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《煤炭科学技术》2023年最受关注论文TOP35

来源：煤炭科学技术

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（注：数据整理于2024-10-23）

行业视野: 煤炭科学技术
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关键词; 190位
专家; 35篇
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“中等收入”与新“双控”背景下煤炭行业转型发展新机遇

作者(Author)：金智新, 曹孟涛, 王宏伟

摘要：党的二十大报告重申，到2035年人均国内生产总值达到中等发达国家水平(简称“中等收入”)，经济规模的快速扩张，势必会拉动能源需求、增加能源消费，给能源供应带来挑战，而“双碳”目标促使能耗“双控”转向碳排放“双控”(简称新“双控”)，将使控碳举措更加精准，低碳转型压力增加。在“中等收入”和新“双控”背景下，如何立足以煤为主的基本国情，统筹保障能源供应和低碳转型，把握煤炭行业发展的新机遇，赋能煤炭行业转型升级和高质量发展，将是一个充满挑战而又无法回避的重大时代课题。通过回顾煤炭工业对于我国国民经济发展的历史性贡献，结合我国资源禀赋特征和现阶段经济社会发展实际，认为煤炭在未来仍将发挥能源保障作用，支持实现“中等收入”目标，并深入分析了煤炭发展过程中存在的安全、生态以及智能化程度低的难题。揭示了“中等收入”与新“双控”背景下煤炭行业面临的新挑战主要为保障能源供应要求提升、低碳转型压力加大，测算了电力耗煤量在不同双碳时期的变化规律：电力耗煤量将在2030年为20亿t，而到2060年降至5.0亿t，降幅达到75%，极大冲击煤炭销量，给煤炭行业发展带来巨大的潜在风险。针对性地提出了不同双碳时期煤炭行业发展的新机遇：目前碳达峰时期，推动保供和低碳协同发展，应把握煤炭与煤电一体化、煤矿与循环经济工业园区一体化、矿区修复与生态协调发展、煤炭反哺教育战略、煤炭机械化开采与智能化开采耦合、瓦斯资源化与能源化利用等机遇，为实现“中等收入”目标提供能源支撑，在保供中实现高质量发展，为绿色低碳转型发展提供基础；在碳达峰–碳中和时期，大力发展煤炭与现代煤化工耦合、煤炭能源与新能源耦合等产业，在高质量发展基础上实现绿色低碳转型的跨越发展，助力碳中和目标的早日实现，以期为我国能源和煤炭相关决策、政策制定提供参考。

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煤炭科学技术

2023年第01期

441

376
无煤柱自成巷力学原理及其工法

作者(Author)：何满潮, 高玉兵, 盖秋凯, 杨军

摘要：煤炭是我国的支柱能源，煤炭工业是关系我国能源安全的重要基础产业。长期以来，我国地下煤炭资源开采一直以井工长壁121工法为主，这种开采体系存在煤炭资源浪费、巷道掘进率高、煤柱应力集中等问题。为解决现行开采体系存在的安全、开采成本和煤炭采出率三大瓶颈和突出问题，建立了基于采矿损伤不变量方程的采矿工程模型，分析了无煤柱自成巷力学原理。在此基础上，研发了顶板定向预裂卸压、NPR锚杆/索支护等成巷控制关键技术，实现了“拉得住、切得开、下得来、护得好”的技术目标，形成了无煤柱自成巷110/N00工法开采体系。110工法把采煤与掘进2套工序初步统一起来，使每个采煤工作面减少1条巷道的掘进，实现了无煤柱开采。N00工法则把采煤与掘进2套工序有机统一起来，利用矿压自动成巷，从而取消了回采巷道的掘进，彻底消除了采掘接续紧张的“老大难”问题。现场实践表明，110工法通过超前工作面预裂切顶卸压，利用矿山压力做功和垮落矸石的碎胀性实现留巷围岩自平衡。N00工法革新了原有采煤工艺，改变了传统采煤系统布局，实现了全采区无巷道掘进和无煤柱开采。

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煤炭科学技术

2023年第01期

1155

2234
煤矿井下定向钻孔水力压裂岩层控制技术及应用

作者(Author)：康红普, 冯彦军, 张震, 赵凯凯, 王鹏

摘要：水力压裂技术在煤矿坚硬、完整顶板岩层弱化及高应力巷道卸压方面得到越来越广泛的应用。以陕西曹家滩煤矿特厚煤层综放开采工作面、特厚稳定顶板岩层为工程背景，开展了顶板岩层地质力学测试、可压性试验，水力裂缝扩展理论分析及三维数值模拟，提出井下工作面定向钻孔区域水力压裂顶板层位、压裂钻孔布置与参数确定方法及压裂工艺。在井下进行了工业性试验和系统的地面微震实时监测，获得了顶板水力压裂裂缝空间展布特征。同时，进行了液压支架工作阻力，工作面周期来压步距及持续距离，来压动载系数及顶板岩层破断能量监测与分析，综合评价了水力压裂效果。初步建立了集压裂层位确定与参数设计，井下定向钻孔压裂工艺与装备，水力裂缝空间展布监测与压裂效果综合评价为一体的煤矿井下定向钻孔水力压裂成套技术。井下试验结果表明：在曹家滩煤矿井下地应力状态下（最小主应力为垂直应力），水力裂缝以水平裂缝为主，沿钻孔两侧扩展平均距离为80 m左右，有效弱化了工作面范围内上覆坚硬、完整顶板，实现了区域顶板改造。压裂区域工作面强矿压显现显著减弱，确保了工作面安全生产。最后，分析了水力压裂存在的问题，展望了技术发展方向。

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煤炭科学技术

2023年第01期

1160

3991
再论我国沿空留巷技术发展现状及改进建议

作者(Author)：华心祝, 李琛, 刘啸, 郭永建, 祁亚宝, 陈登红

摘要：在2006年发表的《我国沿空留巷支护技术发展现状及改进建议》一文的基础上，总结了21世纪以来我国沿空留巷技术的新发展，包括巷旁充填的施工工艺与方法，由高水、膏体充填发展为柔模墙体及超前柱式支护，使得支护强度和隔绝密闭性有了极大地提升，并且具有了一定柔性以适应顶板的下沉；经过20余年的发展，沿空巷道巷内基本支护具有了高预紧力、高强度、高刚度和大延伸率的特性，能够有效控制巷道围岩的大变形，实现及时主动支护，并普遍辅以单体支柱作为巷内补强支护，进一步保持围岩的稳定性与完整性；统计分析了部分沿空巷道的支护形式及留巷效果，愈发说明了沿空留巷的成功与否是巷旁支护和巷内支护共同作用的结果。介绍了无巷旁充填切顶卸压沿空留巷新技术，包括卸压原理、切顶方法、切顶参数及切顶后巷内的支护方式及其工程应用等。阐述了近年来我国在沿空留巷理论研究方面取得的新成果，包含充填体的切顶阻力和支护阻力，充填体与围岩之间的相互作用关系及受力变形特征，切顶卸压沿空留巷的围岩活动规律及其与支护体之间的相互作用关系等。指出了我国沿空留巷技术在巷旁支护、巷内支护及相关理论研究方面存在的技术问题与科学问题。最后从支护设计、围岩控制、研究方法、技术装备等方面出发，提出了今后我国沿空留巷技术的发展改进建议。

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煤炭科学技术

2023年第01期

1348

1464
碳中和背景下循环流化床燃烧技术在中国的发展前景

作者(Author)：吕俊复, 蒋苓, 柯希玮, 张海, 刘青, 黄中, 周托, 张缦, 王君峰, 肖锋, 鲁佳易, 姜孝国

摘要：循环流化床（CFB）燃烧技术因其独特的低成本污染控制优势得到了高度重视，近年来我国在此领域的技术发展取得了长足的进步。回顾了我国CFB燃烧技术的发展历程，从最初的跟踪学习到技术创新，走出了一条适应中国国情的独立创新发展道路，先后开发出高性能CFB锅炉、节能型CFB锅炉和超低排放CFB锅炉，同时提高蒸汽参数和大型化，引领了CFB技术的国际发展。目前我国成为世界上CFB锅炉最大的设备供应商和使用者，CFB发电机组作为我国燃煤发电体系中的重要组成部分，为可靠廉价电力供应和劣质燃料消纳做出了重要贡献。碳中和条件下，煤炭作为保底能源在电力系统安全托底中不可或缺。作为低热值煤以及难燃高硫无烟煤的高效清洁发电利用的主要方式，CFB锅炉应在深度调峰和快速变负荷灵活性方面展现更大优势。结合新能源高比例消纳的调峰需求，可以开发粉煤CFB锅炉技术、探索分布式小容量高参数CFB锅炉、挖掘CFB机组0～100%负荷长周期压火与快速热态启动潜力，进一步提高CFB机组运行灵活性；在运行灵活性基础上发挥CFB锅炉燃料灵活性的优势，突破高硫无烟煤超超临界高效发电与超低排放同步实现的难题，消纳煤炭绿色开采洗选副产的劣质燃料，纯烧或者掺烧城市污泥、生活垃圾、生物质等低碳可燃废弃物，开发灵活性下的超低排放控制技术，实现CFB机组智能化，助力我国能源结构转型发展。

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煤炭科学技术

2023年第01期

227

236
采空区煤矸石浆体充填技术研究进展与展望

作者(Author)：朱磊, 古文哲, 宋天奇, 潘浩, 刘治成, 张鹏, 何志伟

摘要：煤矸石浆体充填是一种低干扰条件下矸石无害化规模处置的重要技术手段，是实现煤炭绿色开采的重要途径之一，符合国家绿色发展理念。但针对浆体充填材料制备缓存、浆体长距离输送及采空区充填处置等方面的研究仍不完善，部分问题的研究尚属空白，严重制约浆体充填技术在煤矸石固废处置领域的发展。通过近年来研究，煤矸石浆体充填在基础理论及关键技术均取得了大量的成果。文章系统性地梳理了多种煤矸石充填固废处置技术及其发展历程，总结了其适用性及优缺点，阐述了浆体充填诞生的技术背景及科学内涵，明确了浆体充填关键技术与工艺原理。从大规模推广应用角度出发，总结了浆体材料精准制备与流变特性、矸石浆体长距离管输特征、采空区空隙空间浆体介入规律3 项关键科学问题，围绕以上关键科学问题，重点开展了精准制浆技术、管道输送技术、浆体多位充填技术等方面的研究。分析了多因素耦合条件矸石浆体流变特性，揭示了矸石浆体成浆机理，构建了矸石浆体精准制备模型，提出了矸石浆体管道输送关键参数确定方法，总结了高位、低位、邻位3 种形式的浆体流动扩散规律，进而指导浆体充填工程实践。在以上研究基础上，分析了浆体充填技术当前研究的不足及未来研究的重点难度，并对“双碳”背景下煤矸石浆体充填技术的发展趋势进行了展望，认为以下3 个方向是今后研究的重点：①矿化CO2 制备负碳浆体技术；②基于MICP 技术的浆体重构岩层技术；③浆体置换难采煤体流态化开采技术。

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煤炭科学技术

2023年第02期

441

387
基于蝶形破坏理论的深部巷道围岩控制技术研究

作者(Author)：王卫军, 范磊, 马谕杰, 袁超

摘要：现阶段巷道围岩控制仍是煤炭资源深部开采的重大难题之一，而围岩塑性的形成与发展是导致巷道大变形和破坏的主要原因。通过数值模拟研究了巷道塑性区形成与发展规律以及对巷道稳定性的影响，结合理论分析和室内试验研究了锚杆支护的作用机理并阐述了支护与围岩变形的内在关系，基于蝶形破坏理论探讨了深部巷道围岩的控制原理，提出深部巷道围岩控制技术并在工程中予以应用。结果显示：(1)锚杆支护能够有效减少围岩变形，但是无法控制巷道不发生变形，即在现有的支护水平下巷道存在着部分无法控制的围岩变形，即“给定变形”，且“给定变形”随巷道埋深的增加不断增大。(2)锚杆支护对于巷道围岩剪胀、滑移等非连续性变形的控制效果明显，而对于完整岩体的连续性变形的影响十分有限。因此，锚杆支护主要是通过控制巷道塑性区内岩体的非连续性变形进而控制巷道的总变形。(3)巷道总变形主要包括“给定变形”和“支护残余变形”2个部分。巷道围岩控制的主要途径就是减少“支护残余变形”。(4)锚杆支护的作用机理要求锚杆的锚固基础必须始终位于完整岩体中，因此巷道开挖后的塑性区形态以及塑性区在服务期内的发展规律对于锚杆支护方式的设计至关重要。巷道塑性区形态及其力学响应的差异性决定了巷道支护方式必须差异化设计。

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煤炭科学技术

2023年第01期

581

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我国煤矿岩巷爆破掘进发展历程与新技术研究进展

作者(Author)：杨仁树, 李成孝, 陈骏, 邹凤仪, 王雁冰, 肖成龙, 张召冉

摘要：巷道是煤炭生产的动脉。基于岩巷钻爆法施工，从爆破关键技术、掘进装备、爆破器材等方面，系统梳理了我国煤矿岩巷爆破掘进经历了爆破质量控制、掘进速度提升和巷道安全服役保障3个阶段的发展历程。在总结分析3个阶段发展特点及历程的基础上，重点介绍了煤矿岩巷爆破新技术的研究进展及工程应用：(1)周边定向断裂控制爆破技术，控制了爆炸能量在介质中的分布，验证了聚能药包对于提升巷道轮廓成型质量、降低围岩损伤以及减少炮眼数量的作用。(2)掏槽眼超深爆破参数优化技术，超深与循环进尺和巷道轮廓面面积相关，超深值直接影响炮眼利用率和单耗，针对淮南顾北矿的典型案例，当超深为400 mm时，爆破效果最好。(3)孔内分段装药爆破技术，最优上段炸药占比为0.382，结合数码电子雷管进行分段起爆，开创了在煤矿巷道采用数码电子雷管爆破的先例。(4)“相似”掏槽爆破技术，从理论上分析了传统掏槽爆破与“相似”掏槽爆破的区别，提出并证实了均化抵抗线的重要性。综合应用上述爆破技术，使全断面爆破的炮眼数量从（5～6）S的平均水平降低至（3～4）S (S为巷道断面面积)，实现了增加单循环进尺、提高炮眼利用率、控制巷道轮廓成型质量、降低围岩损伤等效果。从煤矿地下空间工程全生命周期来看，不断优化的爆破技术，降低了对围岩和结构体的循环动力扰动，保障了煤矿岩巷工程的长期服役安全。

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煤炭科学技术

2023年第01期

457

742