和连续预警。

煤田地质与勘探

2023年第02期

155
鄂尔多斯盆地东缘深部(层)煤层气勘探开发理论技术难点与对策

作者(Author)：徐凤银, 闫霞, 李曙光, 熊先钺, 王予新, 张雷, 刘川庆, 韩金良, 冯延青, 甄怀宾, 杨贇, 王成旺, 李宇新

摘要：我国深部(层)(以下均指埋深大于2 000 m)煤层气资源丰富,勘探开发潜力巨大。2019年以来,鄂尔多斯盆地东缘(鄂东缘)大宁–吉县区块逐步进入深部(层)煤层气“规模勘探+先导试验”阶段,直井日产气量突破2×104 m3,水平井日产气量突破10×104 m3,这一标志性成果既突破传统意义上煤层气勘探开发领域的深度禁区,使得煤层气总资源量有望在30.05×1012 m3基础上大幅度增加,又将成为“十四五”乃至长远煤层气产业实现规模发展的重点勘探开发方向。面对以地面传统钻井、压裂(储层改造)、排采(举升)、集输和数智化等为主体技术及开发方式的迫切需求,鄂东缘深部(层)煤层气面临许多基础理论和技术难点,包括:成藏机理和赋存规律,有利区优选方法;高产主控因素及控制机理,解吸–渗流机理与开发规律,“地质–工程一体化”开发甜点分类评价标准,关键开发指标确定方法和依据;低成本优快高效钻完井技术,水平井水泥环高效密封控制技术;煤岩缝网形成机理,低成本、高效、环保压裂入井材料,改造后缝网孔渗特征、流动规律;高盐、高水气比、出砂等工况下排采及举升控制技术;高效节能集输、规模开发所需复杂集输管网稳定运行理论与实践体系;数智气田建设和人工智能应用研究。在系统梳理上述难点基础上,针对性地提出勘探地质、开发地质、钻完井、压裂(储层改造)、排采(举升)、集输与数智化等理论与技术的研究方向和具体对策,这一成果不仅对加快鄂东缘深部(层)煤层气规模上产具有重要的指导意义,而且对国内外深部(层)煤层气规模开发具有很强的引领和示范作用,也可有力推动煤层气产业高质量发展、支撑实现国家碳达峰碳中和目标与保障清洁能源安全。

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煤田地质与勘探

2023年第01期

187

120
低阶煤吸附孔结构特征及其对甲烷吸附性能影响

作者(Author)：李树刚, 周雨璇, 胡彪, 秦雪燕, 孔祥国, 白杨, 张静非

摘要：低阶煤甲烷吸附特性研究对瓦斯含量预测、瓦斯抽采及危害防治有着重要意义，为此，选取陕西6个典型矿井低阶煤样，进行低温氮吸附、低压二氧化碳吸附及甲烷等温吸附实验，获得低阶煤吸附孔结构特征。利用微孔填充及单分子层吸附理论定量表征甲烷吸附特征参数与吸附孔结构参数之间的关系，明确吸附孔中甲烷吸附机理。结果表明：吸附孔的比表面积主要由微孔提供，甲烷吸附能力主要受吸附孔孔容大小控制，微孔孔容对吸附孔总孔容的贡献率在74.71%～88.97%。甲烷极限吸附量与吸附孔平均孔径呈线性负相关，与吸附孔孔容、比表面积呈线性正相关，Langmuir压力常数随吸附孔平均孔径、孔容和比表面积的增加仅在小范围内波动，无明显线性相关。6个低阶煤样的分形特征明显，综合分形维数为2.573～2.720，平均值为2.647，说明低阶煤吸附孔非均质性强，甲烷极限吸附量随分形维数增加先增加后减小，整体呈上升趋势。基于微孔填充和单分子层吸附理论可以定量表征低阶煤吸附孔结构与甲烷吸附能力之间的关系，甲烷极限吸附量计算值与实验测试值相对误差较小，长焰煤相对误差为4.47%～6.65%，不黏煤为13.77%～16.02%。研究成果可为后续量化甲烷吸附特性与吸附孔结构之间的关系并精准预测煤层瓦斯含量提供理论指导。

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煤田地质与勘探

2023年第02期

196

112
我国煤矿区煤层气地面开发现状及技术研究进展

作者(Author)：张群, 降文萍, 姜在炳, 孙四清, 李彬刚, 杜新锋, 巫修平, 赵继展, 范耀, 范章群, 韩保山, 许耀波, 刘柏根

摘要：回顾了我国煤炭企业组织实施和合作开展的煤矿区煤层气勘探开发进程。经过三十多年攻坚克难、不懈努力,我国煤矿区煤层气地面开发技术研究、工程试验和产业发展均取得了可喜的成绩,不仅在山西晋城矿区首次取得国内外无烟煤的煤层气开发成功,实现了煤层气规模化商业化生产,而且在安徽淮北矿区取得了碎软低渗煤层顶板水平井开发煤层气技术的重大突破,实现了碎软低渗煤层的煤层气水平井单井的高产稳产;煤矿区采动区煤层气井开发在安徽淮北、淮南,山西晋城等矿区实现了规模化工程应用。同时,梳理总结了依托“十一五”—“十三五”国家科技重大专项项目,在煤矿区煤层气地面开发理论及技术研究方面取得的主要成果及其应用效果,包括:煤层气井密闭取心技术与设备、碎软低渗煤层地面煤层气垂直井强化增产技术、碎软低渗煤层顶板和煤层水平井分段压裂开发技术、多煤层分层控压合层排采技术、低煤阶低气含量煤层地面煤层气开发技术、煤层气井极小半径多孔旋转射流侧钻水平井技术,以及煤矿采动区煤层气产量预测技术等。在此基础上,根据全国煤矿区煤炭开采发展趋势和需求,提出今后煤矿区煤层气研究应重点关注3个方向:穿浅部采空区/采动区的深部煤层气与煤炭资源协调开发、低煤阶低气含量厚煤层矿区煤层气与煤炭资源协调开发和废弃/关闭矿井煤层气开发等。

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煤田地质与勘探

2023年第01期

197

237
CO2 相变致裂煤的显微构造特征与成因机制

作者(Author)：曹运兴, 张新生, 张军胜, 郭帅房, 孟兵兵

摘要：CO2相变致裂是一种高效增渗、增抽和消突的新型煤矿瓦斯治理技术，应用效果显著。该技术的核心是高压动力载荷作用于煤层的强化造缝及其卸压增渗效应。然而，新生裂缝的形貌特征以及破坏成因机制研究薄弱。目前井下厘米—米级尺度裂缝的观察和描述，主要用于揭示煤层的造缝增透机理。更小尺度的微米级显微裂隙研究，可更系统和全面描述裂缝的形貌和发育规律，揭示CO2相变致裂作用下煤的破坏机理。应用自行研制的高压CO2冲击大型物模试验装置系统，对无烟煤试件进行了120 MPa高压CO2冲击，基于场发射扫描电镜(FESEM)的观察，研究了微米级裂隙特征、发育规律及其形成机理。结果表明：(1) 致裂后煤样的割理系统充分沟通，形成多尺度的复杂微裂隙网络。(2) 煤基质破碎并发育大量微米尺度的新生显微构造，发现了3种典型显微构造是“损伤坑” “三翼型”裂隙和“页理状构造”。(3) CO2的超临界相、气相、或者二者的混合相态冲击破碎近喷孔端煤样，冲击波可能是试件远端破坏造缝的主要力学机制。(4) 显微构造的形成和损伤演化机制为：在煤基质表面形成损伤坑，并以损伤坑为中心形成 “三翼型”张性锯齿状分支裂隙，多个“三翼型”裂隙组合形成复杂的微裂隙网络系统。强化造缝形成的复杂网状裂隙系统，是煤层卸压、增渗、增抽和高效消突的内在原因。

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煤田地质与勘探

2023年第02期

204

109
华北型煤田水文地球化学勘探关键技术研究进展

作者(Author)：陈陆望, 胡永胜, 张杰, 张苗, 郑剑, 郑忻, 张媛媛, 蔡欣悦, 武明辉

摘要：华北型煤田是我国重要的煤炭基地，水文地球化学勘探是解决煤田开采过程中一系列水文地质问题的重要手段。在概化华北型煤田典型水文地质结构的基础上，分析采动影响下典型水文地质问题，揭示了华北型煤田地下水多场耦合关系与水文地球化学勘探作用机制及其测试分析处理技术；通过回顾水文地球化学理论发展历史，明确华北型煤田水文地球化学勘探技术的可靠性；汇总地下水常用的水文地球化学组分及其测试仪器，并从图解法、数理统计法、物理模拟和数值模拟等方面阐述水文地球化学勘探的技术手段；在此基础上，从地下水资源评价、突水水源动态识别、水文地球化学时空演化、地下水动力异常反演、地质结构异常反演、地下水混合模式构建及水热资源勘察等角度综述了多场耦合下华北型煤田水文地球化学勘探关键技术的应用研究进展，明确了水文地球化学勘探的优越性与可操作性。结合华北型煤田水文地质条件，提出华北型煤田水文地球化学勘探典型技术核心及其存在的问题，指明了水文地球化学勘探技术研究的努力方向。

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煤田地质与勘探

2023年第02期

197

113
基于全卷积神经网络的钻孔瞬变电磁法岩层富水性预测研究

作者(Author)：程久龙, 王慧杰, 徐忠忠, 黄琪嵩, 姜国庆

摘要：巷道掘进前方采用钻探或地球物理方法进行超前探测含水层的位置及富水性,提前做好防治水工作对煤矿安全生产至关重要。利用钻孔瞬变电磁法(BTEM)进行超前探测优势明显,目前解释方法是根据计算的电阻率进行岩层富水性的定性分析,还无法实现对含水层富水性等级进行预测。提出利用钻孔瞬变电磁法探测,采用全卷积神经网络(FCNN)方法进行钻孔外围含水层富水性等级的准确预测。首先,依据阿尔奇公式、Kozeny–Carman公式、导水系数公式和单位涌水量公式,建立砂岩含水层单位厚度的电阻率与按钻孔单位涌水量划分的含水层富水性4个等级的对应关系;其次,建立全空间条件下不同富水性岩层的地质–地球物理模型,采用三维时域有限差分法(FDTD)进行全空间瞬变电磁场数值模拟;为了接近实际情况,在正演结果中加入了5%～15%的随机噪声,提取与岩层富水性等级关联的特征参数,采用全卷积神经网络(FCNN)进行了岩层富水性等级预测的训练和仿真测试,测试集预测的富水性等级平均准确率为91.8%;最后,利用某矿煤层水力压裂后的钻孔瞬变电磁法实测数据进行煤岩层富水性等级预测,检验FCNN方法预测效果。研究结果表明:采用全卷积神经网络预测钻孔附近岩层富水性是可行和有效的,可以实现钻孔径向方向岩层富水性等级的准确预测,提高了钻孔瞬变电磁法对钻孔外围岩层富水性的探测精度,该方法将在超前探测岩层富水性方面发挥重要作用。

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煤田地质与勘探

2023年第01期

173

1460
煤田高密度三维地震勘探技术的发展现状及趋势

作者(Author)：董守华, 黄亚平, 金学良, 杨光明, 聂爱兰, 祁雪梅, 程彦, 吴海波

摘要：传统煤矿采区三维地震勘探对复杂构造、下组煤层和灰岩探测的精度不高，很难满足煤矿安全高效开采对地质条件透明化、精准化探测的需求，煤田高密度三维地震勘探技术应运而生。中国煤田高密度三维地震勘探技术的发展历程可分为3个阶段：2005—2007年，探索与试验阶段；2008年—2014年：试验与示范阶段；2015年至今，推广与应用阶段。经过近20年的发展，煤田高密度三维地震勘探技术显著提高了复杂地质构造的探测精度，在解决特殊地质问题上也有了长足的进步。结合煤田高密度三维地震勘探技术相关研究成果与勘探实例，对煤田高密度三维地震勘探数据采集、处理和解释等环节技术的现状进行了综述。面向煤矿安全高效生产对小、微构造解译和岩性精准识别的迫切需求，提出地震观测系统的优化技术、连片处理技术、叠前深度偏移处理技术、OVT域的资料处理和解释技术、深度域地震资料解释技术、人工智能处理解释技术等，将是煤田高密度三维地震勘探技术发展的重点和热点方向。

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煤田地质与勘探

2023年第02期

342

176