“中國煤炭學會成立60周年”特刊_中國煤炭行業知識服務平臺

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“中國煤炭學會成立60周年”特刊

來源：《煤炭學報》2022年第1期

“中國煤炭學會成立60周年”特刊

行業視野: 高端智庫
類別; 223個
關鍵詞; 253位
專家; 45篇
論文; 36217IP
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《煤炭學報》2022年第1期封面

作者(Author)：《煤炭學報》

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煤炭學報

2022年第01期

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《煤炭學報》2022年第1期目次

作者(Author)：《煤炭學報》

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煤炭學報

2022年第01期

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雙碳背景下煤炭安全區間與綠色低碳技術路徑

作者(Author)：劉峰, 郭林峰, 趙路正

摘要：煤炭是我國的主體能源和重要原料，為中華民族偉大復興做出了不可磨滅的歷史貢獻，在今后較長時期內，特別是推動我國能源轉型發展中還將發揮不可或缺的兜底保障作用。作為“雙碳”目標的主戰場，能源產業的減碳、降碳是我國“雙碳”工作的重點方向。由于我國以煤為主的能源稟賦現狀，在保障能源安全的基礎上，降低煤炭消費總量及其消費過程中的碳排放強度是實現“雙碳”目標的必然選擇。當前，“雙碳”目標已對煤炭行業整體技術布局和攻關方向提出了全新的要求，煤炭行業比過去任何時候都更加需要科技創新，需要用系統思維謀劃、從多個方面統籌未來煤炭科技發展路徑，全面推動能源安全新戰略向縱深發展。以科學定“量”、綠色提“質”、創新領“路”為綱，探索推進煤炭消費轉型升級的技術路徑。闡述了開展煤炭安全區間研究的現實緊迫性，分析安全區間上下限影響因素，提出煤炭安全區間需要研究的科學命題；結合世界主要煤炭生產消費國家的綠色低碳科技發展布局和國內低碳科技發展動態，總結了新中國成立以來煤炭綠色低碳科技發展歷程，闡述了煤炭工業開拓前進、發展改革、潔凈煤技術框架建立、煤炭清潔高效利用、煤炭高質量發展等5個階段推動綠色低碳發展取得的理論、技術和工業應用等方面的進展，提出了雙碳背景下我國煤炭科技創新發展存在的短板與科技攻關需求；圍繞技術升級、低碳融合、顛覆突破、負碳固碳等4種類型，提出了智能綠色開采、清潔低碳利用、煤礦瓦斯抽采利用、礦區生態修復+碳匯、礦井空間開發利用、綠氫（電）與煤炭轉化融合、煤與生物質/廢棄物協同利用、地熱資源利用、井下流態化開采與轉化一體化、煤基高能燃料合成、先進煤基碳素材料制備、深部原位CO2與CH4制氫、煤礦采空區/殘采區/關閉礦井封存CO2、CO2驅油驅氣、CO2電化學催化轉化捕集、CO2礦化利用等綠色低碳科技創新攻關方向，為新形勢下煤炭綠色低碳轉型發展相關科技政策的制定提供決策參考，對引導煤炭行業順應能源革命新形勢、滿足行業高質量發展新要求、抓住世界經濟和能源格局調整新機遇具有重要意義。

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煤炭學報

2022年第01期

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無煤柱開采圍巖控制技術及應用

作者(Author)：康紅普, 張曉, 王東攀, 田錦州, 伊鐘玉, 蔣威

摘要：我國煤礦無煤柱開采技術研究與應用已有60多年。綜合分析了沿空留巷、沿空掘巷、跨巷開采及采空區布置巷道等無煤柱開采方法及適用條件、圍巖控制取得的研究成果。在沿空留巷方面的主要內容為：不同開采系統的沿空留巷類型、圍巖變形與破壞特征；沿空留巷結構力學模型及圍巖與支護作用關系；沿空留巷巷內基本支護、巷內加強支護、巷旁支護形式及支護性能；爆破與水力壓裂圍巖卸壓機理及技術；沿空留巷斷面優化及維護時間控制；沿空留巷支護設計原則及沿空留巷安全技術。在沿空掘巷方面，論述沿空掘巷的類型及小煤柱尺寸設計方法，分析沿空掘巷圍巖結構特征、圍巖變形的主要影響因素及沿空掘巷圍巖控制技術。介紹跨巷無煤柱開采的類型，分析巷道與采煤工作面底板的垂直距離、工作面邊界至巷道的水平距離等參數對跨采巷道圍巖變形的影響。論述在采空區布置巷道的方式：在采空區形成巷道和掘進巷道，分析采空區巷道的應力環境及施工存在的難點。介紹陜西何家塔煤礦支卸組合泵充混凝土支柱沿空留巷、山西野川煤礦泵充鋼筋混凝土墻與水平長鉆孔水力壓裂卸壓沿空留巷圍巖控制2個應用實例，分析沿空留巷圍巖變形控制效果。最后，提出無煤柱開采方法及圍巖控制技術的改進意見與發展方向。

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煤炭學報

2022年第01期

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“雙碳”目標下煤炭開采擾動空間CO2地下封存途徑與技術難題探索

作者(Author)：王雙明, 申艷軍, 孫強, 劉浪, 師慶民, 朱夢博, 張波, 崔世東

摘要：煤炭作為我國主體能源地位短期內難以改變，但煤炭工業發展面臨著“碳達峰，碳中和”目標的新挑戰，積極推動煤炭資源綠色開采與低碳利用，充分發揮煤炭安全供給的兜底作用，是保障國家能源安全的重大現實需求。而CO2排放是煤炭工業可持續發展面臨的最大制約，探索大規模、低成本CO2封存技術是煤炭資源低碳化利用必須面對及破解的難題。在對煤層自然封存CO2和CO2氣藏賦存地質條件研究基礎上，探討和展望利用煤炭開采、地下氣化及原位熱解等形成的擾動空間進行CO2地下封存的技術途徑，并明確了實現CO2地下高效封存的必備條件：① 煤層上部存在不受開采擾動影響的地質密閉層是實現煤礦擾動空間CO2封存的先決要求；② 構建功能性充填空間是實現CO2地下封存的核心工作；③ 由功能性充填體圍限的碎裂巖體、氣化煤灰及熱解半焦等封存載體物性特征是影響CO2封存量及封存效果的重要因素。據此，剖析了進行CO2地下封存亟待解決的技術難題：① 實現CO2地下封存的地質條件及評價方法；② 構建CO2封存空間的材料與工程技術；③ 煤炭開采、氣化及熱解擾動范圍探測與CO2封存潛力評價；④ CO2充注與封存效果監測及評估。在此基礎上，針對煤炭開采、地下氣化及原位熱解過程中形成的擾動空間特點，分別提出了煤層采空區碎裂巖體、煤地下氣化灰渣及碎裂巖體、煤原位熱解半焦進行CO2地下封存的實現途徑。

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煤炭學報

2022年第01期

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智能化煤礦數據模型及復雜巨系統耦合技術體系

作者(Author)：王國法, 任懷偉, 趙國瑞, 鞏師鑫, 杜毅博, 薛忠新, 龐義輝, 張瀟

摘要：煤礦井下同步運行著通信、傳感、控制等大小上百個子系統，形成了越來越復雜的智能化巨系統。針對整個礦井智能化巨系統缺乏統一數據模型、傳感器數據不完備、跨系統數據融合等難題，提出統一的多源異構數據融合處理方法——基于“分級抽取-關聯分析-虛實映射”的數據邏輯模型，構建了完整的煤礦井下跨系統全時空信息數字感知體系，形成集井下現場生產狀態、采掘空間信息、煤機裝備狀態、風險信息等多參量、多尺度、全時空特性的數據感知方案；基于煤礦多源異構關系數據的信息“實體”和虛實映射機理，提出基于知識需求模型的信息實體主動匹配、推送策略與自動更新機制，解決數據實時連接及迭代更新難題；提出基于“ABCD”（即人工智能（Artificial Intelligence）、區塊鏈（Blockchain）、云計算（Cloud computing）、大數據（Big Data））的智能化煤礦系統耦合技術，以煤礦安全保障系統耦合為例闡述了復雜巨系統數據交互、融合過程；建立了智能化煤礦數據標準體系；給出了煤礦復雜巨系統的統一數據模型及決策機制的理論和方法，建立了滿足多目標決策下的智能化煤礦系統安全、高效、穩定運行體系。相關技術在陜煤張家峁煤礦應用，突破了多源異構系統的一體化集成技術，建成了全礦井跨域融合智能綜合管控平臺，構建了全時空信息感知及實時互聯機制，打通多系統、多層面、多部門的業務數據壁壘，實現全礦井58個在用子系統和34個新建子系統的數據融合和運行決策優化。

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煤炭學報

2022年第01期

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智能采運機組自主定位原理與技術

作者(Author)：葛世榮, 王世佳, 曹波, 王世博, 呂嘉晨

摘要：智采工作面裝備運行的2個核心問題是控制工作面開采裝備在煤層中自適應截割、保持采運機組在連續推進過程中的直線度。解決這2個問題必須實時獲取采煤機在工作面空間的準確定位信息。通過對比分析國內外采煤機定位系統的技術原理和硬件架構，發現開發采煤機定位誤差消減算法是在井下GPS拒止環境下保證采煤機長時定位精度的關鍵途徑。根據采煤機定位原理可知，采煤機定位誤差主要來源于慣性導航安裝偏差和慣性導航系統隨機誤差。慣性導航安裝偏差是確定性誤差，采用基于兩點法的確定性偏差補償算法可使定位誤差減小99.12%。針對采煤機運行狀態的非完整性約束特點，基于采煤機運動學模型的閉合路徑優化算法和動態零速校正算法分別使采煤機定位誤差降低了50%和30%。采用信息濾波模型將閉合路徑優化算法和動態零速校正算法進一步融合，抑制了慣性導航系統航向角的漂移，抑制了慣性導航系統航向角的漂移。利用UWB基站群自主遷移方法實現了采煤機在工作面端頭定位，采用VB-UKF算法平滑采煤機定位過程中時變的測量噪聲，增加了運動軌跡的平滑性，使得IMU/UWB緊融合的定位軌跡更加精確，為慣性導航系統提供校準的基準?；诓擅簷C定位軌跡的刮板輸送機軌跡檢測方法實現了刮板輸送機形狀在線監測，為綜采工作面彎曲度自動化檢測和校直提供理論基礎和試驗數據。

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煤炭學報

2022年第01期

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圖像識別智能放煤技術原理與應用

作者(Author)：王家臣, 潘衛東, 張國英, 楊勝利, 楊克虎, 李良暉

摘要：煤炭智能開采是煤炭行業高質量發展的必由之路，放頂煤工作面的智能化滯后于綜采工作面。智能放煤是實現智能放頂煤開采的關鍵核心技術，低照度、小空間、高粉塵、煤矸疊壓、聲振信號干擾、夾矸誤識別等問題嚴重制約智能放煤技術開發。在探索嘗試圖像、聲音、振動等多種煤矸識別技術的基礎上，提出了圖像識別智能放煤技術。精準快速識別混矸率與適應惡劣環境是圖像識別智能放煤需要攻克的主要技術難題。針對混矸率識別問題，將混矸率細化為投影面積混矸率、表面體積混矸率、內部體積混矸率。建立了輕量級的放頂煤工作面矸石識別及邊界測量模型，實現了投影面積混矸率的精準快速識別。提出了快速寫意重建和精準重建等2種煤矸塊體三維重建方法，研究了煤矸塊體三維形態特征與二維形態特征關系，揭示了后部刮板輸送機上煤矸塊體堆積特征。在此基礎上，提出了“由表及里”的混矸率高精度預測2步走策略，以實現透明化煤流，達到混矸率高精度測量的目的。針對低照度、高粉塵等惡劣環境適應問題，提出了立體視覺照度智能監測與自適應調節方法，為圖像采集實時提供最優照度環境?；谌梭w仿生學以及邊緣AI技術開發了智能圖像采集系統，提出了基于頻域先驗的單通道Retinex去粉塵算法以及空頻域聯合強化去粉塵算法，為圖像識別持續提供高質量圖像。形成了“三位一體”夾矸智能識別技術，對放煤過程中可能出現的夾矸進行了精準識別，減少了由于夾矸放出而引發的誤識別、誤操作。圖像識別智能放煤技術可以提高放煤工序的智能化水平，提高資源回收率、降低含矸率，保證礦井安全生產，研究成果的科學應用將有助于高質量實現智能化放頂煤開采。

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煤炭學報

2022年第01期

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