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期刊信息/Journal information
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

    深地工程多维信息感知与智能建造的发展与展望

    张茹吕游张泽天任利...
    1259-1290页
    查看更多>>摘要：随着大数据、云计算、人工智能等数字技术的加速演进，各领域智能化、信息化、数字化已成为未来的大势所趋。深地工程作为国家重大战略科技问题，必然面临智能化升级。然而，深部岩体"三高一扰动"的复杂特征给深地工程智能化转型带来严峻的挑战。为实现深地工程与数字技术的高效融合，研究基于"感知-传送-解译-分析-决策"的智能化实践路径，系统回顾了地下工程中智能感知、实时传输、信息解译、数据分析、智能决策等领域的代表性研究进展，并针对性提出了"多感知、快响应、大数据、优方法、精模型、强平台、易推广"的深地工程智能建造发展方向。研究表明:①前沿的深地工程感知技术包括:光纤传感器、MEMS传感器、计算机视觉、自动化机器人等，待数据采集完毕后，通过兼具配置简单、容错能力强、可移动性好等优点的无线通信协议完成数据的实时响应，以实现深地工程监测数据的精准感知与实时传输;②深地工程原位监测技术获取的数据类型主要包括图像、波、点云等，对原始数据解译及分析的模型众多，采用新一代的人工智能技术，如:人工神经网络和深度学习技术，可显著提高解译与分析的效率;③智能决策系统具备高效的学习能力，能够适应复杂环境下的不确定性，通过循环自主学习，以进行决策问题的智能解答。当前，我国深地工程智能建造的政策与产业体系已基本建立，大量智能建造系统已应用于实践。基于此，从智能感知与信息解译、围岩评价及安全评估、围岩控制与动态修复、平台开发及应用推广等4个方面展望了数智化深地工程的发展方向，进而构建了基于多源信息的深地工程围岩稳定性综合评价与分析系统构想。

    深地工程人工智能实时响应信息解译数据分析智能决策

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    我国深部冲击地压防控工程技术难题及发展方向

    潘俊锋夏永学王书文马文涛...
    1291-1302页
    查看更多>>摘要：随着煤矿开采深度不断加大，我国深部冲击地压发生及其防治变得常态化，为了提高深部冲击地压防控技术成效，从深部冲击地压防控现场工程技术难题出发，结合灾害防治工程实践数据统计，分析了我国深部冲击地压防控因自身地质赋存地应力高，人为开采扰动范围大，灾害防治过程围岩卸压后应力恢复快，冲击地压防治成效低下原因归结于防冲卸压工程实施与浅部开采相比，面临"三高一低"防控技术新要求，包括高强度的大尺寸钻孔卸压，以解决厚硬煤层不容易塌孔问题;小间距高密度施工钻孔，以解决钻孔卸压范围不联通问题;多轮反复高频度施工，以解决深部煤层卸压后应力恢复快问题;采掘工作面进尺低速度推进，以解决开采扰动强度大问题。针对深部冲击地压"三高一低"防控新要求模式，为了进一步提高冲击地压防控安全可靠性，以常规源头防控冲击地压采用优化开拓开采部署的局限性为背景，提出了深部冲击地压上覆岩层结构与载荷主动调控区域防控冲击地压技术，并提出了进一步需要解决的科学问题;以近年来几起典型的冲击地压事故存在防治方案"漏靶"问题为背景，开发了深部冲击地压采掘空间局部靶向防控技术，并指出了下一步还需要解决的科学难题;以煤矿冲击地压防治措施实施后，难以评判安全性问题为背景，提出了深部冲击地压防治卸压达标评判技术，并指出了下一步还需要解决的科学难题;以煤炭行业大力推广开采智能化，治灾仍需靠人工，人员处于高危环境作业问题，探索了深部冲击地压防治过程智慧智能化新兴研究方向及其面临的科学难题。最后，客观的指出，冲击地压防控绝不纯粹是理论与技术问题，人类对专业问题的认知也是酿成事故的重要原因之一，结合现场工程实践，讨论了冲击地压概念、冲击地压机理是否清楚、冲击地压能否预测、冲击地压能否防治以及冲击地压矿井怎么办等行业焦点专业问题，指出冲击地压工程难题是人类与自然界作斗争，需要从业人员客观认知，客观接受并深入研究，成效是显著的。

    冲击地压深部开采"三高一低"源头防控靶向防控卸压达标智能防冲

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    宽高比对煤柱型冲击地压影响规律的实验研究

    朱志洁姚振华陈昆吕飞...
    1303-1317页
    查看更多>>摘要：我国深部煤炭开采日趋复杂，区段煤柱在采动、构造或坚硬顶底板影响下极易诱发煤柱型冲击地压，煤柱型冲击地压的防治已成为煤矿安全高效开采的难题，研究不同宽高比条件下区段煤柱的力学性能及冲击破坏特性对煤柱型冲击地压防治具有积极意义。采用不同宽高比煤样的"岩-煤-岩"组合体进行了单轴压缩实验，通过分析煤岩组合体的冲击倾向性、动态破坏特征、分形维数和声发射特征参数等，研究了宽高比对煤柱冲击破坏的影响规律。结果发现:①煤柱的宽高比对煤岩组合体的冲击倾向性具有显著影响，宽高比不小于2∶1时，其冲击能量指数KE为1。82～2。65，冲击倾向性无明显变化;小于2∶1时冲击倾向性呈先升高后降低的趋势，1∶1时KE最大，达到了 15。43。②随宽高比减小，煤岩组合体破坏特征依次表现为:拉压破坏—压剪破坏—拉剪破坏。煤柱宽高比为5∶1～3∶1时，煤岩组合体破坏较为缓慢;宽高比为2∶1时开始出现片状煤屑弹出，冲击破坏剧烈程度较低;宽高比为1∶1和0。75∶1时，具有明显的冲击破坏特性;宽高比为0。5∶1时，煤岩组合体整体稳定性下降，相对0。75∶1煤岩组合体煤柱破坏的剧烈程度降低。③峰后声发射能量释放率与分形维数D变化规律相似，均随宽高比减小呈先升高后降低的趋势。宽高比不小于2∶1时，煤岩组合体破坏过程中能量持续释放时间较长，煤柱破坏平缓;宽高比为1∶1时，能量释放率和D值明显增大，相较宽高比不小于2∶1煤岩组合体的能量释放率增大了约4倍，D值增大了 0。18～0。23，煤柱冲击破坏最为剧烈;宽高比0。75∶1煤岩组合体能量释放率与D值分别降低了约10％和0。01，破坏剧烈程度与1∶1煤岩组合体相近;宽高比减小至0。5∶1时，相关参数的降低幅度约为0。75∶1煤岩组合体的6倍，破坏剧烈程度相对较小。研究表明:宽高比对煤柱的冲击破坏具有显著影响，整体上，煤柱冲击破坏剧烈程度随宽高比减小(5∶1～0。5∶1)呈先升高后逐渐降低的趋势;煤柱宽高比大于3∶1时，煤柱冲击危险性相对较小，煤柱宽高比为1∶1和0。75∶1时冲击危险性较大，0。5∶1次之。

    煤柱型冲击地压煤柱宽高比煤岩组合体声发射分形维数

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    覆岩高位整层爆破卸压"人造预裂层"源头防治冲击地压技术体系及应用

    郝宪杰孙希奎唐忠义付鹏鑫...
    1318-1331页
    查看更多>>摘要：主动卸压防冲是落实强化煤矿冲击地压源头治理的重要措施。现行的主动卸压防控方式，或采用回采工作面平巷布孔卸压，或采用井下原位水力压裂技术，具有卸压保护范围有限、卸压施工进度制约等不足;或采用地面水力压裂防冲系统，具有卸压范围广时效长等优点，也需要解决前期投入等。因此，秉持源头防治、防患未然、经济高效的一体化的防冲卸压创新战略思想，研究一种实践易行、效果显著、可全面推广的新型区域卸压源头防冲技术体系势在必行。提出了覆岩高位超前整层爆破卸压技术体系，针对可产生动载荷的较高位关键层，创新高位岩巷、高位钻场、爆破钻孔布置，将高位坚硬岩层超前、整体、均匀爆破预裂，从而形成"人造预裂层"。该方法突破了一般的长钻孔距离限制，使得岩层爆破的卸压高度、卸压范围、卸压效果均大幅提高，可形成覆盖整个工作面区域甚至多个工作面的超前工作面开采的高位"人造预裂层"。高位爆破"人造预裂层"首先使得该高位坚硬岩层的来压步距和来压强度大幅减弱，其次也缓冲减弱了其上硬岩层向下传递的矿山压力，最后还可降低其下方硬岩层的来压步距。在陕西长武亭南煤业3409工作面首次进行了覆岩高位整层爆破卸压"人造预裂层"技术试验后，现场实测效果表明采用该方法较之常规爆破卸压区域，支架的平均来压强度、来压步距、来压持续距离和压力报警频次均大幅减少;巷道深孔和浅孔应力也均减少;微震事件总能量、大能量微震事件大幅度减少，且密集程度显著降低，工作面中段的微震事件尤为稀疏;地音高能事件、震源CT获得的冲击风险区域也有减少，各种实测手段均验证了高位爆破人造预裂层卸压防冲技术的优越性。

    冲击地压高位爆破人造预裂层卸压防冲矿山压力微震

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    松软厚煤层区段煤柱剪切滑块运动机理及协同控制技术

    王方田屈鸿飞张洋刘超...
    1332-1344页
    查看更多>>摘要：松软厚煤层区段煤柱高、煤壁暴露面积大，加之煤质松软、裂隙发育，强采动作用下极易造成煤柱失稳，巷道维护难度极大。以山西伏岩煤业3号煤层开采为工程背景，基于剪切滑块理论，探究采掘扰动下煤柱变形破坏机理，求解煤柱剪切滑块运动范围及应力分布规律，揭示煤柱侧帮剪切滑块运动机理，提出煤柱稳定性协同控制对策并在现场进行工程实践验证。结果表明:①采用极限平衡理论与叠加理论，确定了煤柱剪切滑块运动范围及煤柱垂直应力分布规律，阐明煤柱剪切滑块安全系数分布规律:0～1。26m深度，煤柱上部安全系数较小;在1。26～3。95m处，煤柱中线部分大面积安全系数较小，易受顶板来压破坏。②提出了 1种以"注浆加固—锚索强化—切顶卸压"为主体的区段煤柱协同控制技术，煤柱侧裂隙较无支护条件及原支护条件分别减少62。89％和46。26％，巷道围岩完整性大幅提高，形成了强承载结构，有效控制了煤柱变形及底臌。③根据松软厚煤层区段煤柱条件，合理确定了协同控制设计参数，并对煤柱防控效果进行试验监测评估。现场试验结果表明，煤柱裂隙得到充分填充，注浆后煤体强度提高63％以上;巷道位移、锚杆索受力、离层等均在可控范围，表明协同控制技术明显提高了煤柱承载力，回采巷道围岩变形得到有效控制，为工作面安全高效开采提供了空间保障。

    松软煤层煤柱剪切滑块协同控制围岩稳定性

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    采动覆岩裂隙演化的光纤监测耦合性及分带表征

    刘奇牛家宝李青海赵金海...
    1345-1357页
    查看更多>>摘要：分布式光纤感测作为科学认识采动覆岩动态演变规律的重要工具，其监测数据的准确性主要取决于光纤-岩体的耦合关系。选择神东某矿作为研究对象，将分布式光纤感测技术应用于相似模拟实验，结合光纤-岩体耦合关系，探究采动覆岩垂直分带时空演化特征与光纤应变数据峰值点位置的内在联系。针对以往研究中光纤应变数据容易受光纤-岩体耦合关系影响，从而导致测试结果出现误差的问题，提出用岩体裂隙率表征光纤-岩体耦合关系的新方法。通过光纤-岩体耦合关系试验，得到光纤-岩体应变传递系数与岩体裂隙率之间呈线性函数关系，并采用二值化方法处理模型图像获取各区域裂隙变化量，分区域地计算出采动覆岩直埋光纤的应变传递系数，为进一步探究光纤应变数据峰值与采动覆岩垂直分带特征之间的关系提供了支撑。研究表明:光纤应变峰值点位置能用于关键层下方离层以及覆岩分带表征，利用构建的关键层下方离层及覆岩分带表征模型，结合峰值检测算法，得到关键层的位置分别为44、68、107cm，以及垮落带、导水裂隙带发育高度分别为35、68cm，算法识别结果与理论计算数值吻合，符合神东某矿的实际情况。

    采动覆岩导水裂隙关键层光纤传感耦合性

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    关闭/废弃矿井抽水蓄能开发利用现状与进展

    文志杰姜鹏飞宋振骐李利平...
    1358-1374页
    查看更多>>摘要：探索清洁能源发展的创新途径是实现我国"双碳"目标的重要推动力。为解决大规模可再生能源电力供应不稳定的难题，新型电力系统的提出与加速成长促进了抽水蓄能电站的建设与发展，但生态保护与地形等因素制约了传统抽水蓄能电站发展。关闭/废弃矿井，由于具有丰富的地下空间及水资源，可创新性地开发抽水蓄能并延长矿区的经济寿命，降低对环境与经济的负面影响。为助力建立适合我国国情的废弃矿井抽水蓄能利用模式和管理体系，通过文献分析法综述了国内外废弃矿井抽水蓄能技术研究与应用进展。详细阐述了关闭/废弃矿井抽水蓄能技术原理、分类及其优缺点;总结了关闭/废弃矿井抽水蓄能电站利用模式，并在前人研究基础上对选址要素进行了修订;梳理了关闭/废弃矿井改建抽水蓄能电站的水-气两相流动特性、水泵水轮机工况特性、地下空间围岩稳定性及地下蓄水空间体积测算等的研究现状，明确了水泵-水轮机关键技术、地下空间稳定性控制关键技术等亟待解决的技术难题。此外，对关闭/废弃矿井抽水蓄能相关的生态与环境保护、市场需求与经济效益、政策与法规等研究成果进行了广泛的文献综述。发展关闭/废弃矿井地下空间抽水蓄能技术可为我国井下空间资源利用提供思路，为保障国家能源安全与经济社会高质量发展提供新途径。

    关闭/废弃矿井抽水蓄能清洁能源地下空间矿区治理

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    花岗岩劈裂破坏电磁-震动有效信号重构与混沌特征

    宋大钊童永军邱黎明韦梦菡...
    1375-1387页
    查看更多>>摘要：电磁辐射、震动监测技术广泛应用于地下工程动力灾害的监测预警，对地下工程的安全高效开发具重要意义。深入研究电磁-震动信号有助于推动岩体监测预警技术的发展，然而当前电磁辐射和震动信号(电磁-震动)分析主要集中于信号的相关性和时频特征，对于花岗岩破裂电磁-震动信号的非线性动力特征研究较少，相关特征尚未明确。基于此，利用经验模态信号(EMD)重构和分形理论相结合的方法，分析了花岗岩劈裂破坏电磁-震动信号的混沌特征，揭示了电磁-震动信号非线性动力特征。研究结果表明:花岗岩劈裂破坏产生的电磁辐射与震动信号在时间上具有较好的一致性，劈裂破坏产生的电磁-震动信号频谱集中在中低频段;花岗岩破坏有效电磁辐射信号的盒维数DE=1。600 6，有效震动信号的盒维数DA=1。594 8，两者频率结构特征高度相似;利用EMD分解重构方法可以获得花岗岩破裂有效电磁辐射与震动信号，使用EMD分解重构去除了高频存在的干扰对花岗岩破裂电磁-震动信号中的混沌特征描述更为精准。有效电磁辐射与震动信号包含的低频、大能量信号比原始信号更多，更能表征微小裂纹扩展;重构后电磁-震动信号的不均匀度相较于初始信号整体有明显的上升，不同能量信号出现的频率关系整体出现下降，重构后的有效电磁-震动信号以低频、大能量信号为主，但震动信号的不均匀程度大于电磁辐射。

    电磁-震动信号信号重构经验模态分解混沌分析分形维数

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    爆后岩石裂隙结构可视化及定量表征方法

    王雁冰王兆阳付代睿罗林...
    1388-1402页
    查看更多>>摘要：爆后岩石破坏特征的定量表征一直是工程爆破领域急需解决的关键问题，爆后岩石裂纹萌生、扩展演化直至贯通的过程是导致岩石破裂的主要原因。为了研究被爆岩石内部裂纹扩展和断裂模式的演化过程，利用工业CT对爆后岩石进行扫描观测，通过图像堆栈矢量化处理构建岩石三维裂隙模型，并对裂纹结构特征参数进行统计分析，定量化表征岩石破坏程度及裂纹扩展情况。结合数值模拟分析爆炸冲击波压力的衰减规律，通过SEM电镜扫描试验研究爆破过程中不同位置岩石的微观形貌特征，对比断口元素成分变化与断裂模式的关联机制。研究结果表明:用等效球体方法对岩体内不同尺度裂隙结构进行统计分析，微裂隙数目多且分布均匀，主裂隙体积大且连通性较好。随着裂隙等效球体直径的增加，裂隙表面积和体积整体上呈上升趋势;三维重构裂隙结构中裂隙率可以表征岩石局部裂纹扩展特征，爆炸近区裂隙率和三维分形维数远大于爆炸中远区的裂隙率和分形维数，说明岩石破裂过程中裂隙扩展演化主要在此阶段进行;相较于爆炸中远区，爆炸近区冲击波压力峰值高且衰减速率慢，使得整个爆破过程岩石微观断裂模式变化较大，大致呈现出由沿晶断裂向穿晶断裂、脆性断裂向塑性破坏的方向进行，非金属元素质量的变化对于各阶段断裂模式转变具有显著影响，断裂模式转变区域非金属元素质量发生明显减小。随着爆破作用的减弱，岩石破裂逐渐趋于无序和紊乱，破裂时断口也不限于解理面和晶粒边界。

    爆破机理工业CT扫描三维重构分形维数扫描电子显微镜能谱仪

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    多级脉冲超声波激励含水煤体瓦斯解吸特征的试验研究

    林海飞仇悦王瑞哲杨二豪...
    1403-1413页
    查看更多>>摘要：为进一步明确多级脉冲超声波对含水煤体瓦斯解吸特征的影响，利用含瓦斯煤体超声波激励试验系统，分析了超声波持续激励不同饱水度煤体以及多级脉冲激励饱水煤体条件下，煤的孔隙结构及瓦斯解吸的变化规律，揭示出多级脉冲超声波激励含水煤体促解增流机制。结果表明:随超声波功率和煤体饱水度的增加，煤的平均孔径、比表面积和总孔容均增大;超声波功率为1 000W时，与干燥煤体相比，煤的比表面积和总孔容增幅由煤体25％饱水度的4。369％、3。504％分别增加到100％饱水度的7。699％、8。992％;煤的瓦斯解吸量与时间呈Langmuir型关系，煤的瓦斯解吸量、解吸率均与超声波功率、煤体饱水度呈正相关性;与干燥煤体相比，煤的瓦斯解吸量增幅、解吸率增幅均随煤体饱水度增加呈线性增大趋势，超声波激励对饱水煤体的孔隙改造及瓦斯解吸影响效果最好。随超声波多级脉冲次数增加，饱水煤体的比表面积、总孔容以及瓦斯解吸量、解吸率均增大;与1 000W超声波激励相比，煤的比表面积及总孔容增幅与多级脉冲次数呈正幂函数关系，煤的瓦斯解吸量及解吸率增幅由多级脉冲1次的2。745％、4。598％分别增加到3次的27。222％、11。106％，与多级脉冲次数呈正线性关系。多级脉冲超声波激励含水煤体产生的振动和空化复合效应，使煤基质发生疲劳损伤，强化了煤的孔隙改造效果，并加剧瓦斯分子动能，进而促进煤体瓦斯解吸，现场可通过研发多级脉冲超声波发射器结合水力化技术增透煤层抽采瓦斯。

    多级脉冲超声波含水煤体煤的孔隙结构瓦斯解吸

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