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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

    含双圆孔煤样渐进性破坏的孔周表面变形及裂隙演化特征

    张航张天军纪翔季冰...
    3468-3483页
    查看更多>>摘要：瓦斯预抽钻孔和防冲卸压钻孔协同布置能够一体化防治矿井冲击地压和瓦斯复合灾害，但密集布孔可能会诱发串孔、塌孔等，影响矿井瓦斯抽采效率。为了探究这类双钻孔结构煤岩体受压破坏过程中孔周表面变形及其裂隙演化规律，利用煤岩变形破坏数字图像观测系统对含双圆孔煤样开展单轴压缩条件下的3D-DIC观测实验，获取了不同应力状态下试样表面变形的时间序列图像，通过三维表面重构技术和VIC3D分析处理软件计算得到了试样表面三维全场变形，根据应变场分析结果结合统计指标分析法对应力应变曲线进行了 5个变形阶段划分，精细化表征了孔周表面变形和裂隙演化特征。研究结果表明:单轴压缩下含双圆孔煤样应变场灰度整体向高灰度级方向移动，应变场灰度直方图谱峰占比以应力峰值为界先缓慢变化再快速变化;试样孔周径向位移曲线呈现出"从"字型，环向位移曲线呈现出"人"字型，且左孔H1孔周始终沿逆时针方向加速移动，右孔H2孔周始终沿顺时针方向加速移动;孔周裂隙以逆时针错动为主，并伴随着少数裂隙的顺时针错动;应变局部化带外区在加载峰值前主要体现为能量累积，加载峰值后主要表现为能量释放，同时也伴随着部分能量调整转移造成的能量累积;在试样加载过程中，应力场环境、裂隙端部几何形状以及裂隙长度不断发生变化，造成裂隙尖端的应力强度因子KⅠ减小，存在阻碍裂隙扩展的作用。

    渐进性破坏裂隙演化孔周位移裂隙张开错动应变能演化

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    基于博弈论-贝叶斯网络的煤矿瓦斯爆炸风险评估

    林志军李敏贺珊施式亮...
    3484-3497页
    查看更多>>摘要：为解决煤矿瓦斯爆炸风险分析中不确定性处理的不足和指标权重模糊性的难题，基于贝叶斯网络及博弈论提出了一种瓦斯爆炸风险评估方法。首先，基于专家经验和事故致因理论构建瓦斯爆炸风险拓扑结构模型，同时通过博弈论方法优化专家的主客观权重，然后基于模糊集理论计算风险因素的先验概率和条件概率;其次利用贝叶斯推理技术计算瓦斯爆炸发生的概率和风险因素的后验概率分布;最后通过敏感性分析和关键致因链分析，找出影响瓦斯爆炸关键性风险因素和关键风险路径。案例研究表明:山东省某煤矿工作面瓦斯爆炸发生的概率为6。5％，而导致瓦斯爆炸的主要点火源为电气故障、岩石间摩擦、放炮火花以及煤自燃;导致瓦斯超限最主要的原因为通风系统缺陷和通风系统设计。通过敏感性分析可知，通风系统缺陷和电气故障这两因素最为敏感。通过关键致因链分析可知，路径为电气故障→通风系统缺陷→通风措施→瓦斯控制措施→瓦斯超限和路径为电气故障→电火花→点火源的组合导致瓦斯爆炸发生可能性最大，相比于正常情况下，瓦斯爆炸发生的概率增加了 301。5％。同时基于博弈论组合赋权法在提升指标权重的客观性和准确性上具有综合优点，评估结果符合煤矿实际情况。

    瓦斯爆炸贝叶斯网络博弈论组合赋权风险评估

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    浅埋火区无人机热红外监测温度补偿方法

    翟小伟郝乐王凯马腾...
    3498-3509页
    查看更多>>摘要：我国西北地区具有煤层厚度大、埋藏浅等特点，无人机热红外监测与温度补偿是浅埋煤火灾害信息监测的关键技术，对推进煤自燃灾害安全监测与影响范围预警评价有着重要意义。针对复杂环境下多参数对热红外温度监测结果的影响，提出了一种基于灰狼优化—双层广义回归网络与连续高度修正函数相结合的温度补偿模型。基于热红外装置中大气消光系数对接收辐射对比度的影响，选取热红外监测波段下影响温度结果的多种因素，并通过主成分分析法确定累计能够表征实际温度的指标因子，以多种环境下的无人机热红外监测实验中指标因子数据为GWO-双层GRNN网络输入，得到训练完成的离散温度补偿模型，并提出无人机高度的连续修正函数作为模型输入待补偿数据的前置流程，最后将完整温度补偿模型进行了试验与现场验证。结果表明，GWO-双层GRNN网络在数据测试中，离散补偿效果优于其他模型，达到了平均绝对误差≤0。008 1、均方根误差≤0。013 2、决定系数≥0。996 9，表明该模型具有良好的补偿效果;连续修正函数避免了无人机高度对热红外监测结果的影响，将无人机连续高度热红外温度回归问题划分为阶跃式回归计算，且最终模型具有良好的监测精度，提高了温度补偿模型的泛化能力。为应用无人机热红外监测结果划分浅埋煤火危险区域提供了配套计算方法，可进一步将该方法推广至对应的无人机应用与激光监测行业。

    煤自燃无人机热红外GRNN温度补偿模型

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    松散煤体准多孔介质声速煤-温映射关系模型

    郭军陈昌明金永飞蔡国斌...
    3510-3521页
    查看更多>>摘要：采空区等隐蔽空间煤温的精准判识一直是亟待解决的世界性难题，研究声学测温技术对精准探测松散煤体温度具有重要的实际意义，而声速与煤温之间映射关系的科学准确构建是声学法测煤温的关键。为此，考虑松散煤体自燃进程特征参数对声波传播的影响，建立了松散煤体准多孔介质的声速-煤温映射关系模型;设计搭建了松散煤体声学测温实验系统，通过开展多种粒径(0。6～1。5、1～3、3～5 cm)松散煤体的声波测温试验，研究了不同粒径煤样低温氧化阶段(30～50℃)所产生的气体组分、体积分数对声传播的影响规律，确定了等效路径转换因子λ;基于实测声速与等效路径转换因子间的关系，提出并确定了气体组分介质修正系数φ，验证了声速-煤温映射关系模型的可行性。结果表明:松散煤体声波传播路径受煤体粒径、温度及气体组分介质变化量等特征参数的影响，构建出声速-煤温映射关系模型;常温下声波在松散煤体准多孔介质中的传播路径主要受煤样颗粒间孔隙的影响，在煤样粒径为0。6～1。5、1～3、3～5 cm中的声波传输等效路径转换因子λ分别为1。426 1、1。3711、1。315 2，与粒径呈负相关关系;煤温对声波传播的影响表现为煤自燃进程中气体组分介质变化对实测声速结果的改变，验证了声速与煤温之间映射关系的可行性;模型反演的煤温与实验煤温间误差率在0～6。46％内，平均煤温误差2。52 ℃，能够很好地反映煤体温度。

    松散煤体声学测温煤温反演等效路径准多孔介质

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    胜利矿区煤炭粉尘污染时空变化特征

    霍江润李晶王党朝王科雯...
    3522-3534页
    查看更多>>摘要：露天煤矿开采产生的煤炭粉尘对矿区及周边大气、植被、土壤和居住环境造成影响，但煤炭粉尘污染程度、污染范围量化及其长时序趋势变化等相关研究滞后。提出了煤炭粉尘最大影响范围和持续影响范围概念，基于Google Earth Engine平台和2006-2021年Landsat TM/ETM+/OLI影像，反演增强型煤炭粉尘指数(Enhanced Coal Dust Index，ECDI)和煤炭粉尘污染程度，综合运用线性回归和叠置分析方法，揭示了胜利矿区开采过程中煤炭粉尘的时序变化及空间差异特征。结果表明:①煤炭粉尘污染年际变化可分为严重期(2006-2009年)、改善期(2010-2013年)和稳定期(2014-2021年)，与开采生命周期基本一致，且随开采时间的推进呈现先强后减弱的变化趋势;②2019-2021年春季和夏季煤炭粉尘污染程度普遍偏高，季相变化在相对无污染区、轻度污染区和中度污染区相对明显;③煤炭粉尘持续影响范围的总体识别精度为92。67％(kappa系数为0。85)，随着原煤产量的递增，常年持续和最大影响范围不断缩小，下降幅度分别为43％和80％，年内持续影响范围空间分布保持基本稳定，年内最大影响范围下降;④2006-2021年相对无污染区面积净增191。69 km2(62。70％)，严重污染区面积净减4。59 km2(19。74％)，煤炭粉尘污染程度呈下降、上升趋势的面积分别占矿区面积的52。11％和4。07％。2021年相对无污染区和轻度污染区面积达矿区总面积的91。91％(约601。13 km2)。

    GoogleEarthEngine煤炭粉尘污染时空变化像元二分模型线性回归分析

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    基于SBG_XGBoost的煤矿安全应急物资储备中心选址研究

    刘战豫张宇飞
    3535-3545页
    查看更多>>摘要：煤矿安全应急物资储备中心选址优化是推动煤矿安全应急体系建设的重要基础，为提高煤矿安全应急物资储备中心选址的准确度和合理性，提出利用人口因素、交通因素、经济因素和自然因素，建立融合多源空间数据的煤矿安全应急物资储备中心选址机器学习组合模型，提高煤矿安全应急物资储备中心选址的准确度和科学性。利用ArcGIS分别通过渔网划分、空间链接和投影等任务对多源空间数据进行处理，并利用SMOTEENN算法避免数据不均衡的负面影响，从而构建适用于机器学习模型分析的数据集。通过对不同机器学习算法、不同特征选择方法以及不同参数寻优方法进行比较分析，得出XGBoost机器学习算法、Boruta算法和遗传算法在对煤矿安全应急物资储备中心选址分析中，相较于其他机器学习算法、特征选择方法和参数寻优方法其表现更为优异。故基于各自优势，得到煤矿安全应急物资储备中心选址的机器学习组合模型。最后引入SHAP分析方法，对不同特征影响程度、影响方向等进行分析，定量评估输入数据在决策中的贡献，增强模型可解释性。研究结果表明煤矿安全应急物资储备中心选址组合模型性能优异，准确率、精确率、召回率、F1和AUC分别为0。976、0。966、0。989、0。977、0。996，可为选址决策提供有力支持，模型可解释分析也能够为煤矿安全应急物资储备中心选址提供科学参考。

    煤矿安全应急物资储备中心选址机器学习特征选择

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    西山煤田煤层气井水力压裂效果剖析及启示

    阎纪伟宋晓夏梁卫国李鸿雨...
    3546-3560页
    查看更多>>摘要：水力压裂是改善煤层渗透率的常用方法，其改造效果直接影响煤层气井的产能。详细观测了西山煤田屯兰区块5 口煤层气井的井下揭露煤层及裂隙展布情况，并联合体视镜、扫描电镜和显微CT等研究煤体结构、微裂隙、石英砂和煤粉的分布特征，结合区域地应力和水力压裂施工参数，剖析煤层气井的压裂效果。研究结果表明:水力压裂产生的宏观裂隙形态复杂多样，包含水平型、垂直型、X型和T型。距离煤层气井筒越近，煤体越破碎，以碎裂煤和碎粒煤为主，水力压裂裂隙发育，远离煤层气井筒的煤体主要是原生结构煤，以原生裂隙为主。石英砂主要铺置在水平裂隙内，仅有少量分布在T型裂隙内。石英砂与煤的裂隙面强烈摩擦、碰撞和嵌入，与压裂液破裂煤体叠加形成大量煤粉，造成煤粉裹挟石英砂堵塞裂隙。宏观裂隙内的煤粉主要受水力压裂时煤体破裂、压裂液冲刷煤体及石英砂与裂隙面摩擦而产生，微观裂隙内的煤粉在煤体破断时产生。煤粉与石英砂混合堆积在裂隙内，对携砂液产生巨大阻力，造成石英砂无法向煤层气井的远端运移。地应力的大小和方向、煤层及顶底板的强度是影响水力压裂裂隙张开与延展方向的重要因素，携砂液黏度低无法悬浮石英砂，容易造成石英砂与煤粉聚集堵塞裂隙。

    煤层气井水力压裂效果裂隙观测煤体结构石英砂煤粉

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    基于拓扑图论的煤岩裂隙网络分形渗透率模型

    罗亚飞朱永建黄飞夏彬伟...
    3561-3570页
    查看更多>>摘要：错综复杂的裂隙网络为煤层气渗流提供了主要通道，其结构特征显著影响着煤层气产能。针对现有煤层气渗流模型未考虑裂隙网络连通性这一不足，基于拓扑图论分析了煤岩裂隙网络的连通性，推导了裂隙分支长度的幂律关系表达式。结合分形几何，在经典立方定律的基础上构建了考虑裂隙网络结构特征的渗透率模型，模型表明裂隙网络渗透率是分形维数、裂隙率、迂曲度分形维数、比例系数、连通性、最大裂隙分支长度、方位角、倾角以及特征长度的函数。开展了真三轴应力条件下煤岩裂隙网络渗流试验，分析了真三轴应力条件下煤岩裂隙网络渗透率演化规律;试验结果表明:随着主应力σ1、σ2和σ3的升高，煤岩中的裂隙逐渐被压缩，气体的渗流通道变窄，裂隙网络渗透率随着主应力σ1、σ2和σ3的升高均呈现出了负指数降低的趋势。从试验规律和结果出发，将构建的煤岩裂隙网络分形渗透率模型和S&D模型(Shi-Durucan)相结合，建立了真三轴应力条件下煤岩裂隙网络渗透率计算模型，并通过试验数据验证了模型的有效性，获得的渗透率变化趋势与加载3个主应力的过程相吻合，能够体现出三向应力的变化对渗透率的影响趋势，相比S&D模型更能反映煤岩裂隙网络渗透率的各向异性特征。

    裂隙网络渗透率拓扑连通性真三轴煤层气

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    矿井岩溶热储三维地质建模及地热资源潜力评价

    张源万志军胡淞博王朱亭...
    3571-3579页
    查看更多>>摘要：传统热储体积法适用于大尺度区域的地热资源量评价，用于矿井地热资源量评价时误差较大。在分析平顶山矿区"源、通、储、盖、流体"地热系统特征的基础上，建立了矿区地热成因概念模型。以平煤十矿井田为主要研究区，基于区内地热地质条件和地面、井下钻孔资料，采用地下水模型系统(Groundwater Modeling System，GMS)软件建立了研究区内地层的三维地质模型，呈现了寒武系碳酸盐岩地层及覆岩的展布情况，并对寒武系碳酸盐岩地层空间进行了数字化。提出了用于矿井地热资源评价的积分式热储体积法，采用该方法对研究区内寒武系岩溶热储静态资源量进行了估算，并评价了热储的动态资源量，得出了热储层地热资源量与地热水位标高的关系曲线。对研究区内寒武系岩溶地热水进行了水质全分析，评价了地热水的腐蚀性和结垢性。结果显示，研究区内寒武系碳酸盐岩(灰岩)层为岩溶热储层，热量主要来自寒武系朱砂洞组以深的高温岩体;地表大气降水经寒武系灰岩露头和矿区周缘深大断裂进入深部岩体，沿途被加热后储存于寒武系灰岩地层中，并持续接受深部基岩热量传输，形成水热型岩溶热储;寒武系岩溶热水静态资源量为76。8亿m3，蕴含热量1。19×1018 J;岩石中蕴含热量为3。25×1018 J;地热资源总量为4。44×1018 J;地热可采资源量为6。66×1017J，折合标煤22。7 Mt;寒武系岩溶热水具有轻微腐蚀性，结垢性为轻微—中等，流经金属管道和容器需要做防腐和防垢处理。

    矿井地热岩溶热储地质建模储量评价地热水

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    淮南煤田各类型地质体CCS源汇潜力评估及其匹配性

    方辉煌桑树勋张平松刘世奇...
    3580-3592页
    查看更多>>摘要：开展淮南煤田各类型地质体CCUS源汇潜力评估及其匹配性研究，对于CO2-ECBM技术工程化推广意义深远。以淮南煤田各类型地质体(深部不可采煤层、残留煤体、采空区)为研究对象，首先，探讨了各类型地质体CO2地质封存潜力评估方法;其次，分析了各类型地质体CO2地质封存潜力;然后，基于成本最低目标函数及改进节约里程法，开展了 CO2地质封存源汇匹配研究，并优化了其管网设计;最后，基于3步走思路，提出了 CCS源汇管网规划设计思路的系统建议。研究结果表明:燃煤电厂年平均CO2排放量为0。588亿t，深部不可采煤层、残留煤体及采空区内CO2地质封存总潜力分别为7。620 0亿、0。051 7亿、0。8246亿t，可分别封存CO2 12。97 a、0。088 a及1。40 a;10 a周期内，深部不可采煤层可封存CO2 5。876亿t，累计规划管道217。0960 km，需要资金373亿美元;1。45 a周期内，生产矿井及关闭矿井可封存CO2 0。852亿t，累计规划管道464。516 1 km，需要资金73。6亿美元;基于改进节约里程法，CCS源汇匹配各地质封存汇点累计节约里程266。612 7 km，累计节约成本11。21亿美元，分别占管道运输总里程、总成本的57。40％、79。95％;基于3步走思路，可分阶段、分区域实现淮南煤田各CO2排放源及CO2封存汇的全线贯通，可实现CO2的全部运输及地质封存。

    碳捕集、利用与封存(CCUS)源汇匹配模型CO2地质封存节约里程法深部不可采煤层淮南煤田

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