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煤炭学报
煤炭学报

刘峰

月刊

0253-9993

mtxb@vip.163.com

010-84262930

100013

北京和平里青年沟东路5号煤科院内

煤炭学报/Journal Journal of China Coal SocietyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《煤炭学报》于1964年创刊，为季刊。1966年停刊，1979年复刊， 1993年改为双月刊，1995年改为大16开本，并申办创刊了《煤炭学报》英文版《Journal of Coal Science & Engineering(China) 》，半年刊。《煤炭学报》是中国煤炭学会主办的煤炭系统最高水平的综合性学术刊物，现为双月刊，112页。主要刊载与煤炭科学技术相关的基础理论和重大工程研究的理论成果，包括煤田地质学、矿山岩体力学、采矿工程、煤矿安全、环境保护、煤矿机电一体化、煤的加工与利用、煤炭经济研究等领域的学术论文。30多年来，为传播煤炭科学技术起到了重要的作用。 多年来，《煤炭学报》一直以“登一流文章，创一流期刊”为指导思想，培养了一支基础理论知识扎实、专业水平高的稳定的编辑队伍，使《煤炭学报》质量逐步提高。《煤炭学报》1992年荣获全国第一届优秀科技期刊评比二等奖，获中国科协优秀科技期刊二等奖；1997年获全国第二届优秀科技期刊评比一等奖，获中国科协优秀科技期刊一等奖；1999年荣获首届中国期刊奖；2001年入选“中国期刊方阵”,并被评为“双奖期刊”。《煤炭学报》在包括10名中国科学院、中国工程院院士的编委会领导下，每年都制定了明确的报道重点，使刊物能紧紧围绕煤炭重大科技攻关项目发表相关的基础理论论文。《煤炭学报》发表的论文反映了煤炭科学技术的最新研究成果，起到了促进煤炭科学技术交流和发展的龙头作用，为繁荣煤炭科学技术事业作出了重要贡献。《煤炭学报》被国内外近20家数据库和文摘期刊所收录，如IEA Coal Abstract CD-ROOM（美国）、 Ei Page One、美国的能源科学与技术数据库、美国地质文摘、中国科学技术期刊文摘数据库、中国科学引文数据库、日本科学技术文摘速报、РЖ、Coal Highlights（英国）、Geological Abstract（英国）、Geomechanics Abstracts（英国）、中国学术期刊文摘、中国力学文摘、矿业文摘等等。
正式出版
收录年代

    "双碳"目标下煤炭绿色低碳发展新思路

    王双明刘浪朱梦博申艳军...
    152-171页
    查看更多>>摘要：在"双碳"目标背景与当前技术条件下，"煤""废""碳"构成了煤炭的"不可能三角"，严重制约着煤炭行业的绿色低碳可持续发展。秉持"以废治废""从哪里来到哪里去"的原则，着眼"煤"的减损化开采、"废"的功能化利用、"碳"的低碳化处置三维视角，探索"煤""废""碳"协同发展路径，为破解煤炭"不可能三角"和推动煤炭绿色低碳发展提供全方位解决方案。具体包括:①阐明了"煤"的减损化开采科学内涵，明确了生态脆弱区含(隔)水层空间组合特征、采煤减损技术应用下的覆岩移动规律和覆岩采动损伤下的地表变形规律等减损化开采科学问题，提出了面间煤柱"掘-充-留"一体化、窄条带式充填开采和综采架后充填开采等减损化开采技术;②阐明了"废"的功能化利用科学内涵，明确了固废功能化利用的科学问题，包括镁-煤基固废原材料改性方法与机理、多元固废协同作用机制、全固废充填材料性能调控理论 3个方面，形成了以固废原材料改性、固废基胶凝材料研发、全固废充填材料制备为核心的固废功能化利用关键技术体系;③阐明了"碳"的低碳化处置科学内涵，提出了"碳"的低碳化处置科学实践框架和实施路径，厘清了在"碳"的低碳化处置过程中关于矿化材料制备、封存空间构筑、CO2 封存机理与调控、CO2封存长期环境效应和储库稳定性等方面的科学问题，明确了碎胀空间CO2 封存、煤矿CO2 固碳充填等关键技术，形成了利用煤矿采空区实现CO2 低碳封存的新模式。立足煤炭绿色低碳可持续发展，协同推进"煤"的减损化开采、"废"的功能化利用与"碳"的低碳化处置，对推动煤炭行业"双碳"目标实现具有重要意义。

    绿色低碳减损化开采功能化利用低碳化处置

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    地铁双线隧道下穿既有车站冻结加固冻胀控制措施

    陈湘生丁航李方政陈曦...
    172-180页
    查看更多>>摘要：针对城市长距离大断面地下空间冻结工程的冻胀特性问题，依托上海地铁 18号线国权路站双线隧道下穿既有车站冻结工程，基于热力耦合方程，利用有限元软件建立三维数值模型，结合室内试验所得物理参数，研究该工程的冻胀位移场演化规律，并探究错峰冻结、调整盐水温度等措施对冻胀位移场的影响规律。在本试验条件下，研究结果表明:①冻胀引起的车站底板变形主要发生于积极冻结期;双线隧道同时冻结模式下，冻结45d时车站底板竖向位移量达到冻结90d时竖向位移量的 77。72%。②冻结 90d时，错峰冻结工况下车站底板竖向位移量较双线隧道同时冻结时减小了 7。7%，表明错峰冻结避免了同一时间段内的冻胀叠加效应，一定程度上降低冻胀效应。③冻结 90d时，调整盐水温度工况下车站底板竖向位移量较温度调控前减小 34。2%;表明调整盐水温度可控制冻土扩展速率，有效降低冻胀效应。实际工程中，采用错峰冻结、调整盐水温度等措施协同控制冻胀，车站底板最大竖向位移为 25。41 mm;数值模拟所得车站底板抬升规律与实测数据基本一致，有效指导了工程施工。

    隧道地铁车站冻胀地下空间数值分析

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    智慧矿山系统工程及关键技术研究与实践

    王国法庞义辉任怀伟战凯...
    181-202页
    查看更多>>摘要：针对智慧矿山复杂巨系统建设过程中存在的问题，提出了智慧矿山建设的总体技术架构，并分别从智慧矿山系统模型构建、地下空间重构与模型动态更新、机器视觉测量技术、瓦斯环境射频防爆测试方法、矿山安全闭环管控体系、智慧矿山标准体系等方面进行了详细阐述。将智慧矿山分为信息感知支撑层、边缘计算层、云数据中心、多型网络、矿山智能生产管控平台、矿山智能生产系统、智慧矿山运维管理系统，构建了基于多系统深度融合的智慧矿山技术架构。基于智慧矿山知识图谱及信息抽取技术，构建了以数据创新为驱动、通信网络为基础、数据算力为核心的智慧矿山系统模型。构建了以机器视觉感知信息为主、其他感知信息为辅的矿山井下三维视觉空间模型，提出了矿山井下场景三维视觉与空间重建框架，实现了矿山井下三维空间重构与动态更新。开发了基于机器视觉技术的井下设备位姿与煤岩界面识别算法，实现了对井下综采装备群及煤岩分界面的同时空测量。探讨了井下瓦斯环境下现行防爆标准对 5G基站功率的限制及存在的不足，设计开发了射频电磁能防爆专用试验装置，为提升井下5G基站功率阈值提供了方法借鉴。提出了融合灾害信息全面感知、防控方案自主决策、防控装备协同控制的矿井灾害闭环管控系统技术架构，实现井下灾害的超前预测预警与协同防控。构建了智能化煤矿标准体系框架，剖析了我国煤矿与金属矿山智能化建设典型案例，提出了智慧矿山建设发展趋势及建议。

    智慧矿山系统工程机器视觉射频电磁能防爆安全闭环管控标准体系

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    低碳化现代煤基能源技术体系及开发战略

    葛世荣樊静丽刘淑琴宋梅...
    203-223页
    查看更多>>摘要：煤炭为人类社会工业化进程做出了重要贡献，为保障我国能源安全和经济平稳发展发挥了关键支撑作用。从 19世纪中期开始，煤炭、煤油、煤气、煤电共生的煤基燃料逐步进入规模化使用时代。但是，传统的煤炭利用产生高碳排放，成为能源转型的重大难题。面向生态文明社会发展，煤炭清洁高效利用迫在眉睫，现代煤基能源技术创新势在必行。首次提出现代煤基能源技术体系定义及内涵，将其定义为基于煤炭原料的创新转化而生产具有低碳属性的煤基气、煤基油、煤基氢和煤基电等能源产品，并在矿区原位消纳二氧化碳，形成具有碳中和能力的清洁低碳能源生产系统，其技术内涵包括煤基气、煤基油、煤基氢、煤基电和矿区动态碳中和，共有 5个技术模块、19个技术单元和 61项关键技术。现代煤基能源技术体系在未来新型能源体系中将发挥"一主体三支撑一突破"的重要作用，即煤基电在我国电力保障中的"以煤稳电"主体作用，煤制油在我国油品安全的"以煤增油"支撑作用，煤基气对我国燃气安全的"以煤补气"支撑作用，煤基氢气对我国氢能发展的"以煤助氢"支撑作用，实现煤基能源动态碳中和技术的"以煤固碳"重大突破。当非化石能源与低碳化煤基能源之比保持在2。5～3。0，煤基能源及油气能源与风光水核能源可实现合理融合，组成具有强互补性、高可靠性、低碳排放的新质能源系统。研究预测，基于现代煤基能源技术实现重大突破和实际应用，2060年我国低碳化煤基能源产量可达 10。2亿～14。6亿t标准煤，相当于全国能源需求量的 18%～24%，二氧化碳排放量控制在 5亿t以下，与目前基于"去煤化"的能源转型规划路径相比，煤炭在我国能源体系中的占比从 10%提高到 20%以上，二氧化碳排放量降低了 50%。届时，现代煤基能源体系对我国能源安全保供和二氧化碳减排具有重大技术创新意义，助力我国走向能源自主独立强国。

    现代煤基能源煤炭清洁高效利用矿区动态碳中和能源安全二氧化碳减排

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    MILD粉体燃烧技术研究进展与关键问题分析

    吕俊复冯乐乐吴玉新张海...
    224-234页
    查看更多>>摘要：MILD燃烧是一种在中度或极度低氧环境下发生的温和燃烧模式，兼具高燃烧热利用率和极低NOx排放的优势，国际燃烧领域认为它是拥有巨大应用潜力的清洁燃烧技术之一。自 1990年左右开展相关研究以来，对于实现气体燃料的MILD燃烧的相关技术已相对成熟，而关于煤粉和生物质等固体燃料的MILD燃烧机制和实现条件的研究仍相对缺乏。基于高动量氧化剂射流来实现内部再循环，不再需要外部高温预热来建立MILD燃烧，极大拓宽了MILD燃烧的应用范围。从颗粒弥散、受热、着火、燃烧、污染物等方面概述了MILD粉体燃料燃烧的基础特性，由于颗粒的不均匀弥散和反应，煤粉等碳基固体燃料的MILD燃烧进程较气体燃料更复杂。高速射流MILD燃烧在增加点火延迟的同时也扩展了点火区和反应区，需要对燃烧各阶段的特征和机理开展系统研究。介绍了固体燃料MILD燃烧理论设计和装备研发领域所取得的研究成果，建议通过高精度数值模拟，改进现有燃煤锅炉燃烧器、调节工艺参数以匹配MILD燃烧模式，增加焦炭颗粒的停留时间以提高燃烬率，提高燃烧稳定性并抑制包括细颗粒物在内的各类污染物排放。基于互联能源系统的整体方法，推进MILD燃烧与各类新型燃烧技术的耦合研究，尤其加强煤粉、生物质与氢、氨等可燃气体共燃特性研究，助力能源转型。探究粉体MILD燃烧中的湍流两相流特征、湍流相间传热作用以及湍流-化学耦合作用是加深对粉体MILD燃烧理解的关键，涉及多变量分析和高精度模拟，是未来研究的重点和难点。

    低氧稀释燃烧(MILD)高速射流煤燃烧污染物湍流

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    中国露天煤矿70年成就回顾及高质量发展架构体系

    才庆祥陈彦龙
    235-260页
    查看更多>>摘要：露天煤矿作为我国煤炭工业的重要组成部分，具有生产能力大、开采成本低、安全条件好等优势，近年来在建设规模、生产总量、开采工艺及技术装备等多方面均取得了跨越式的发展，有力保障了煤炭作为国家能源安全稳定供应的"压舱石"地位。首先回顾了新中国成立后我国露天煤矿 70年来的发展历程，将其划分为起步恢复阶段(1949-1979年)、快速发展阶段(1980-1999年)、综合发展阶段(2000-2020年)和智能化初级发展阶段(2021年以后)4个时期;系统总结了每个时期的产量与数量规模、开采理论与技术、开采工艺与装备、资源开发与环境保护方面取得的突出成就。然后，探讨了现阶段露天煤矿发展面临的 4个方面的主要问题，包括发展布局不均衡、可持续发展面临瓶颈、关键技术难题需深入攻关、人才短缺培养机制不完善。最后，提出构建以"安全、高效、绿色、低碳、智能"为总体目标的全链条、全周期、全要素露天煤矿高质量发展架构体系，其内涵特征包括以时效边坡理论、开采扰动指数理论、绿色开采理论、生态型开采理论、零碳负碳开采理论、智能化开采理论 6种学术思想为理论基础，以灾害安全监测防控、复杂条件协同保障、生态源头减损开采、节能减污清洁利用、数字-自动-智能同建 5类技术体系为核心支撑，以透明地质模型动态重构、边坡蠕滑全程精准预测、深大孔低扰动控制爆破、采空区超前探测与处置、粉尘抑制及煤自燃防治等 30项关键技术为重点突破，以设计理念先进化、安全保障标准化、建设规模大型化、生产工艺综合化、开采装备智能化、核心制造国产化、矿区生态绿色化、煤炭利用清洁化、组织管理科学化、人才队伍国际化的"十化型"露天矿山为建设任务;同时给出了以规划引领为基础，以科技创新为驱动，以人才培育为保障的露天煤矿高质量发展实现路径。最终为推动我国露天煤矿向持续健康高质量方向发展提供指导。

    露天煤矿建设历程高质量发展煤炭工业架构体系实现路径

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    矿业系统工程60年发展与展望

    王家臣刘云熹李杨王蕾...
    261-279页
    查看更多>>摘要：矿业是以安全高效绿色开发和清洁高效低碳利用矿产资源为目的行业，也是经济社会发展的基础行业。为了使矿业开发更加经济、考虑的因素更加全面、设计和开发过程更加优化，20世纪 50年代末期，将运筹学和计算机技术引入到了矿业工程，形成了矿业系统工程这一新的学科分支。早期的矿业系统工程主要是以采矿生产过程优化和计算机在矿山设计、采掘计划编制、信息处理、应用软件开发为主，且多以露天矿为研究对象。近年来矿业系统工程研究紧密结合大数据、人工智能、网络技术等，在矿山信息网络构建、运销系统、智能开采、设备管理、安全管理等方面取得了丰硕成果。详细阐述了矿业系统工程的起源和发展过程，并以运筹学和计算机在矿业中的应用国际会议(APCOM)，尤其是已经举办的十五届全国矿业系统工程学术会议为脉络，客观地总结了矿业系统工程的发展过程和研究内容演变。以CNKI数据库为数据基础，通过聚类分析，研究了近 20a矿业系统工程的刊文量和研究对象及其变化。矿业系统工程的未来发展应聚焦于系统科学思想与现代采矿技术的结合，建立科学的系统及其边界，比如科学采矿系统、矿山全生命周期系统、智能矿山系统等八大系统，矿业系统工程的发展将更加注重数字化、智能化、可持续发展、信息化和自动化等方面的创新和应用，同时将不断拓展其应用领域，以实现矿业开发的最优化、高效化、绿色化和低碳化。

    矿业系统工程APCOM发展趋势智能开采

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    大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采理论与技术

    伍永平皇甫靖宇王红伟胡博胜...
    280-297页
    查看更多>>摘要：大倾角煤层走向长壁采场围岩结构及应力环境异化，工作面不同位置"支架-围岩"系统的构成因素及灾变模式不同，导致工作面安全事故频发、煤炭采出率较低、巷道掘进率高。通过对大倾角采场围岩采动力学行为的分析，提出了大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采技术构想，工作面走向推进过程中沿倾向对采空区下部进行局部充填，充填体既与巷旁支护作用形成沿空巷道，取消区段保护煤柱，实现大倾角煤层无煤柱开采，又增大了工作面倾向下部充填压实区长度，加强了工作面"支架-围岩"系统稳定性。根据大倾角走向长壁采场特点，优选确定了大倾角膏体局部充填工艺，设计了大倾角局部充填回采系统、采充工艺。并采用理论分析、模拟实验、数值计算等相结合的方法，分析了局部充填对大倾角走向长壁采场围岩采动力学行为的调节机制。结果表明:充填体影响基本顶岩梁的变形破坏及采场倾向下侧煤岩体承载特征，基本顶、运输巷顶板变形量及运输巷倾向下侧煤岩体所受约束均随充填长度的增大而减小;为防止采空区未充填区悬顶灾害，充填长度不应超过工作面长度的 1/3。局部充填体限制了工作面下部区域顶板破断，降低覆岩关键域形成层位，形成稳定的巷帮，减小沿空留巷围岩变形量;同时工作面倾向下部充填区长度增大，中、上部围岩结构不稳定区域的长度缩小，"支架-围岩"系统稳定性提升。充填体改变了采场围岩应力传递路径，承担了部分覆岩载荷，工作面下侧支承压力及超前支承压力均随充填长度的增大而减小，工作面倾向下部充填区域的超前支承压力降幅最大，沿空巷道及工作面应力状态得到改善。大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采技术具有提高资源采出率、降低掘进率、缓解采掘接替紧张、加强工作面"支架-围岩"系统稳定性等优势。

    大倾角煤层无煤柱开采局部充填沿空留巷采动应力

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    露天煤矿安全-绿色-高效-低碳协同开采技术体系

    白润才付恩三马力赵浩...
    298-308页
    查看更多>>摘要：露天煤矿安全绿色高效低碳开采是全球露天煤矿发展的共识性目标。我国露天煤矿资源开发强度与生态承载力呈现逆向发展特征，我国西北部生态环境脆弱区已成为露天煤炭的主产区，使得露天煤矿开采与生态环境保护成为亟需解决的重要科学问题、生态问题和发展问题。基于我国露天煤矿发展概况、自然条件及主要影响因素，阐释了实现露天煤矿安全-绿色-高效-低碳开采内涵特征与总体架构，针对露天煤矿采前-采中-采后全生命开采周期特点，从安全开采技术、绿色开采技术、高效开采技术、低碳开采技术 4个层次，归纳总结了时效边坡控制技术、智能预警决策技术、运输环节新模式、矿区生态建设、相邻矿山协调开采、智能采矿设计、电动矿卡应用以及采矿源头生态减损 8项关键技术，明确了露天煤矿安全-绿色-高效-低碳协同开采研究重点工作和方向。在安全-绿色-高效-低碳协同发展措施方面，从强化顶层设计、加快分布实施、深化科研攻关、提升人才培养以及完善标准规范 5个方面，提出 2025年、2030年、2035年不同阶段需要完成的目标任务。新时期露天煤矿要坚定不移走安全-绿色-高效-低碳发展路径，实现露天煤矿在新时期、新格局下的高质量发展目标。

    露天煤矿安全绿色架构体系低碳开采环境保护

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    高频低能冲击扰动下锚固结构渐进失效试验研究

    张农王朋阚甲广许兴亮...
    309-319页
    查看更多>>摘要：高频低能冲击扰动对巷道围岩及锚固结构造成持续疲劳损伤，是深部巷道趋向失稳的重要诱因，合理构建抗冲击动载巷道锚固支护体系及避免锚固结构失效已经成为深部煤炭开采面临的重要课题之一。采用理论分析、实验室试验、数值模拟等方法，研究了冲击载荷下锚固结构内部应力传递转化机制，阐明了锚固结构累积损伤与渐进失效机理，提出了冲击动载巷道控制准则。结果表明:压缩应力、拉伸应力与压拉快速转换形成的震荡效应是造成锚固结构损伤的三大要素;压缩、拉伸作用下介质抗压强度与不协调变形是导致锚固界面破坏的关键因素，锚固结构在内部法向驱动力作用下损伤累积，切线模量为负或单次动载冲击变形量持续逆势上扬时锚固结构失效，压缩、拉伸、震荡叠加影响下锚固结构预紧力损失及内部损伤存在明显的累积突变效应，内部裂隙以张拉裂隙为主，整体破坏从震荡效应向拉伸效应再向压缩破坏效应逐渐演化。通过提高围岩/锚固剂协调变形能力，增加锚固长度调动大范围岩体承载、保护锚固界面，保持锚固结构承载区抗剪阻滑强度大于动载冲击时内部法向驱动力，同时削弱震荡效应可有效降低锚固结构累积损伤程度。最后提出了降能-高阻-让压的冲击动载巷道控制技术准则，包括远场卸压、近场强支、破碎围岩改性、预紧力维持和让压结构，可为类似条件巷道维控提供指导。

    冲击动载高频低能锚固结构累积损伤渐进失效

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