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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

    O2/Ar预热处理和K原子对预热焦炭燃烧机理的影响机制

    张雷王兴益孙锐王卓智...
    3985-3992页
    查看更多>>摘要：煤粉预热燃烧技术和催化燃烧技术可在保证预热焦炭高燃烧效率的同时降低温室气体及氮氧化物的排放。采用原子偶极矩校正的Hirshfeld(ADCH)和静电势(ESP)方法深入揭示O2/Ar预热处理和K原子对预热焦炭(SC-Ar和SC-K-O2Ar)结构特性的影响，并通过密度泛函理论(DFT)探究SC-Ar和SC-K-O2Ar的燃烧机理。结果表明，焦炭内K和酚官能团的存在有效改变了SC-Ar和SC-K-O2Ar的ADCH和ESP特性，其中，C6、C7、C8 和C9 的ADCH电荷分别由0。18e、0。03e、-0。25e和-0。01e变为-0。41e、0。01e、0。11e和-0。16e。在ADCH有色图中，由于O原子和K原子对电子的吸附能力显著强于C原子，所以，羟基中的H原子和K原子的正电荷特性更显著。K原子的ADCH电荷为 0。68e，—OH中的H原子的ADCH电荷为 0。34e。由所构建的焦炭燃烧路径可知，SC-K-O2Ar和SC-Ar的燃烧本质为焦炭内芳香环的断裂及重组。在SC-K-O2Ar的燃烧过程中，主要存在2条反应路径(Path 1和Path 2)。其中Path 1的决速步为IM5(TS6→)IM6，能垒为325。01 kJ/mol，略低于Path 2中决速步(IM2′(TS3′→)IM3′)的能垒(360。98 kJ/mol)，说明SC-K-O2Ar的燃烧主要遵循反应路径Path 1。SC-Ar的燃烧路径亦有 2条(Path 3和Path 4)，Path 3的决速步为R(TS1→)IM1，能垒为430。34 kJ/mol，Path 4的决速步为R(TS1′→)IM1′，能垒为 425。09 kJ/mol，略低于Path 3的决速步能垒，说明SC-Ar的燃烧主要遵循路径Path 4。Path 4的决速步能垒低于Path 1，因此，SC-K-O2Ar的燃烧比SC-Ar更易发生，说明O2/Ar预热处理和K原子可有效促进预热焦炭的燃烧。

    焦炭燃烧O2/Ar预热处理密度泛函理论

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    污泥燃烧过程中Pb迁移特性研究及机理

    史一林王彦霖乔晓磊贾里...
    3993-4005页
    查看更多>>摘要：污泥在燃烧过程中Pb污染排放问题一直受到人们广泛关注。通过试验研究和模拟计算相结合的方法，借助电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)、比表面及孔隙度分析仪(BET)和X射线衍射(XRD)等试验测试方法分析了污泥燃烧过程中Pb的迁移转化特性，探讨了添加CaO、水分和酸性气体等因素对Pb挥发和固相富集的影响，结合密度泛函理论揭示了PbCl2 分子在不同表面吸附的活性强弱。试验结果表明，污泥在 900℃燃烧后，Pb残留率增加到 61。37%，主要是受熔融作用的影响。在燃烧温度为700～900℃时，添加4%CaO后不利于Pb在固相产物中的富集，而在1000℃高温下，添加 4%CaO后Pb在固相产物中的残留率提高了 7。82%。当污泥含水率为 20%时，Pb残留率与燃烧干污泥相比减少了 28。43%;酸性气体的存在有利于Pb的固定，但其促进作用随体积分数的变化不一致。CO2 对Pb的固定有明显的促进作用，体积分数越大越有利于Pb的富集，当模拟烟气中通入30%CO2 后，Pb的残留率提高了23。37%;而SO2 对Pb的固定有微弱的促进作用，且随着SO2 体积分数的增大，Pb的残留率先增大后减小，在通有 0。15%SO2 的燃烧工况中，Pb残留率增大程度最佳，仅为 4。82%。负载 4%CaO的污泥分别在 20%H2O/20O2/80N2、20CO2/20O2/60N2 和 0。15CO2/20O2/79。85N2 的工况下燃烧后Pb的残留率分别增大了-3。61%、8。77%和 7。65%。模拟计算表明，PbCl2 分子在洁净CaO(001)表面吸附后，Pb原子和Osurf原子发生轨道杂化作用，而在预吸附有CO2、SO2 和H2O的CaO(001)表面上，PbCl2 分子的Pb原子会和OH、OC和OS原子发生轨道杂化，这使得在预吸附有CO2、SO2 和H2O的CaO(001)表面上PbCl2 分子的吸附能较洁净表面相比分别增大了 90。069、-13。458和-55。836 kJ/mol。综上所述，控制燃烧温度和添加适量的CaO可以有效提高Pb的残留率，水分存在会抑制Pb的固定，而CO2 和SO2 气氛有利于Pb在固相产物中的富集。

    污泥含水率酸性气体PbCaODFTPbCl2

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    负载腐植酸生物炭对矿区土壤淋溶液中Mn2+吸附性能的影响

    代泽宇周剑林刘伟银秦平...
    4006-4018页
    查看更多>>摘要：利用玉米秸秆基生物炭(CSB)负载腐植酸制备腐植酸改性生物炭(CSB-HA)，用于吸附矿区土壤淋溶液中Mn2+并分析其吸附特性。借助SEM、BET、XRD、XPS和FT-IR等方法对制备得到的样品进行表征分析，CSB-HA比表面积为 7。911 m2/g，孔隙以介孔居多。优良的孔隙结构提供大量吸附点位，并促进与污染物的接触，使吸附性能提升。CSB-HA表面富含C=O、O=C—O和—COOH等含氧官能团，其中氧原子能与重金属离子进行络合配位形成配位键，从而去除Mn2+。CSB-HA对Mn2+的最大吸附量为 21。493 mg/g，准一级动力学模型、准二级动力学模型、Lang-muir等温式和Temkin等温式能较好拟合吸附过程，Temkin常数b＜1 kJ/mol，能证明吸附过程存在物理吸附。准二级动力学模型和Langmuir等温式拟合度更高且更接近实际检测值，故吸附过程为单分子层吸附，受物理吸附和化学吸附共同作用，且化学吸附占主导地位。因此含氧官能团种类和质量分数对CSB-HA吸附Mn2+产生重要影响。由液膜扩散模型和颗粒内扩散模型分析扩散过程，液膜扩散模型拟合线与纵轴截距较小，因此该过程不是控速阶段。颗粒内扩散模型可拟合为膜扩散阶段(0～60 min)和颗粒内扩散阶段(60～240 min)，后者吸附速率明显降低(kid1=1。159＞kid2=0。287)，且拟合线均不通过原点，故颗粒内扩散阶段是吸附过程的控速关键阶段。热力学模拟中，分离系数RL均在 0。4～0。6，ΔH=15。41 kJ/mol＞0，且ΔG均为负数并随温度升高而减小，表明吸附过程是可逆且自发吸热的，升温能促进吸附反应进行。ΔS=49。90 J/(mol·K)＞0，证明吸附过程中固液界面随机性增加。模拟淋溶液吸附实验表明CSB-HA吸附Mn2+效果较好且对淋溶液pH有调节作用。

    碳材料腐植酸尾矿土吸附模型扩散模型

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    基于多传感融合的巷道三维空间映射

    刘峰王宏伟刘宇
    4019-4026页
    查看更多>>摘要：针对我国煤矿掘进工作面智能感知能力不足的问题，提出了一种基于多传感融合的煤矿巷道三维空间映射方法。该方法利用激光雷达等 3D传感器预览煤矿巷道环境信息，并构建实时自主映射模型，为大型煤机装备提供空间感知信息。基于姿态感知理论的多传感融合技术，对扩展卡尔曼滤波器算法进行优化，通过局部误差状态滤波估计和全局状态迭代估计，提出了一种基于距离残差的空间映射方法，实现了在几何退化的巷道环境下全局地图的快速更新和映射的高精度。其主要贡献在于将多传感器数据进行融合，构建出高精度的地下三维地图，并提高了巷道环境的智能感知能力和自主操作水平。首先，采用先进的激光雷达(LiDAR)传感器获取巷道内部的点云数据，提取点云特征，并建立帧间特征映射模型，从而构建出厘米级别的地下三维地图。同时，通过迭代误差状态的卡尔曼滤波器实现激光雷达与惯性导航的数据融合，提高了系统的鲁棒性，确保了地下三维地图的准确性和稳定性。此外，还考虑了井下粉尘和水雾等因素对巷道三维空间映射精度的影响，优化卡尔曼滤波增益调节激光雷达里程计权重，增强了低质量浓度粉尘条件下三维空间映射的环境适应性。实验结果表明，相较于LeGO-LOAM和LINS，笔者提出的三维空间映射方法在轨迹估计准确度、映射地图的点云数量以及点云密度等方面均表现更优。笔者所提出的方法可用于高精度、快速更新三维地图的自主掘进装备，提高煤矿掘进工作面的智能化水平，为巷道环境的智能化感知和自主作业提供了数据支持。

    三维空间映射巷道智能感知扩展卡尔曼滤波点云地图

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    煤矿井下图像的双分支耦合Transformer网络增强方法

    程健宋泽龙李昊马永壮...
    4027-4037页
    查看更多>>摘要：受煤矿井下光源少、光照不均匀等因素影响，井下采集到的图像存在照度低、呈现大量暗区、细节信息模糊或缺失、过暗产生噪声等问题。现有图像增强方法在进行低照度图像增强时容易出现色彩失真、细节信息丢失等缺点，另外深度学习低照度图像增强方法在一定程度上解决了低照度图像亮度增强的问题，但其模型泛化能力较差，在实际煤矿井下场景应用效果不佳。针对上述问题，利用Transformer本身泛化能力强的优势，提出一种基于Transformer模型的低照度图像增强算法。融合Swin v2模块与卷积模块，构建煤矿井下低照度图像的乘法图和加法图，并与原图像进行叠加拟合，以解决细节信息模糊或缺失、过暗产生噪声的问题。同时采用多尺度模块的注意力机制对叠加拟合后的图像进行色彩处理，以解决图像亮度提升有限、存在大量暗区以及色彩失真的问题。经实验表明，相较于LIME、Zero-DCE、RetiNexNet、MBLLEN、KIND算法，本文算法在客观质量指标峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)上的表现，分别提高了34。76%、55。73%，47。32%、52。76%，22。52%、25。7%，19。615%、12。285%，5。81%、2。625%。同时定性分析结果表明该方法能够对煤矿井下低照度图像进行显著增强，图像亮度达到可视范围，相比其他方法，色彩更加真实，图像细节信息更为清晰。说明本文提出的算法在图像噪声程度、色彩失真程度、对比度、结构相似度以及亮度等方面均具有良好的性能，整体相对较优。

    低照度图像图像增强Transformer模型煤矿井下

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    基于蓝图分离卷积的轻量化矿井图像超分辨率重建方法

    寇旗旗程志威程德强陈杰...
    4038-4050页
    查看更多>>摘要：煤矿井下复杂受限空间中，人造光源照明不均匀、工作面尘雾浓度大及复杂电磁干扰等环境因素都会严重影响井下监控视频的高清成像。针对受复杂环境影响下的矿井图像出现分辨率较低、模糊不清的问题以及目前图像超分辨率重建方法多以牺牲网络深度和宽度为代价来提高图像重建效果，从而导致算法的复杂度大幅增加、网络模型的内存占用率变大、难以应用到实际边缘移动设备中的问题，提出了一种基于蓝图分离卷积的轻量化矿井图像超分辨率重建方法。首先，该方法使用高效率的蓝图分离卷积替换残差块中的标准卷积，设计出一种轻量残差注意力模块，接着引入坐标注意力机制并添加跳跃连接对残差块进行改进，使模型保持较低参数量和计算量的同时也具备良好的特征提取能力。其次设计了一种增强层次特征融合模块，对网络中的不同层次特征以先局部再全局的方式融合，进一步促进网络中的信息流动，增强模型的特征利用率。最后在网络末端添加像素注意力机制，用于增强网络对信息特征的关注度，提高模型的特征表达能力，为图像重建模块提供更丰富的细节特征。实验结果表明，基于蓝图分离卷积的轻量化超分辨率重建网络所重建后的图像质量不仅在客观指标和视觉感受上均优于其他对比算法，而且能够在模型性能和复杂度之间取得更好的权衡。当缩放因子为 4时，相比于轻量级算法AWSRN-M，参数量相当的情况下，在煤矿井下测试集上客观指标PSNR平均值提升了 0。177 2 dB，SSIM平均值提升了 0。010 7，浮点运算量减少了 66。9%。结果证明了所提方法可以有效提取不同层次的细节特征信息，实现浅层特征和深层特征的深度融合，且更加高效地重建出纹理细节清晰的高分辨率图像。

    煤矿井下图像超分辨率重建注意力机制特征融合轻量化

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    《煤炭学报》征稿简则

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