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盘点《煤炭学报》2020年热点论文

来源：煤炭学报

根据中国知网截止到2021年8月19日的数据，小编整理了《煤炭学报》2020年刊登的所有文章中下载量前48的文章，以飨读者。

行业视野: 高被引
类别; 216个
关键词; 220位
专家; 48篇
论文; 108795IP
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煤矿区煤层气开发利用新技术现状及发展趋势

作者(Author)：刘见中, 孙海涛, 雷毅, 曹偈

摘要：“十二五”以来，为响应国家油气生产供应多元化发展战略的需求，我国煤矿区煤层气开发利用技术取得了巨大的进步，虽然煤炭淘汰落后产能政策的推进使得我国煤矿数量由近20 000对直线下降到了不足5 800对，但煤层气产量仍由2010年的88亿m3提高到了2018年的184亿m3，利用率亦提升了10%，科技对产业的贡献巨大;但是也出现了单井排采产量低、气源分散性高等新的问题。因此，全面梳理了近10 a煤矿区地面抽采技术装备、井下抽采技术装备和煤矿区高、低浓度煤层气利用技术装备的科技创新、应用效果等，阐述了煤矿区煤层气开发利用在三级瓦斯地质分析技术、碎软低渗煤层地面井分段压裂顶板技术、煤层群分层控压联合排采技术、采动区地面L型顶板水平井技术、井下千米定向长钻孔技术、碎软煤层井下护孔钻进技术、智能化钻机远控钻孔技术、井下水力化压裂/割缝增渗技术等煤层气抽采技术及其配套装备最新进展和中高浓度煤层气深冷液化、低浓度煤层气分级压缩提浓、超低浓度煤层气蓄热氧化利用等煤层气利用装备的最新进展、技术指标。在此基础上，针对我国目前面临的深部开采、西部矿井开采及高强度集约化开采等特点分类整理了目前束缚煤层气产业发展的技术瓶颈和发展趋势，提出了煤炭开采与煤层气开发协同规划和联合开发的发展思路等。

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煤炭学报

2020年第01期

2262

1136
我国煤矿瓦斯爆炸抑爆减灾技术的研究进展及发展趋势

作者(Author)：余明高, 阳旭峰, 郑凯, 栾鹏鹏

摘要：瓦斯爆炸严重威胁着矿井安全开采，瓦斯爆炸防治一直是煤矿安全工作的重点之一。我国相关研究机构、学者在瓦斯爆炸防治领域开展了较广泛的研究，开发了一系列的瓦斯爆炸抑爆减灾技术及装备。本文从文献研究的角度出发，从基础研究、材料开发、装备研制3个方面对我国瓦斯抑爆减灾技术及装备的研究现状进行了综述与讨论。瓦斯爆炸及抑爆方面，国内学者主要基于实验手段，采用宏观的参数(如最大爆炸压力和最大压力上升速率等)表征瓦斯爆炸在障碍物激励或者抑爆剂抑制作用下的最终结果，缺乏对瓦斯爆炸过程中详细的爆炸或抑制过程的理论认识。瓦斯爆炸火焰传播过程中爆炸火焰-湍流-压力波的多场耦合作用下的火焰传播理论仍需完善，抑爆过程中抑爆介质对瓦斯爆炸反应的详细作用机制仍需明确。抑爆装置研制方面，近年发生的重(特)大瓦斯爆炸事故表明现有的瓦斯抑爆、控爆装备较难在矿井发生瓦斯爆炸时对瓦斯爆炸火焰实现精准探测、快速响应和高效抑爆，致使瓦斯爆炸抑爆装备在防控瓦斯爆炸过程中作用较为有限。对于瓦斯爆炸抑爆、控爆装置的配置方式及如何高效的实现抑爆、控爆功能仍需要进一步研究。减灾装备研制方面，国内学者主要考虑改变风井防爆门的结构以实现快速开启、复位功能。在这些设计中缺乏对风井防爆门在瞬时(ms)冲击作用下的破坏动态力学特征与动作响应特征的考虑。在未来，瓦斯爆炸抑爆减灾技术体系的研究以瓦斯爆炸机理及火焰传播特性理论为基础，打破以实验为主的研究手段，发展数值模拟理论模型，深入基础理论的研究;以瓦斯抑爆介质及其抑爆机理为核心，探寻具有物理和化学抑爆耦合作用机制的高效复合抑爆材料;以瓦斯抑爆装备和减灾技术为保障，发展兼顾快速、高精确度、高稳定性的瓦斯爆炸火焰探测技术，优化各抑爆、控爆设备的配置方式，研制具有抗冲击、多次泄压、快速复位、锁扣密封及自动控制功能的主-备一体化智能风井防爆门。加快数字矿山和矿井灾变智慧系统建设对瓦斯爆炸防治具有重要意义。

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煤炭学报

2020年第01期

1594

945
煤矿粉尘防控与职业安全健康科学构想

作者(Author)：袁亮

摘要：人民健康已成为国家优先发展战略，以煤工尘肺为主的职业安全健康问题严重制约“健康中国”发展。从煤矿粉尘现状、基础研究、关键技术装备、政策标准等方面系统总结分析煤矿粉尘防控与职业安全健康面临挑战，在此基础上，提出煤矿粉尘防控与职业安全健康科学构想。该构想基于理工医多学科交叉融合，以大数据、云技术、人工智能和物联网等高新信息技术为支撑，创新“四位一体”科学研究方法，以煤矿无害作业、职业病精准治疗和职业安全健康智能预警等为核心，最终实现煤矿从业人员职业生命全周期职业安全健康。本文凝练了煤矿粉尘防控与职业安全健康6个主要关键科学问题，围绕煤矿粉尘产尘机理与高浓度粉尘分源高效防控理论、煤工尘肺多维度多层次生命信息流的发病机理、煤矿无尘化开采及粉尘精准防控技术与装备、煤工尘肺智能判识与精准诊疗技术装备、煤矿粉尘与职业安全健康智能预警等方面提出了5个主要研究方向。我国应加强理工医交叉融合协同创新与科研平台建设，深入开展基础研究工作，研发适合我国煤矿生产实际的成套技术与装备，重视示范工程建设和成果转化，加大政策支持力度和标准体系完善，构建煤矿粉尘防控及职业安全健康长效机制，实现煤矿无尘化作业和职业病少(零)发病，以煤矿职业安全健康助力健康中国发展。

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煤炭学报

2020年第01期

2116

2210
我国煤矿充填开采应用现状与发展

作者(Author)：刘建功, 李新旺, 何团

摘要：为全面了解煤矿充填开采可行性，国家煤监局组织对我国充填开采技术应用现状进行系统调研，获取了我国不同区域、不同井型煤矿各种方法充填开采的详细资料。充填矿井生产实践表明:实施充填开采，消除了矸石山对生态环境的污染，有效遏制了地表沉陷，保护地表和地下水资源，避免了地面基础设施和建筑物损毁和村庄搬迁，减少了井下采空区涌水、降低采空区瓦斯积聚、浮煤自燃等事故发生可能性，取得良好的生态和社会效益。调研发现，我国仍有很多矿井面临生态环境破坏问题，有的可以通过充填开采予以解决，但真正选择通过充填开采解决实际问题和坚持长期充填开采的煤矿占比很小，通过深度调研了解了充填开采实施过程中存在的问题，分析了充填开采初期建设投资大、周期长、充填成本高、充填物料短缺、充填能力没有很好的发挥和缺乏政策激励等制约我国充填开采发展的主要因素。利用调研结果，探讨了区域经济、地质、生态、资源禀赋、产业特点、产业政策对充填开采的需求程度，以及不同地区、不同井型矿山对充填开采方式的优先选择原则，并对充填材料来源和充填重点区域进行了分析，研究了我国充填开采技术与装备的发展前景，提出了利用精准充填建设全过程生态矿山和井下“采选充留”技术路线。

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煤炭学报

2020年第01期

2204

1524
智慧矿山边缘云协同计算技术架构与基础保障关键技术探讨

作者(Author)：姜德义, 魏立科, 王翀, 范金洋, 任奕玮

摘要：随着工业互联网在全国各行各业落地应用，相关标准、体系和架构正在日趋完善，然而单一的云计算架构在不同领域应用中所暴露出来的问题也日益明显。在分析从数字矿山建设到智慧矿山建设进程中所采用的主流架构后，发现目前主流架构将无法满足日益增长的煤矿智能化的需求。为了科学设计智慧矿山建设的技术架构，基于煤矿五大业务域的数据特点，系统性地将煤矿领域的数据划分为两大类(边缘计算类和云计算类)，并以此为基础融合目前工业互联网领域提出的4层技术架构特点，设计了基于边缘云协同计算架构的智慧矿山技术架构体系。最后提出了保证该技术架构落地的3项解决方案:① 利用OPC UA技术提供一个具有统一性、跨层安全性和可扩展的架构来解决数据融合分析时面临的信息孤岛问题，保障了边缘计算数据和云计算数据跨层级交互能力;② 通过建设具有有界传输时延、低传输抖动和极低数据丢失率的时间敏感网络，并凭借其时间同步、数据调度、负载整形等多种优化机制，来保证时间敏感数据的实时、高效、稳定、安全传输，可以为数字孪生等未来新的智能化需求提供有效的解决方案;③ 在云端和边缘端分别部署相应的防护手段，同时在边缘侧与云端之间部署基于物理隔离技术的单向网闸等方式既保证了煤矿边缘云协同计算技术的安全防护能力又满足了煤矿智能化的实际需求。

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煤炭学报

2020年第01期

1476

1472
煤矿机器人体系及关键技术

作者(Author)：葛世荣, 胡而已, 裴文良

摘要：我国煤炭开采已从机械化、自动化正逐步向智能化迈进，煤矿智能化是涉及煤炭资源勘查、矿井建设、煤矿开采、安全保障、洗选分销等多个环节的系统工程，煤矿智能化发展需要经历自动化、信息化、互联化、智能化4个阶段，研发推广应用煤矿机器人是实现煤矿智能化、无人化的重要途径。综述了当前我国煤矿机器人领域的研究现状，科学阐明了煤矿机器人的概念和定义，详细分析了煤矿机器人研发历程和未来技术产品发展趋势。研究了煤矿机器人的分类方法，针对煤矿机器人的不同面向对象、作业区域、功能属性，构建了科学合理的煤矿机器人分类体系，从作业类型角度将煤矿机器人划分为掘进、采煤、运输、安控、救援五大类，结合目前机器人和人工智能技术领域的先进技术发展水平，按照由易到难、先零后整、各点突破、整体推进的基本原则，规划了不同种类、层次煤矿机器人的研发路径。提出了煤矿机器人研发过程中亟需突破的八大共性关键技术，包括:煤矿机器人防爆安全设计理论及方法、长续航高能量密度机器人动力技术、井下受限封闭环境下机器人自主精准定位导航技术、煤矿机器人的高可靠抗干扰通讯技术、煤矿复杂环境下机器人智能感知与险情识别技术、井下机器人群协同控制决策机制、煤矿机器人可靠性测试评估方法、煤矿机器人模块化设计方法,初步建立了我国煤矿机器人研发技术体系。

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煤炭学报

2020年第01期

2989

2308
5G技术在煤矿智能化中的应用展望

作者(Author)：王国法, 赵国瑞, 胡亚辉

摘要：煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的保障，当前处于煤矿智能化发展的初级阶段，仍然面临泛在感知难、多类型数据同步传输不可靠、远程控制实时性差、融合大数据的智能决策效率低等问题,面向垂直行业智能化应用的第五代移动通信技术(The fifth Generation Mobile Communication Technology，5G)为上述问题的解决提供了契机。本文分析了5G中的高频通信、大规模天线阵列、超密集组网、设备到设备通信、网络切片和移动边缘计算6项关键技术和各自的技术特征;研究了煤矿智能化应用在信息感知、多类型数据传输、实时决策控制、新技术应用和异构物联设备互联互通需求等方面的短板，以视频传输为例分析了4G技术在未来应用中的局限性，研究了井下WiFi组网的不足之处，指出了煤矿井下应用5G技术的必要性;结合5G技术优势和煤矿井下实际需求提出了基于5G技术的高精度实时定位与应用服务、虚拟交互应用、远程实时控制、远程协同运维及井下巡检和安防等煤矿井下应用场景，提出了基于混合现实的井下智能化开采和远程实时可视化操控的构想，给出了井下应用5G技术的总体架构:有线光纤骨干环网加5G覆盖，分析了实施要点，指出与井下应用场景的结合才能最大程度发挥5G技术在煤矿智能化开采中的作用，简要展望了基于5G技术的物联网、大数据、云计算、人工智能和虚拟现实等技术在煤矿智能化中的融合应用。

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煤炭学报

2020年第01期

6342

3022
我国煤炭深部开采冲击地压特征、类型及分源防控技术

作者(Author)：潘俊锋, 齐庆新, 刘少虹, 王书文, 马文涛, 亢鑫超

摘要：针对我国煤炭资源大规模步入深部开采，深部开采冲击地压事故频繁发生，为了厘清深部开采冲击地压特点、启动类型以及防治与浅部开采的区别，为深部开采防治冲击地压提供理论与技术指导，以我国煤炭资源深部开采冲击地压特征研究为切入点，从诱发冲击地压的载荷源角度，结合工程实例，建立力学模型，研究提出了我国深部开采冲击地压的3种类型，最后提出了深部开采巷道冲击地压动静载荷分源防控方法。结果表明，我国煤炭深部开采冲击地压特征总体表现为因基础静载荷充足，发生门槛降低，冲击显现位置点多面广，发生原理隐蔽性、自发性、时滞性占比大，防治范围扩大，应力恢复快，高强度、长时效卸压要求突出;将我国煤炭深部开采冲击地压划分为3种类型，即深部动静载叠加型、深部高静载加载型、深部高静载卸荷型。深部动静载叠加型，因深部煤炭资源高地压环境，与浅部相比，较高的基础静载荷获得微动载扰动、叠加可发生冲击地压。深部高静载加载型冲击地压，其静载荷缓慢对极限平衡区加载过程冲击是材料失稳，导致工程结构体结构动力失稳的结果，而深部高静载卸荷型冲击地压，其高静载荷最小阻抗带减小，静载荷卸荷过程是围岩结构稳定性遭到破坏，导致工程结构体材料动力失稳的结果，2者存在本质差别;深部冲击地压防控与常规浅埋冲击地压防控，差别在于基础静载荷充足，增量顶板等动载荷来源复杂，冲击危险区域基础静载荷获取增量静、动载荷门槛降低，因此必须高强度、长时效实现静、动载荷源分源防控，阻止诱发冲击地压的载荷条件形成;在动静载荷分源防控指导思想下，针对顶板动载荷源，开发了顶板“钻-切-压”一体化技术，深度弱化顶板，消除顶板动载源;针对巷道两帮垂直应力集中，开发了煤层一次成孔300 mm超大直径无人钻孔技术，高强度、长时效疏导煤体垂直应力;针对巷道底板高水平应力，开发了巷道底角联排桩基，高强度切断水平应力，阻止底板冲击滑移等技术，现场应用效果良好。

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煤炭学报

2020年第01期

1927

1322