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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

《煤炭科学技术》2020年最受关注论文TOP30

来源:煤炭科学技术

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  • 作者(Author): 王步康

    摘要:“采掘失衡”是影响煤炭开采效率的主要原因,通过回顾煤岩截割理论与截割机构的发展历程,归纳了镐型截齿截割机理与截割滚筒研究现状与进展。介绍了地质条件、掘进装备、掘进工艺之间的相互关系,阐述了适应不同地质条件的掘进装备与掘进工艺发展现状,通过对当前悬臂式掘进机、掘锚一体机等煤矿巷道主力掘进装备及其配套工艺的研究,分析了掘进技术装备与工艺在提高巷道掘进效率中产生的作用效果。通过对比国内外掘进装备技术标准,指出标准的缺失落后已成为制约我国煤炭掘进技术与装备发展的重要因素,可通过国际对标,解决掘进技术装备可靠性问题。在总结掘进技术与装备现状的基础上,结合现阶段国家政策、行业发展、市场需求、新技术应用等方面的现状,从巷道掘进基础理论研究、装备智能化与成套化、掘进机器人、现代感知技术等层面,预测了掘进技术与装备未来发展方向与趋势。
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    煤炭科学技术
    2020年第11期
    1003
    1467
  • 作者(Author): 许家林

    摘要:煤层开采引起的岩层破断运动导致了一系列采动损害与环境问题。绿色开采从广义资源的角度出发,通过控制或利用采动岩层破断运动,从源头减轻采煤对环境的影响,实现对煤层及共伴生资源的共采或保护。该理念得到了业界的广泛认同,绿色开采技术的研究与应用也取得了重要进展。从广义资源概念、基于岩层破断运动规律原则、源头减损及全生命周期理念等方面进一步论述了绿色开采的内涵,提出了全生命周期绿色开采技术框架,包括保水采煤、煤与瓦斯共采、矸石减排、减沉开采与环境修复,对近20年来我国煤矿绿色开采的研究历程进行了回顾。关键层理论是绿色开采技术研究的重要理论基础,其基本学术思想强调将覆岩作为整体进行研究,将采动矿压、水与瓦斯及地表沉陷研究有机统一起来;同时强调抓主要矛盾,即找出覆岩中对岩层运动起控制作用的关键层,避免采用传统研究中对覆岩岩性进行均化处理的方法。综述了在岩层移动与采动裂隙演化规律方面的理论研究成果,主要包括基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法、覆岩卸荷膨胀累积效应与瓦斯卸压抽采“三带”原理,论述了保水采煤、煤与瓦斯共采、充填减沉开采等方面的技术进展、现状及工程应用成效。提出了促进绿色开采技术进一步发展的建议,包括深化采动岩层运动规律研究、确定适合不同矿区特点的绿色开采技术模式、建立煤矿绿色开采的评价指标体系、开展煤矿全生命周期绿色开采设计、绿色开采技术的高效率和低成本化研究等,为我国煤矿绿色开采指明了方向。
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    煤炭科学技术
    2020年第09期
    1736
    1858
  • 作者(Author): 郭文兵, 马志宝, 白二虎

    摘要:我国“三下一上”(建筑物、水体、铁路等线性构筑物下及承压水上)煤炭资源储量大,“三下一上”采煤是我国煤炭资源枯竭型矿井提高资源采出率,延长矿井服务年限及实现可持续发展的有效举措。在分析建筑物下采煤现状的基础上,阐述了源头减沉控损开采技术措施,主要包括充填开采、部分开采,协调开采及弱化建筑物变形环境的覆岩离层注浆技术措施等。结合我国不同地区对水资源保护的要求,将水体下采煤分为地表水下开采和含水层下开采,通过分析煤炭开采引起的覆岩破坏传递过程,提出了基于该过程的覆岩破坏充分采动程度判据及其高度计算方法,揭示了煤层开采覆岩破坏高度形成机制,采用地面钻孔观测及协调开采法成功进行了水体及坝体下等不同地质采矿条件下采煤,并针对西北高强度开采对松散含水层破坏特征进行了大地电磁探测,分析了采动影响下松散含水层破坏特征,揭示了松散含水层破坏机理并验证了大地电磁法用于探测含水层破坏的可行性。结合我国在“三下一上”采煤研究现状及进展,总结了煤层安全开采的预测方法及安全技术措施。研究认为我国煤矿“三下一上”采煤技术将以源头减沉控损开采方法,覆岩破坏控制技术及采空区稳定性评价及其利用研究为主,地下煤炭原位保护开采技术将是未来含水层下开采的发展趋势。
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    煤炭科学技术
    2020年第09期
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    2949
    2620
  • 作者(Author): 孙希奎

    摘要:基于国家绿色工业和循环经济发展的要求,从煤炭工业绿色开采的科学内涵与技术体系出发,阐明了煤炭开采后形成的采空区是造成岩层移动变形、矿区地表沉陷、水土流失、矸石堆排、土地压占等生态环境问题的根源,指明了矿山采空区充填是有效保护矿区生态环境的根本途径。综述了矿山充填发展主要历程及我国煤矿绿色充填开采的主要类型,重点介绍了膏体充填、矸石固体充填、超高水充填及覆岩离层分区隔离注浆充填4种充填开采方法的技术原理、工艺流程及技术特点,并分别介绍了相应的研究现状与应用成果。重点从充填设备特点、充填工序特征、材料来源、膏体输送特性及稳定性、精准控制及标准化建设等9个方面明确了煤矿绿色充填开采当前面临的主要问题与挑战。指出了实现煤矿绿色充填开采需要从大采高充填岩层控制理论研究、生态脆弱区充填技术、智能化充填工艺、充填物料的精准输送及充填政策保障5个方面进行重点研究,从创新开发新型充填材料、关键充填装备的研发、构建智能化充填新工艺、标准化体系建设与政策扶持及研发矸石高效充填处理技术5个方面进行关键突破,并对煤矿绿色充填开采技术的发展与应用前景进行了展望。
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    煤炭科学技术
    2020年第09期
    1341
    1715
  • 作者(Author): 别小飞, 王文, 唐世界, 李化敏, 刘世峰, 张广杰

    摘要:为解决矿井采掘接替紧张,沿空掘进的巷道变形严重、支护困难等问题,以赵固一矿为工程背景,提出了超前预裂切顶卸压沿空掘巷技术。基于切顶卸压沿空掘巷技术原理,对沿空掘巷围岩所受力学环境进行理论分析,确定了超前预裂切顶卸压技术中爆破、装药及沿空掘巷支护等相关技术参数,并在现场进行了工业性试验。试验结果表明:超前预裂切顶卸压沿空掘巷技术能够人为预裂成缝,切断巷道顶板与煤柱帮顶板之间的联系,改善沿空掘巷力学环境,确保其顶板结构整体稳定;在工作面回采巷道实施预裂爆破切顶卸压技术对相邻工作面沿空掘巷起到良好的卸压效果,巷道顶底板相对移近量为60~180 mm,两帮相对移近量为25~80 mm,锚索的载荷压力最大值为24 MPa,掘进过程中巷道围岩压力变小,有效抑制了巷道变形,支护质量显著改善。切顶卸压沿空掘巷技术在赵固一矿的应用使采掘接替紧张等问题得到有效解决。
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    煤炭科学技术
    2020年第09期
    391
    787
  • 作者(Author): 徐振刚

    摘要:发展现代煤化工是国家能源发展战略的重要组成部分,是充分发挥煤炭能源相对资源优势,保障国家能源安全的必要措施,是缓解石油和天然气供需矛盾的现实手段。中国现代煤化工发展始于20世纪末,贯穿“九五”至“十三五”共5个“五年计划”近25年。现代煤化工区别于传统煤化工,包括煤直接液化、煤气化、费托合成、大型煤制甲醇、甲醇制烯烃、甲醇制芳烃、煤制乙二醇、煤制天然气等。回顾了中国现代煤化工近25年的发展历程,分析了各个“五年计划”期间在国家政策引导和宏观调控下开展的科技创新和产业发展工作的时代特征;介绍了中国现代煤化工从实验室研究、工程化开发、工业化示范到产业化发展再到进一步升级完善的历史脉络。概述了中国现代煤化工的发展现状,梳理了近25年现代煤化工快速发展过程中所取得的丰硕成果包括煤化工核心技术、专用催化剂、关键设备等方面实现的重大突破。煤直接液化、煤气化、合成气费托合成、甲醇制烯烃、煤制乙二醇等工艺路线的核心技术与关键设备均已实现重大突破,技术水平总体上已位居世界前列,其中煤直接液化、甲醇制烯烃、煤制乙二醇等已达到世界领先水平。阐述了5个具有特殊意义的典型现代煤化工工业化示范项目,汇总了中国现代煤化工各主要技术方向已建成投运的工业化示范项目及产业规模。最后对近25年的快速发展历程进行了反思,总结了各个不同发展阶段所取得的宝贵经验和值得关注的工作要点。面对煤炭工业转型升级、煤化工行业高质量发展的新机遇,分析了中国现代煤化工仍然存在总体技术水平需进一步升级,主要产品档次需进一步提高,项目经济效益需进一步改善等主要问题与面临的产业核心竞争力需进一步提升的严峻挑战,据此指出了中国现代煤化工未来科技创新的技术方向及工作重点。现代煤化工科技创新的突破口应是煤化工高端差异化新产品的开发,特别是高性能、高附加值类新产品的开发,这也是煤化工行业的本质特征。
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    煤炭科学技术
    2020年第08期
    2423
    2283
  • 作者(Author): 王国法, 任怀伟, 庞义辉, 曹现刚, 赵国瑞, 陈洪月, 杜毅博, 毛善君, 徐亚军, 任世华, 程建远, 刘思平, 范京道, 吴群英, 孟祥军, 杨俊哲, 余北建, 宣宏斌, 孙希奎, 张殿振, 王海波

    摘要:煤炭是可以实现清洁高效利用的最经济、最可靠的能源,煤炭资源的智能、安全、高效开发与低碳清洁利用是实现我国煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。基于我国煤矿智能化初级阶段的发展要求,开展了煤矿智能化技术体系研究和工程建设。进行了智能化煤矿顶层设计研究,以“矿山即平台”的理念将智能化煤矿整体架构分为设备层、基础设施层、服务层与应用层,实现煤矿生产、安全、生态、保障的智能化闭环管理;针对智能化煤矿存在的信息孤岛问题,开展了多源异构数据建模、特征提取与数据挖掘等技术研究,研发了基于数据驱动的信息实体建模与更新技术;研究了智能化煤矿高精度三维地质模型构建方法,提出了基于地质模型动态更新的煤层厚度自适应截割控制方法;研发了工作面采掘接续智能设计技术,实现了接续工作面图纸、规程、规范的智能设计,大幅降低了采掘接续过程中的重复劳动;研究了掘锚一体机的位姿检测与导航技术、自动打锚杆技术、自动铺网技术、巷道三维建模与质量监测技术,探索了基于远程视频监控的巷道智能高效掘进技术与装备;以“有人巡视,无人操作”为特征的智能化开采工作面在全国逐渐推广应用,开展了基于三维地质模型动态更新的采煤机自适应截割技术研发与实践,在部分矿区取得较好的试验效果。较详细的阐述了神东矿区、兖矿集团、同煤集团、阳煤集团、淄矿集团、新汶集团等国内大型煤炭生产企业现阶段在智能化煤矿建设中取得的阶段性成果,从技术研发与现场实践相结合的角度分析了智能化煤矿建设过程中存在的主要技术难题与发展方向。进行了煤矿智能化标准体系研究,提出了煤矿智能化标准体系框架,起草制定了“智能化煤矿分类、分级技术条件与评价指标体系”、“智能化综采工作面分类、分级评价技术条件与指标体系”等相关标准,为智能化煤矿建设提供标准支撑。
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    煤炭科学技术
    2020年第07期
    2957
    5882
  • 作者(Author): 葛世荣, 郝尚清, 张世洪, 张幸福, 张林, 王世博, 王忠宾, 鲍久圣, 杨小林, 杨健健

    摘要:自实现机械化采矿后,进一步实现智能化以解放矿工就成为世界采矿界的科研目标。 在回顾智能化采煤技术发展历程的基础上,对我国智能化采煤技术研究与应用现状进行系统回顾分析,并对未来待突破的关键技术进行展望。 首先,介绍了智能化采矿技术的发展历程,概述了动力化、自动化、信息化等发展阶段对采煤工作面的要求,进而提出了智能化采煤工作面的基本要求;其次,从科研计划研究、国内学术论文发表、相关专利授权以及国内煤矿实践探索等方面,对我国智能化采煤技术的创新现状进行分析与总结。结果显示我国从“十一五” 起就开始重视智能化采煤技术的研究,通过10余年的大力发展,批准了近10个与采煤智能化技术有关的国家重点研发计划项目,同时产生一大批学术论文和授权专利,这些创新成果形成了薄煤层、中厚煤层、大采高与超大采高、特厚煤层等4种智能化采煤基本模式,并建成了近200处不同层次的智能化采煤工作面;再次,从采煤机、液压支架、刮板输送机、带式输送机、巷道集中监控技术等5个方面,归纳了在初级智能化采煤工作面上已成熟应用的35项智能控制技术;最后,针对复杂条件下的智能化采煤工作面技术难题,提出了有待进一步研究突破的精准定位、煤岩识别、智能支护、自主纠偏和智能煤流感控等5项智能化采煤关键技术,并给出相应的技术突破思路。通过调研分析,认为我国现阶段的智能化采煤装备技术总体已达到自主化、成套化、实用化的国际先进水平,未来还需进一步提高智采工作面的自主能力和适用范围。
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    煤炭科学技术
    2020年第07期
    4142
    12316
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