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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

《煤炭学报》微信公众号2022年最受关注TOP20论文推文

来源:煤炭学报

2022年《煤炭学报》微信公众号共推送360余篇推文,其中,推送发表在《煤炭学报》的论文200余篇,每篇论文都有其独到之处,根据推送论文的阅读人数,编辑部遴选出了2022年最受关注的20篇论文推文,以飨读者。点击每篇论文图片可查阅原推文。下面就让我们一起来看看有哪些论文推文入选吧!

注:本次遴选仅限于论文推文,公号其他推文未参与评选;数据整理日期:2023-01-09.

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  • 作者(Author): 张吉雄, 张强, 周楠, 李猛, 黄鹏, 李百宜

    摘要:煤基固废充填开采技术符合煤炭绿色智能开采和洁净高效低碳利用行业主要攻关方向及新发展理念要求,是促进煤炭开采高质量化、环境低损伤化、绿色低碳化发展的研究重点与热点。本文在总结煤基固废充填开采技术研发背景与发展历程的基础上,系统性介绍了煤基固废充填开采技术体系的研究现状,经过二十余年产学研用联合攻关,历经五代技术的研发创新,已基本形成体系的典型固废充填技术包括综合机械化固体充填、膏体充填、长壁逐巷胶结充填、覆岩隔离注浆充填、“井下采选充+X”,为“三下”开采、条带煤住回收、岩层移动与地表变形控制、煤基固废井下处置提供了较全面的技术途径;煤基固废充填开采充填材料本构模型、关键岩层控制及地表变形控制等理论研究也取得了较大进展,基本构建成充填开采岩层控制理论体系;面临产业智能化升级、深部资源开采、煤基固废规模化处置与资源化利用等重点发展趋势,煤基固废充填开采技术的主要发展方向包括但不限于煤基固废高效智能充填、井下嗣后注浆充填处置、深部充填采热、煤基固废充填井下碳封存、煤基固废绿色功能材料井下利用等。现有研究现状及发展趋势综合表明:煤基固废充填开采技术是实现煤炭资源绿色智能高效开采的重要代表性途径。
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    煤炭学报
    2022年第12期
    276
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  • 作者(Author): 王甜甜, 薛建坤, 尚宏波, 周振方, 杨 建, 刘 基, 曹 煜

    摘要:自然成因高氟地下水诱发的环境及饮用水安全问题受到国内外广泛关注,前人对其分布特 征及形成机制开展了大量研究,但高氟矿井水形成与地下水不同,受自然成因与人类活动双重控 制。 针对目前矿井水中氟的污染特征及成因机制尚不清晰的问题,以蒙陕接壤区某矿井为研究对 象,采集地表水、地下水、矿井水水样 71 组,地下含水层岩样 34 组,通过水岩样检测分析,研究矿井 水中氟的主要污染特征,并借助 piper 三线图、Gibbs 图、岩石 SEM-EDS,离子关系图等探究高氟矿 井水的形成机制。 研究结果表明:研究区 2-2 煤矿井水与 3-1 煤矿井水氟离子质量浓度相差较 大,2-2 煤及 3-1 煤矿井水氟的平均质量浓度分别为 0.29,6.36 mg / L,2-2 煤顶板及 3-1 煤顶板地 下水中氟的质量浓度分别 0.30,4.32 mg / L,3-1 煤高氟矿井水的形成与其顶板地下水中氟富集密 切相关。 3-1 煤顶板地下水氟富集的主要原因是岩石中氟质量分数较高,平均值为 609 mg / kg,氟 磷灰石、角闪石及云母等含氟矿物的溶解是地下水中氟离子的主要来源。 此外,3-1 煤顶板地下水 中氟富集还受绿泥石、伊利石及蒙脱石互层等黏土矿物表面的氟解吸作用及地下水 Na+ 与岩石 Ca2+、Mg2+阳离子交换吸附作用的影响。 较高质量浓度的OH-及HCO-3竞争吸附黏土表面的电位, 促进 F- 的解吸;且高 Na、低 Ca 的环境抑制了 CaF2 沉淀的生成,促进了氟的富集。 最终 3-1 煤顶板 地下水在采煤扰动作用下经导水裂隙涌入采煤巷道或工作面形成高氟矿井水,随后与采空区岩石 发生二次充分水-岩作用,进一步导致矿井水氟质量浓度升高。
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    煤炭学报
    2022年第11期
    255
    525
  • 作者(Author): 王东, 梁祖超, 李广贺, 李雪健, 周志伟

    摘要:露天煤矿分坑开采时,临时中间桥的合理布设与拆除对于控制边坡稳定性极为重要。 为解 决多坑并行剥采时,边坡与中间桥的动态协同设计难题,实现矿山安全生产和经济效益兼顾,对中 间桥支挡效应的定量表征方法与该种效应下的边坡稳定性计算方法进行研究。 将中间桥视为一种 特殊的边坡支挡结构,在构建边坡与中间桥三维力学模型的基础上,结合中间桥与边坡的相对位置 以及自身的空间形态,将中间桥沿边坡倾向划分为 3 个区域,基于摩尔-库伦抗剪强度理论,分区 推导了中间桥三维支挡效应的数学表达式,从理论上揭示了中间桥支挡效应与其断面面积及体积 的定量关系;由中间桥三维支挡效应产生的实质出发,应用合并同类项方式,提出了中间桥三维支 挡效应的二维等效方法,实现了等效黏聚力 cd 与等效内摩擦角 φd 的定量表征,阐明了中间桥空间 形态参数对支挡效应及边坡稳定性的影响规律。 研究结果表明:I区等效黏聚力 cd 即为中间桥底 界面的黏聚力 cj ,II区和III区等效黏聚力 cd 与中间桥底宽 d 呈正相关一次函数关系,各区域等效摩 擦因数 tan φd 均与中间桥底宽 d 呈正相关一次函数关系,与桥高 h、底角 α 的余切呈负相关一次函 数关系;工程示例中边坡稳定系数 Fs 随中间桥桥高 h、底角 α 增大而增大,上升梯度逐渐减小,且与 底宽 d、桥长 b 呈正相关一次函数关系。 成果可应用于露天煤矿中间桥形态参数的动态优化设计 以及中间桥支挡作用下的边坡稳定性治理。
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    煤炭学报
    2022年第09期
    200
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  • 作者(Author): 朱建波, 马斌文, 谢和平, 高峰, 周宏伟, 周昌台, 郑福润

    摘要:煤矿矿震与冲击地压是煤炭安全稳定开采所面临的关键问题,阐明煤矿矿震与冲击地压的 区别和联系是全面深入研究煤矿动力灾害的重要前提。 为解决矿震与冲击地压的概念模糊问题, 厘清矿震与冲击地压的区别与联系,获取矿震的本真特征,首先提出了矿震的定义与特点,并根据 岩体的基本破裂形式对煤矿矿震进行了分类,系统阐述了煤矿矿震与冲击地压在岩体破断空间分 布、能量释放与动力现象的位置对应关系、主要动力显现特征、从属关系与防治目标 5 个方面存在 的区别。 分析了矿震扰动导致的围岩性能劣化与围岩结构变化对冲击地压的影响,基于矿震扰动 荷载应变率阐明了研究矿震诱发冲击地压的理论基础,探明了张拉型矿震与剪切型矿震扰动作用 下围岩位移场的分布特征,分析了矿震扰动位移与冲击地压的关系。 研究结果表明,震动性是矿震 的首要特点,这是区别于冲击地压的首要方面。 矿震震动波对采掘空间围岩产生的静载或动载扰 动作用,都可能诱发冲击地压。 应以叠加原理为理论基础分析矿震静载作用诱发冲击地压,以工程 扰动岩石动力学和动静载叠加原理为理论基础分析矿震动载扰动诱发冲击地压。 矿震扰动作用方 向和强度与煤岩体空间方位具有很强的相关性。
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    煤炭学报
    2022年第09期
    344
    1328
  • 作者(Author): 周福宝, 康建宏, 王有湃, 张冉

    摘要:煤层瓦斯含量是预测煤与瓦斯突出危险性和评价矿井瓦斯储量的基础参数。 针对现有测 定方法需要井上和井下分阶段测量、测定周期长的不足,提出了煤层瓦斯含量井下一站式自动化测 定新方法,介绍了煤样井下直接破碎系统、瓦斯解吸量自动化计量系统和数据自动采集处理系统等 关键单元构成及主要技术指标。 其次,针对现有测定方法中损失瓦斯量估算误差大的难题,考虑煤 孔隙结构的非均匀性建立了瓦斯分数阶扩散模型,以此准确推算煤样暴露过程的损失瓦斯量;搭建 了模拟井下煤层瓦斯含量测定流程的误差分析系统,通过设定不同吸附平衡压力来改变瓦斯含量, 设定不同暴露时间来改变损失瓦斯量,并通过与传统模型对比来验证分数阶模型的准确性。 实验表明,分数阶模型推算损失瓦斯量的误差在10%以内,测定瓦斯含量的误差在5%以内,而传统 t 模型和幂函数模型测定瓦斯含量的误差达到 20%以上。 最后,基于煤层瓦斯含量井下一站式自动 化测定方法,研发了 CWH12 型煤层瓦斯含量测定仪,在淮南矿区朱集东矿和潘三矿进行了现场应 用,并使用煤矿原有瓦斯含量测定设备对同一地点、同一深度的煤样进行了测定比较。 现场试验表 明,CWH12 型煤层瓦斯含量测定仪比原有设备的测定值平均提高了 13.5%,测量时间缩短至 1.5 h 以内,实现了煤层瓦斯含量的快速精准测定。
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    煤炭学报
    2022年第08期
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  • 作者(Author): 梁卫国, 贺伟, 阎纪伟

    摘要:含煤地层中含有大量的煤系气资源,高效开采煤系气资源对非常规油气资源开发利用与能 源革命具有重要意义与价值。 含煤地层中煤层与其他岩层叠置发育,增加了煤系气开采的难度。 在实验室进行了超临界 CO2(ScCO2)对含煤地层中的砂岩、煤样长时浸泡作用实验及其力学变化 特征的研究,并结合显微 CT 扫描,研究了水力压裂、液态 CO2 压裂和 ScCO2 压裂煤体后的裂缝分布 特征,揭示了煤样、砂岩在液态CO2与ScCO2压裂时的破裂特征及裂纹扩展控制机理。 研究结果表 明:1 ScCO2 浸泡对煤体力学特性弱化作用强于其对顶板砂岩力学特性的弱化。 ScCO2 浸泡 15,30 到 60 d 后,砂岩单轴抗压强度分别降低了 9.10%,21.97%和 48.93%,砂岩的弹性模量分别减小了12.70%,18.82%和 27.19%。 ScCO2 浸泡作用 20 d 后,弱黏煤、1 / 3 焦煤、贫瘦煤和无烟煤的单轴抗 压强度分别降低 65.25%,45.24%,56.02%和 67.94%,弹性模量分别降低 65.87%,52.50%,57.14% 和 65.91%。 2 煤体吸附 CO2 后膨胀变形导致其表面能减小,ScCO2 对煤中有机物的萃取及其进入 煤体微小孔裂隙内部导致煤体的孔隙压力增大,CO2 与水结合形成碳酸对煤中矿物的溶解是导致 煤体力学强度降低的主要因素。 3 含煤地层中 ScCO2 压裂优于水力压裂。 ScCO2 能够大幅降低煤 体、岩体的力学强度,减小煤体、岩体的破裂压力;CO2 分子能够进入到煤体、岩体的裂隙尖端,加速 煤岩体的损伤破坏,并形成多分叉、高曲折度、扩展距离远的复杂裂缝网络结构。
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    煤炭学报
    2022年第07期
    232
    901
  • 作者(Author): 王琦, 何满潮, 许硕, 辛忠欣, 江贝, 魏华勇

    摘要:地下工程面临大量高应力.极软岩等复杂条件.导致围岩应力集中.能量积聚.易发生围岩大变形.高强度.高预紧力.高延伸率以及高吸能特性的锚杆支护是大变形围岩的有效支护方式.传统锚杆支护存在强度低.延伸率不足等问题.支护体系易发生破断.基于此.自主研发了具有高强.高延伸率特性.可施加高预紧力的恒阻吸能锚杆.开展了新型锚杆.普通锚杆与恒阻大变形锚杆的静力拉伸与动力冲击对比试验.结果表明.在静力学性能方面.新型锚杆的屈服强度和破断强度分别为普通锚杆的2.06和1.62倍以上.具有高强.恒阻的力学特性.新型锚杆的最大力延伸率和断后延伸率分别是普通锚杆的1.52和1.26倍以上.单位长度吸收的能量是普通锚杆的3.05倍.具有高延伸率.高吸能特性.在动力学性能方面.新型锚杆的单次冲击平均位移量相比普通锚杆降低了47.0%.延伸率是普通锚杆的1.53倍.单位长度吸收的能量是普通锚杆的2.77倍.表明新型恒阻吸能锚杆具有良好的抗冲击能力和整体变形能力.恒阻吸能锚杆具有高强.高延伸率.高吸能特性.提出了恒阻吸能锚杆支护思路.并将新型锚杆在大断面隧道和深部高应力矿井现场进行了应用.现场监测结果表明.采用恒阻吸能锚杆的支护方式能够有效控制围岩变形.
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    煤炭学报
    2022年第04期
    613
    1773
  • 作者(Author): 王兆会, 孙文超, 水艳婷, 刘鹏举

    摘要:随着浅部煤炭资源开采殆尽,深部煤炭资源开发成为我国东部矿区面临的一大难题。深部矿井具有高应力、强扰动、节理裂隙发育等特点,导致煤壁高程度片帮、顶板大范围漏冒、巷道大变形破坏等围岩失稳现象频发,威胁安全生产。为提高深部开采围岩控制效果,本文以口孜东矿千米深井超长工作面为工程背景,采用现场实测、室内实验、数值计算和理论分析等手段研究超前采动应力旋转轨迹及其推进方向效应。结果表明:千米深井超长工作面支承压力呈现以峰值影响区为边界的空间分区特征,超前影响范围和煤壁破坏宽度分别达到150 m、8~12 m,采动应力发生大幅度旋转现象,高应力和应力旋转共同驱动工作面围岩破坏失稳。强采动影响下超前采动应力向采空区倾斜,走向影响范围达到200 m;两侧采动应力向巷道倾斜,倾向影响范围达到15 m。以平行于工作面推进方向的竖直平面为基准,采动应力旋转轨迹经历面外慢速偏离、面外快速靠近和面内协同旋转三个阶段。工作面推进方向对采动应力旋转轨迹具有强烈控制作用,当其与最小地应力方向平行或垂直时,采动应力旋转轨迹呈对称分布形态,两者处于其他空间位置关系时,采动应力旋转轨迹呈非对称分布形态。推进方向与最小地应力方向之间的夹角增大,采动应力面外慢速旋转阶段缩短,快速回旋阶段增长,但面内协同旋转阶段始终落在平行于工作面推进方向的竖直平面。基于围岩裂隙分布特征,实现围岩稳定性的应力方向敏感区识别,裂隙赋存稳定,应力方向敏感区为局部覆盖型;裂隙随机分布,应力方向敏感区转为全区覆盖型。根据应力方向敏感区形态提出了优势采动应力旋转轨迹确定原则,指导推进方向选择与优化,为深部开采围岩控制提供新思路。
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    煤炭学报
    2022年第02期
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