煤炭工程

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1. 煤矿岩巷TBM快速掘进研究进展与展望

严红, 吴林, 李桂臣, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 1-7. doi: 10.11799/ce202501001

摘要（243）

PDF（mobile）（2572KB）（181）

基于TBM在岩巷掘进中的显著优势，分析了我国煤矿岩巷TBM发展阶段分类及总体特点，归纳了2015—2024年煤矿岩巷TBM应用特征，包括主要应用省份、岩巷类型、刀盘直径和生产集团；分别从超前探测和预测预报技术、矿井生产地质条件适应性技术和巷道围岩稳定性控制技术三个方面分析了煤矿岩巷TBM掘进技术现状；最后从深部岩巷围岩稳定性控制、超前探测和掘进参数、装备构件适应性和快速组装工艺三个方面对煤矿TBM后续研究提出展望，对于煤矿TBM设计和应用具有一定的参考价值。

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2. 我国智能浮选核心感知技术研究与应用进展

于跃先, 刘帆, 石伟, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 8-17. doi: 10.11799/ce202501002

摘要（115）

PDF（mobile）（4375KB）（80）

近几年，随着相关政策的出台以及传统产业数字化转型，我国智能矿山建设步伐明显加快。由于其特殊性，智能浮选是矿物加工智能化中的难点。文章从选煤和选矿两个维度，按照智能控制程度对现有浮选技术进行梳理，重点阐述了当前智能浮选核心感知技术，并列举了工业应用实例。分析认为，围绕智能浮选的研究集中在智能感知技术和智能决策系统的开发。工业应用表明，智能浮选可实现相关操作参数的自动控制，可在一定程度上稳定产率和产品指标。但整体建设仍处在初级阶段，有关智能浮选技术的感知精度、时效性、抗干扰性、环境适用性等方面仍有较大提升空间，新型高精度矿浆品位(灰分)测量技术亟待开发。受限于智能感知技术的精度，大规模推广应用仍有待进一步发展。

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3. 石拉乌素特大型立井矿井创新设计综述

王正超, 王浩, 宋国忠

煤炭工程 2025, 57 (1): 18-22. doi: 10.11799/ce202501003

摘要（70）

PDF（mobile）（1202KB）（40）

为了解决石拉乌素矿井煤层埋藏深、油气煤炭共存、白垩系地层岩性较差且含水造成井筒施工难度大、地压大、煤层易自燃、生态脆弱环保压力大等诸多设计难题，提出“井田东部区域先采煤后采气，西部区域先采气后采煤”的统筹开发思路，同时采用优选工业场地位置和井筒布置、立井多水平开拓多煤层、创新井筒冻结技术、优选首采盘区和首采煤层、建立可靠灾防体系、矸石零排放等设计理念和方法。矿井建成投产运行表明，采取相应的措施后，立井开拓建设智能化、信息化、绿色、安全的现代化特大型矿井是可行的，可以为类似矿井设计和建设提供借鉴。

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4. 基于精细地质建模的开采沉陷预计算法优化与应用研究

尹波, 彭雷祥, 王正超, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 23-28. doi: 10.11799/ce202501004

摘要（78）

PDF（mobile）（1923KB）（34）

针对现有开采预计软件计算模型与实际地质条件存在差异、无法预计开采块段内部厚度和起伏变化引起的不均匀沉陷的问题，提出了“先搭建骨架、后细部插值”的地质模型分级分步建模方法，并针对井下各开采微分单元煤厚、倾角等差异特点，对传统概率积分算法和公式进行了优化。在此基础上，开发了开采沉陷预计软件，并以赵楼煤矿5301工作面为工程实例，就现有算法和优化算法进行了对比，分析表明，优化后的概率积分法预计算法可以反映煤厚等差异引起的不均匀沉陷等问题，预计精度得到了提升。

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5. 高回填土排土场光伏支架及基础选型分析

赵捷, 商长征, 杨景龙, 侯现乐

煤炭工程 2025, 57 (1): 29-34. doi: 10.11799/ce202501005

摘要（52）

PDF（mobile）（1286KB）（23）

针对高回填土排土场建设光伏电站后的沉降变形难题，基于山西平朔矿区排土场农光互补光伏发电项目，分析沉降变形对光伏支架及基础的影响，并结合场地回填土情况，对光伏支架及基础选型、经济性等方面进行了研究分析，为高回填土排土场光伏支架及基础设计提供了解决方案。技术经济比选结果表明：高回填土排土场建设光伏电站，光伏支架宜采用固定光伏支架，光伏阵列宜采用短阵列，根据回填的时间长短选择光伏支架基础型式，并注重光伏电站建成后的变形观测。

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6. 组装式筒仓仓顶结构支撑平台的设计与施工

王博

煤炭工程 2025, 57 (1): 35-41. doi: 10.11799/ce202501006

摘要（49）

PDF（mobile）（1828KB）（41）

筒仓仓顶结构施工是筒仓工程的难点及关键环节。针对筒仓仓顶结构施工方法多样、各支撑体系不能通用、经济性差等问题，设计了一种组装式筒仓仓顶支撑平台，可以适合多种仓型仓顶结构施工的支撑体系。工程实践表明，该支撑体系构造简单，平台桁架通过将标准节拼接不同长度的平台桁架，以满足不同直径筒仓仓顶结构施工的需要|中心柱采用分段式设计，承插对接、螺栓连接，将标准节拼接成不同高度的中心柱，以满足不同高度仓顶结构施工的需要。该体系采用组装式，具有总重轻、可周转、安全经济、施工快速等优势。

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7. 遗留煤柱扰动下薄间距动压巷道压裂卸压护巷技术研究

陈学亚, 张宁波, 刘立明, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 42-51. doi: 10.11799/ce202501007

摘要（75）

PDF（mobile）（5197KB）（47）

针对遗留煤柱扰动与薄间距岩层条件下动压巷道高应力承载引发的大变形难题，以黄家沟煤矿10102运输平巷为工程背景，建立了遗留煤柱-多状态薄层间岩层作用下的底板应力传递模型，阐述了目标巷道内不同压裂角下应力转移与煤体滑移特征，确定了基于应力源头和传递路径控制的压裂参数，并在现场进行压裂切顶卸压。研究表明：遗留煤柱对底板影响以垂直应力为主，其增压在采空区裂隙岩体劣化承载与碎胀岩体阻隔传载效应下形成了8+9煤底板施载区，并对10煤回采巷道产生附加应力，确定了应力集中边界线敏感角。层间岩层压裂弱化改善了切顶线下方应力环境，降低了遗留煤柱承载与采动应力向10煤煤柱传递程度，确定了等效压裂弱化宽度7.5 m。切顶角45°压裂对应层间岩层水平压裂距离12.5 m，目标巷道围岩的垂直应力、变形量及煤柱滑移程度达到最小。在现场以45°压裂角实施压裂后，压裂缝网贯通发育，有效实现了预裂切顶。顶底板与两帮变形量较常规条件分别下降了60.1%和65.5%，提高了围岩稳定性，保障了工作面高产高效。

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8. 浅埋极近距离采空区下巷道布置及支护研究

白心愿, 高登彦, 陈建华

煤炭工程 2025, 57 (1): 52-59. doi: 10.11799/ce202501008

摘要（51）

PDF（mobile）（4116KB）（26）

针对浅埋极近距离采空区下长距离巷道掘进支护难题，选取活鸡兔井1-2煤层复合区1-2下205回风巷的掘进为研究对象，采用数值计算、理论分析和工程实践相结合的方法，对极近距离条件下合理的层间距及支护参数的确定进行了分析。研究表明：基于FLAC3D数值模拟对采空区下长距离巷道布置及支护结构进行模拟计算，对比分析了不同煤柱宽度、层间距及支护方式下巷道围岩变形情况及应力分布状态，考虑到安全系数确定巷道内错距为21 m|当层间距较小时，锚杆锚索支护效果差，掘进期间顶板处于拉伸破坏状态，顶板控制难度大，分析得出合理的层间距应大于3 m；现有支护条件下，巷道顶煤厚度为3.5 m时巷道顶底板位移变化较小，且不需要架棚。理论计算得出上分层对底板最大破坏深度为2.02 m，且当巷道顶煤厚度为3.5 m时，支护强度校核满足要求。通过现场工程应用及围岩变形实测，当顶煤厚度为3.5 m时，采用“锚杆-锚索-喷浆”联合支护方式，巷道顶底板位移变化较小，顶板最大下沉量为20 mm，顶板控制效果良好，巷道未发生大范围顶板冒落或帮部片帮现象，验证了巷道布置及支护方案的合理性。

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9. 深埋煤层留底煤开采巷道底鼓显现机理及其防治研究

田晓兵, 邓辉, 谢福星, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 60-70. doi: 10.11799/ce202501009

摘要（49）

PDF（mobile）（1936KB）（16）

为探究留设底煤开采工作面内巷道底鼓的发生机理及相应的围岩控制技术，以胡家河煤矿402104轨道平巷为工程背景，通过现场矿压监测、理论计算分析、数值模拟研究和现场工业性试验相结合的方法对其进行了系统的研究，结果表明：留设底煤厚度的增加将会导致拱脚位置的水平和垂向偏移量均呈远离巷道的趋势，而留设底煤粘聚力的增加则会导致拱脚位置水平偏移量呈靠近巷道的趋势，垂向偏移量呈远离巷道的趋势|随着拱脚位置逐渐远离巷道，底板内煤岩层发生塑性变形破坏的范围增大，从而导致巷道两帮和底板变形量的增加|通过施打底角斜锚索和锚杆可以控制底煤水平方向运移和其抗剪能力，同时施打底板锚杆或短锚索可以控制底煤垂向方向运移和其强度值。现场工业性试验期间提出了具体的围岩控制方案，围岩整体控制效果较好，整个巷道服务期间其底鼓量最大值不超过0.5 m。

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10. 高水材料在邻位注浆充填中的研究与应用

赵文华, 刘鹏亮, 于健浩

煤炭工程 2025, 57 (1): 71-77. doi: 10.11799/ce202501010

摘要（48）

PDF（mobile）（2067KB）（11）

为解决钻场硐室破坏窄煤柱完整性、充填开采成本高、施工工艺复杂、充填体强度达不到现场要求等问题，研究了高水材料浆液的高流动性和早强速凝特性，并通过实验室物理力学性质测定试验，获取了高水材料的各养护龄期下抗压强度、流动度和凝结时间等宏观工作性能，结果表明：选取高水材料水固比为2∶1，其配比在28 d时充填体强度可达6.3 MPa，料浆扩展度为461.5 mm，凝结时间接近10 min。并以三元福达矿15202工作面钻场硐室充填为研究背景，分别从注浆材料的选取、注浆工艺、现场应用三个方面对垮落区邻位注浆可行性进行了研究，最终采用高水材料对15202工作面钻场硐室垮落区进行邻位注浆，现场应用证明，高水材料邻位注浆工艺可为采空区注浆加固设计思路和施工提供有效依据，保证窄煤柱的稳定性和安全性。

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11. 粉煤灰-煤矸石膏体材料特性及采空区充填技术分析

董海清, 李亚斌, 郭冬梅, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 77-82. doi: 10.11799/ce202501011

摘要（61）

PDF（mobile）（2391KB）（19）

为有效减少煤矿采空区地面塌陷以及地表裂缝，同时大面积综合利用煤矸石和燃煤电厂的粉煤灰，以棋盘井矿区的煤矿和燃煤电厂为试验对象，通过不同材料制备试块进行研究，开发了基于棋盘井矿区粉煤灰与煤矸石为基料的煤矿采空区充填材料，提出了煤矿综采面采空区与留巷巷旁充填技术与实施工艺。结果表明：棋盘井及周边地区拥有大量煤矸石和粉煤灰，其成分利于制备充填材料，制备了利用棋盘井的煤矸石和粉煤灰为基础原料的充填材料，其强度在8～15 MPa之间，能够满足不同充填要求，且煤基固废综合利用量达到80%以上。采空区利用低强度充填体、沿空留巷巷旁采用高强度充填体，有利于节约成本，实现快速充填，实现了棋盘井矿区粉煤灰与煤矸石等煤基固废全部消纳。

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12. 近距离煤层上行开采覆岩裂隙发育范围与安全评价研究

薛峰, 王凯, 袁啸, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 83-89. doi: 10.11799/ce202501012

摘要（66）

PDF（mobile）（3643KB）（21）

为研究近距离煤层上行开采安全可行性问题，以白庄煤矿7、8煤层为研究对象，通过理论分析、FLAC3D数值模拟以及工程实测，研究下部8煤层采动后覆岩导水裂隙发育范围以及裂隙带内不同层位下覆岩破坏规律。结果表明：理论分析计算及数值模拟验证下煤层工作面回采垮落带发育最大高度、覆岩裂隙带平均高度均小于煤层间距。结合现场实测，综合分析距8煤垂高7.3 m内，为垮落带|垂高7.3～14.4 m，透水量大于20 L/min为严重破裂区|垂高14.4～21.2 m，透水量在10～20 L/min为一般开裂区|垂高21.2～29.6 m，透水量在5～10 L/min为微小开裂区|垂高大于29.6 m，为弯曲下沉带。两煤层相距31.6 m，7煤层处于8煤层开采裂隙带以外，小于微小开裂区注水漏失量5 L/min，7煤层完整性受到损坏较小，因此，7、8煤层采用上行开采是安全、可行的。研究结论可为相关近距离煤层上行开采矿井提供借鉴。

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13. 浅埋高强度综采工作面覆岩破坏高度与实测研究

任辰锋, 孙彬, 张红凯, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 90-97. doi: 10.11799/ce202501013

摘要（70）

PDF（mobile）（6881KB）（44）

为探究黄玉川煤矿12407工作面浅埋高强度综采工作面覆岩破坏高度，选取工作面上方适当位置分别打设采前、采后两个地面钻孔，基于钻孔数据对其覆岩关键层及破坏高度进行理论分析与原位实测，综合考虑多指标因素进而确定覆岩破坏高度。通过钻井冲洗液消耗量及井下电视成像等现场实测方法，监测采前、采后钻孔钻进过程中特征参量变化过程，对覆岩破坏高度进行多指标综合评估，结果表明：12407工作面覆岩主要存在两层关键层，其中埋深88.7～116.5 m位置处细粒砂岩为覆岩主关键层|12407工作面覆岩导水裂隙带发育高度距煤层底板约77 m，与覆岩主关键层位置相近，主关键层对覆岩破坏高度产生抑制作用|对覆岩破坏高度多指标综合分析，可知在浅埋、高强度开采及厚硬基岩等多特殊条件叠加作用下，“两带”经验公式计算裂隙带高度在该工作面条件下适用性一般，综合确定12407工作面导水裂隙带发育高度以实测值77 m为准。

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14. 厚硬煤层定向长钻孔分段压裂增渗技术及应用

秦逢缘, 武文宾, 李良伟, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 98-105. doi: 10.11799/ce202501014

摘要（42）

PDF（mobile）（5070KB）（10）

针对厚硬煤层抽采钻孔影响范围小，抽采纯量低，治理达标时间长等问题，采用顺煤层定向长钻孔分段压裂增渗技术对目标煤体进行物理改性和缝网改造。同时针对硬煤坐封过程中存在的封隔器破损及压裂液漏失难题，在掌握硬煤压裂破碎特性及封隔器力学参数特征的基础上，对其端部进行了主动承压“压环-内楔式”结构改进，优选了厚硬煤层裸眼坐封组合工具串，经实验室打压试验，密封效果良好，满足多次卸压膨胀要求。研发了厚硬煤层分段压裂成套装备及顺层定向长钻孔后退式分段压裂工艺，于山西亚美大宁矿3号煤层进行了2个定向长钻孔、8段压裂试验，累计钻孔深度975 m，累计压入水量596 m3。结果表明：试验区域钻孔瓦斯抽采浓度均在75%以上，采用地面微震监测、孔内瞬变电磁、区域渗水量综合判定压裂实际影响半径为22.5～32 m，DY-1、DY-2钻孔瓦斯抽采纯量平均为1.36 m3/min、1.22 m3/min，压裂后单个钻孔抽采纯量最大提升49%，最小提升16%，平均提升约30%。

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15. 基于CFD的软密封控尘系统气流结构及其除尘性能研究

包永志, 方连鑫, 于岩斌, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 106-112. doi: 10.11799/ce202501015

摘要（37）

PDF（mobile）（4074KB）（12）

针对装车站冲击产尘浓度高，且不易控制的问题，提出一种新型的软密封控尘系统，并通过数值模拟方法探究了新型通风系统下流场风流结构和粉尘质量浓度分布特征并与传统通风系统进行比对。结果表明：通过流场顶部提供上升气流，四周提供具有水平剪切力的诱导旋流的方式可以成功生成作用范围和气流强度可控的涡流场|相比于传统通风系统，软密封控尘系统可以有效降低流场中部区域内的静压值，使流场中部区域与流场外围空间产生较大的压差，对粉尘的轴向捕集距离延长了近1倍，更好地实现对粉尘的长距离捕集|在软密封控尘系统下粉尘浓度由107.14 mg/m3降低至20.81 mg/m3，说明该通风系统能够对无组织排放的粉尘进行有效地捕控。

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16. 近直立特厚煤层岩层破断运移规律研究

刘旭东, 乔浩, 方贤威, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 113-119. doi: 10.11799/ce202501016

摘要（40）

PDF（mobile）（3782KB）（7）

为了研究急倾斜煤层冲击地压灾害致灾机理，通过理论分析与现场实测相结合的方法，建立力学模型研究近直立特厚煤层覆岩破断运移规律。研究结果表明：近直立煤层岩层破断主要集中在直接顶岩层，随工作面开采深度增加，顶板岩层首先出现离层，在重力作用下发生倾倒折断，靠近工作面顶板处的岩块多为倾倒运动，靠近工作面底板处的岩块多为向下滑移运动，采空区中部的岩块多表现为跌落和翻转运动。通过现场测试发现，岩层发生离层、破断受到工作面采动与顶底板的影响，直接顶岩层受工作面采动影响较大，运动较为剧烈，基本顶则较为稳定。通过进一步研究近直立煤层顶底板岩层的垮断情况，为近直立煤层综放开采条件下煤岩层破断运移致灾预报及灾害防控提供借鉴。

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17. 深部强动压软弱煤层沿空煤巷煤柱宽度及非对称控制研究

吕风

煤炭工程 2025, 57 (1): 120-128. doi: 10.11799/ce202501017

摘要（39）

PDF（mobile）（4711KB）（9）

针对深部强动压软弱煤层沿空掘巷留设煤柱及其围岩支护系统极易发生大范围失稳破坏难题，以东庞矿深部水平沿空煤巷作为研究对象，采用理论分析方法获得了上覆基本顶岩层断裂线位置，明晰了煤柱尺寸与内、外应力场及极限平衡区宽度之间的数值关系|引入偏应力分析指标，模拟研究了不同煤柱宽度下的沿空掘巷围岩偏应力与塑性破坏场响应特征，确定了深部强动压软弱煤层沿空掘巷窄煤柱合理宽度为7 m。基于7 m煤柱宽度情况下，模拟研究了回采期间超前工作面不同位置处的巷道围岩偏应力及塑性区分布状态，确定了超前工作面单体支柱加强范围|得出了掘巷稳定后其顶板、实体煤及煤柱帮塑化程度与偏应力峰值带边界线位置|明确了沿空巷道煤柱侧是围岩控制的关键区，阐述了掘巷支护设计时需将锚索穿过围岩偏应力峰值带边界线于围岩深部较完整区内的围岩控制对策，提出了“巷帮非对称槽钢桁架锚索网+顶板槽钢桁架锚索联合点锚索+局部破碎区注浆改性+单体液压支柱超前支护”的围岩综合治理技术。工程实践表明，研究所确定的7 m宽煤柱及围岩综合治理技术可有效控制围岩变形，保障深部强动压软弱煤层工作面的安全回采。

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18. 深部巷道围岩循环加卸载蠕变特性的相似模拟试验研究

卢小雨, 张博文, 董春亮, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 129-136. doi: 10.11799/ce202501018

摘要（45）

PDF（mobile）（1958KB）（5）

为研究地下岩体巷道开挖后在复杂地应力作用下巷道围岩的蠕变效应，利用自主研发的相似模拟试验装置对由相似材料制作的模型进行循环加卸载。实验结果表明：在经历长期分级循环加卸载，模型在抗压强度的80%时发生了显著的巷道下沉现象，相比较巷道的半径下沉了1.8%；围岩应变随时间呈现蠕变特性，经历了瞬时应变、稳态应变、滞后弹性恢复应变及残余应变等多个阶段；随着载荷逐级增加，应变值和弹性恢复应变均呈上升趋势，但每级应变增量逐渐减小，反映了材料由弹性变形向塑性变形的过渡，显示出一定程度的永久变形|各点的体积应变趋势大致与其应变的变化趋势相同；由于载荷的施加改变了围岩的原始应力状态，产生了应力集中，在长时间的循环加卸载导致围岩发生蠕变，促使裂缝的出现及扩展。此外，裂缝的形成和发展进一步加剧了巷道的变形，导致巷道整体下沉，形状变得不规则。

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19. 基于融合卷积Transformer的液压支架故障诊断方法

马子越, 丁华, 廉自生, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 137-143. doi: 10.11799/ce202501019

摘要（53）

PDF（mobile）（1862KB）（21）

针对液压支架故障隐蔽性强，大量历史检测数据未得到有效分析与挖掘的现状，提出一种基于融合卷积transformer的液压支架故障诊断方法，该方法可以同时发挥CNN提取局部特征和transformer识别全局信息的优势，提取到隐藏在数据中的更多有用特征，以实现对液压支架故障的诊断。利用山西斜沟煤矿液压支架历史数据对所提方法的诊断性能进行实验验证。结果表明，与WDCNN模型、transformer模型以及BiLSTM相比，所提方法对液压支架故障具有良好的诊断效果，其故障诊断准确率达到了99.53%。为液压支架故障的确定提供理论依据，具有一定的工程应用价值。

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20. 刮板输送机非扭曲多点双芯曲率传感器设计研究

亓玉浩, 吴刚, 郑粲, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 144-151. doi: 10.11799/ce202501020

摘要（39）

PDF（mobile）（4325KB）（5）

煤矿综采工作面智能化建设过程中存在刮板输送机直线度感知难、测量精度低的问题，为解决此类问题，文章以光纤光栅传感理论为基础，设计一种基于非扭曲均匀多点双芯曲率传感器。建立刮板输送机弯曲工况位姿简化模型，采用了角度递推算法建立了刮板输送机各个中部槽之间的关系。其次，对非扭曲多点双芯曲率传感器进行了标定实验并推导出了光纤光栅波长漂移与角度变化之间的数学方程。最后，基于刮板输送机实际工作状态进行了直线度感知试验研究。试验结果表明，该传感器拟合数据与实测数据具有较大的一致性，其最大误差不超过3 mm，可实现综采工作面刮板输送机弯曲度智能感知，为刮板输送机直线度监测提供了新的解决思路。

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21. 矿用大功率永磁同步电机复杂流道散热特性数值模拟研究

师理智, 赵天宇, 崔红伟, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 152-159. doi: 10.11799/ce202501021

摘要（64）

PDF（mobile）（4325KB）（16）

为解决永磁同步电机在实际工作中存在的发热问题，基于计算流体动力学(CFD)软件对轴向Z字形以及周向Z字形两种水道结构下永磁电机的散热特性进行了数值模拟研究，抽取了机壳和复杂流道三维几何模型，利用ICEM进行了网格划分，完成了边界条件设置，通过仿真分析得到了不同流道结构下的压力场、流速及温度场等变化规律，分析了不同流道结构对电机散热效果的影响。结果表明：机壳温度在机壳不同区域存在明显不平衡性，轴向Z字形水道机壳温度呈现周向分布不平衡的现象，而周向Z字形水道机壳温度呈现轴向分布不平衡的现象，在相同流量下，轴向Z字形水道进出口压差与冷却水平均流速均明显大于周向Z字形水道，由于轴向Z字形水道内部冷却水平均流速更快，机壳与冷却水道最高温均低于周向Z字形水道6～7 K，因此轴向Z字形水道散热效果更优，对于机壳温度可以更好地控制。

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22. 基于组合赋权法和脆弱性指数模型的煤层底板突水危险性评价

邱梅, 赵建飞, 邵振东, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 160-168. doi: 10.11799/ce202501022

摘要（33）

PDF（mobile）（2914KB）（15）

针对煤层底板突水危险性评价模型中主控因素赋权问题，提出了一种基于模糊层次分析法(FDAHP)、熵权法(EWM)与偏差平方和法(SSD)组合赋权的脆弱性指数模型。以良庄井田15煤层底板奥灰突水危险性评价为例，选取含水层富水性、含水层水压、隔水层厚度、脆塑性岩石厚度比、断层交点和尖灭点密度、断层强度指数等6个主控因素。采用FDAHP法和EWM法分别确定主控因素的主、客观权重，并利用SSD法有效融合主、客观权重构建最优组合权重。在此基础上，建立脆弱性指数模型对煤层底板突水危险性进行评价，将研究区划分为4大区域：安全区、过渡区、危险区、强危险区。结果表明，该方法将主控因素主观、客观权重有效融合，突水危险性评价结果与工程实践相吻合，预测效果较好，为煤层底板突水危险性评价提供了新思路。

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23. 微纳米气泡协同活性水雾化降尘实验研究

刘永立, 全金峰, 方磊, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 169-176. doi: 10.11799/ce202501023

摘要（39）

PDF（mobile）（3918KB）（5）

为实现高效捕尘和快速降尘，基于雾化降尘实验平台结合微纳米气泡发生器，研究了微纳米气泡协同活性水溶液的特性、雾化粒径分布及降尘效率，分析微纳米气泡协同增效活性水降尘的作用机制。研究结果表明：微纳米气泡降低纯水溶液表面张力4.1 mN/m，降低活性水溶液表面张力3.0 mN/m，微纳米气泡水表面张力随静置时间增加逐渐恢复至略低于不含有微纳米气泡的状态|微纳米气泡浓度随预混时间先上升后下降并逐渐趋于稳定，随静置时间逐渐下降|微纳米气泡活性水的预混稳定浓度高于微纳米气泡水，且随静置时间的气泡破灭速率低于微纳米气泡水|微纳米气泡添加如入雾化降尘用水中，随供水压力增大，雾化液滴的粒径减小|供水压力相同条件下，微纳米气泡水的降尘效率大|微纳米气泡水具有更强的微细粉尘捕集能力，对保护职工生命安全健康，提高安全生产效率具有重要研究意义和应用价值。

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24. 综合探测方法在煤矸石场自燃区探测中的应用

郭建磊, 李雄伟, 侯彦威, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 177-181. doi: 10.11799/ce202501024

摘要（64）

PDF（mobile）（2137KB）（11）

为了有效探测煤矸石场自燃高温区的分布范围及发展趋势，利用综合探测方法进行自燃高温区识别，首先采用覆盖层介质内部直接测温方法确定温度场平面分布范围，然后利用高密度电法探测自燃区的延伸范围和深度，最后采用钻孔测温方法验证自燃区位置和范围的准确性。结果表明，该综合探测方法对确定煤矸石场自燃高温区的平面和深度延展情况是切实可行的，可为煤矿矸石场高温区探测提供新的思路。

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25. 神山露天矿边坡泥岩浸水剪切特性研究

纪小龙, 韩流, 王恒恒, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 185-187. doi: 10.11799/ce202501025

摘要（47）

PDF（mobile）（2407KB）（3）

为了研究浸水条件下露天矿边坡泥岩的剪切特性，对内蒙古神山露天矿干燥与饱和状态下的三种泥岩开展了不同法向应力条件下的直剪试验，结果表明：同种泥岩在不同试验条件下及不同泥岩在相同试验条件下的宏观剪切力学特征均不同。泥岩浸水后的渗压效应是影响其剪切特性的主要力学因素。并通过数值模拟手段研究了浸水条件对神山露天矿边坡稳定性及失稳模式的影响。研究结果对神山露天矿及相似矿山的安全生产有重要参考价值。

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26. 基于水分赋存的气流-离心场协同强化低阶煤脱水研究

陈凡, 宋文革, 肖雄, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 188-194. doi: 10.11799/ce202501026

摘要（54）

PDF（mobile）（1824KB）（6）

为进一步降低低阶末煤的水分，在分析低阶煤末煤水分赋存特征的基础上提出气流-离心协同强化脱水的技术思路。采用低场核磁共振、BET研究了低阶煤水分赋存特征，搭建了气流-离心场脱水试验平台，研究了力场环境和气流性质对末煤各粒度级孔隙水分脱除效果的影响规律和特征。结果表明：原料孔隙发达，以墨水瓶型和狭缝平板型中孔为主，水分主要赋存在中、微孔中，大孔中水分占比33.95%。单一离心力场可将产品水分降低至15.47%，且随着粒度减小，水分降幅逐渐降低，粗颗粒脱水效果优于细颗粒，主要脱除样品表面水分，大孔水分小幅降低|气流-离心场协同的情况下，表面水和68.08%大孔水分被脱除，末煤水分降低至13.08%，随着粒度减小，水分降幅逐渐升高，细颗粒表面水分充分脱除。气流-离心场协同脱水效果显著，气流主要通过打通、扩展物料层间的脱水通道和热效应有效脱除颗粒表面水与大孔水。

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27. 基于遥感生态指数的淮南矿区生态环境质量变化分析

徐燕飞, 胡振琪, 陈永春, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 195-202. doi: 10.11799/ce202501027

摘要（46）

PDF（mobile）（2913KB）（5）

为系统监测淮南矿区采煤沉陷积水区土地复垦与生态修复工程实施成效，采用2016—2024年间Landsat系列卫星遥感影像数据进行多维度评估。首先基于随机森林分类算法实现研究区主要地表覆被类型的高精度提取|继而通过遥感生态指数(RSEI)模型量化各年份生态环境质量综合指数，并采用0.2阈值间隔的截断分级法进行生态质量等级划分。研究结果表明：矿区耕地生态环境质量维持稳定，而沉陷积水区则呈现显著生态退化特征；2016—2024年间，淮南矿区的生态环境质量整体呈下降趋势，特别是在积水区域，这种变化更加显著；空间异质性分析揭示，城镇建设扩张、采矿活动扰动及地表形变引发的积水区扩展是导致生态质量空间分异的关键驱动因素；基于矿井单元的空间异质性评估表明，朱集东矿、丁集矿、潘四东井和顾桥矿等4个矿井单元在工程干预下维持相对优良的生态质量水平。研究为矿区生态修复工程绩效评估提供了科学方法支撑。

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28. 景观格局视角下资源型城市生态韧性评估与优化研究

霍海鹰, 侯卓, 彭可平, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 203-211. doi: 10.11799/ce202501028

摘要（31）

PDF（mobile）（4886KB）（2）

为了深入探讨景观格局、生态韧性评价以及生态网络格局之间的密切关系，从景观格局视角评估了资源型城市的生态韧性。景观格局通过决定生态网络的结构与连通性，直接影响生态韧性，从而塑造城市生态系统对环境变化的抵抗力、适应力和恢复力。通过分析资源型城市各景观单元的分布、连通性、多样性以及受人为和自然干扰的生态系统，综合评估了生态系统在压力、状态、响应三个维度的韧性。评价不仅揭示了城市生态系统的当前状态，还评估了其在应对外部压力时的应变能力。采用MSPA(形态学空间格局分析)方法识别生态源地，分析平顶山市矿产活动对这些生态源地的影响。并利用MCR(最小累积阻力)模型构建生态综合阻力面，通过电路理论方法设计平顶山市的潜在生态廊道以增强城市生态系统的连通性。结果显示，平顶山市生态韧性整体较差，较低及以下水平行政区有5个，中等水平有3个，较高水平以上有2个，确定了14个生态源地，总面积1022.417 km2|及26条生态廊道，总长度280.256 km。最后，结合平顶山市的生态韧性状况和现状生态网络格局，提出了切实可行的生态韧性提升建议，以改善资源型城市景观格局和生态网络格局，全面提升资源型城市生态系统的健康状况和可持续发展能力。

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29. 矿用多功能机器人设计与应用研究

赵克顿, 赵洪华, 陈志良, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 212-217. doi: 10.11799/ce202501029

摘要（70）

PDF（mobile）（2600KB）（20）

针对煤矿井下的恶劣环境，自主设计了一款多功能集成的矿用AGV，替代部分人工作业程序，实现巡检及紧急情况下的辅助救援功能。为了克服井下的特殊环境，着重考虑了防爆设计及机械结构的合理性，保证整车封闭部分及外部必要传感器均达到防爆或隔爆标准。为了进一步扩展自主作业功能，设计了一种基于雷达-惯性融合的SLAM导航方案，提出一种改进的回环检测激光建图算法进行试验测试，利用不同线数激光雷达进行算法实时性优化，先后通过地面室内环境建图试验及井下真实巷道建图试验进行效果测试，其中地上试验运动距离为60 m，整车Z轴运动方向最大突变波动在0.06 m以内，井下试验运动距离为200 m，在井下颠簸地面情况下，整车上下最大突变波动为0.25 m以内，Z轴线性度关键部分仅为3.87%，X轴方向约为0.37%，证明了机器人的运动的稳定性高及建图的鲁棒性优良，能够顺利完成巡检及救援任务，对井下AGV邻域关键技术突破具有重要意义。

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30. 全封闭负压连抽高效防喷装置研究及应用

穆朝元, 武腾飞, 张朝文, 等

煤炭工程 2025, 57 (1): 218-224. doi: 10.11799/ce202501030

摘要（63）

PDF（mobile）（2543KB）（8）

为了解决高山煤矿采掘接替紧张问题，通过优化、改进孔口防喷管及防喷三通、“煤渣-水-瓦斯”分离箱、配套研制了螺旋输送装置、行走装置及断电保护装置，形成了具有“孔口-防喷三通-分离箱”多重密封防喷系统的全封闭负压连抽高效防喷装置，并结合钻孔施工工艺，提出了“孔口-防喷筒-分离箱”多重密封工艺，形成了全封闭负压连抽防喷装置施工工艺，实现了钻孔施工发生喷孔过程中的煤渣、水、瓦斯的全封闭治理，并在高山煤矿1907底抽巷进行了现场试验。现场试验结果表明：该装置及其工艺流程实现了打钻喷孔过程中钻渣、水、瓦斯的全封闭治理，有效控制了瓦斯超限，在钻孔发生喷孔时，抽采管路内的瓦斯浓度最高约26%，回风流中的瓦斯浓度最高为0.05%，未出现瓦斯超限情况，在采取安全防护措施的前提下，保证了继续钻进，进尺最大达到60 m/班，提高1～1.5倍|全封闭负压连抽防喷装置能够有效控制瓦斯超限问题，确保了打钻喷孔过程中钻渣、水、瓦斯的全封闭治理，有效控制了瓦斯超限，确保钻孔施工过程的连续性，缩短了瓦斯治理周期，对类似矿井瓦斯治理提供了重要的示范引领作用。

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31. 基于设计工具演变视角的煤炭设计行业新质生产力发展趋势探究

赵玉栋夏晓庆郑建伟

煤炭工程 2025, 57 (2): 0-0.

摘要（56）

基于设计工具演变的视角，通过深入梳理新中国成立以来煤炭设计行业设计工具从手绘图纸、机器绘图到计算机辅助设计（CAD）及建筑信息模型（BIM）的发展历程，揭示了科技创新在生产力发展中的重要作用。目前我国煤炭行业进入新质生产力培育的发力期，呈现出加速向数字化、智能化转型发展的典型特征，结合笔者在煤炭设计领域二十余年的从业经验，研究了扩展现实（XR）、区块链技术在煤炭设计行业中的应用场景，探讨了人工智能（AI）驱动的生成式“设计大模型”在提升设计创新方面的发展潜力，提出了“设计大模型”的四层架构，并对其在煤炭设计行业中的应用前景进行展望。根据煤炭设计行业基于技术扩散理论的生产力跃迁演化规律，随着智能化设计工具的不断迭代升级，在加速培育和发展煤炭行业新质生产力及新型生产关系的当下，生成式“设计大模型”等智能设计工具将可能成为新时代煤炭设计行业的关键性创新工具，成为引领煤炭行业实现数字化和智能化革命性发展的核心动力，助力煤炭设计行业高质量发展。

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32. 国家能源集团煤矿重大灾害防治多维度管控模式研究

苏越

煤炭工程 2025, 57 (2): 0-0.

摘要（0）

针对国家能源集团煤矿安全生产面临的多灾种耦合威胁及智能化转型需求, 构建了分层级、多维度、内外协同的煤矿重大灾害防治管控模式。提出 “并存灾害分级治理、单一灾害分类治理” 原则, 构建了包含安全产能、规划计划、智能化等 9 个维度的管控体系, 建立 “集团-子分公司-矿井” 三级责任链与 “源头防治-过程管控-保障环节” 全流程机制, 通过淘汰高风险产能、制定五年防治规划等举措, 实现灾害防治从经验驱动向数据驱动的转型, 矿井防灾抗灾能力显著提升。该研究成果推动煤矿安全生产从被动应对向主动防控转变, 为 “双碳” 目标下能源安全保障提供理论支撑与实践范例。

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33. 煤化工企业高盐废水处理技术设计实例

程海涛

煤炭工程 2025, 57 (2): 0-0.

摘要（0）

中煤内蒙古蒙大新能源化工有限公司回用水装置浓缩单元产生的高盐废水具有COD变化大、硬度高、总硅高、盐分高等特点，排至蒸发塘晾晒，技改采用工艺组合为高密池+多介质过滤器+超滤+离子交换树脂+反渗透+除硅沉淀池+纯化+纳滤+高级氧化（AOP）+多效蒸发结晶。废水回收率98%，回用于循环水站；副产品氯化钠和硫酸钠分别达到《煤化工副产工业氯化钠》(T/CCT 002-2019)工业干盐一级标准、《煤化工副产工业硫酸钠》(T/CCT 001-2019)A类一等品标准，杂盐率11.8%左右，按照危废处置，实现了废水和盐的资源化利用。本文介绍了项目工艺选择、工程设计、项目投资概算及运行效果分析。

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34. 井工煤矿开发过程甲烷排放核算方法现状及趋势

张进华

煤炭工程 2025, 57 (2): 0-0.

摘要（0）

煤炭是我国的主要一次能源，控制煤炭行业开发过程碳排放是实现我国碳中和目标不可忽视的行业板块，开展准确的碳排放监测和核算是一切碳减排技术实施的基础和前提。基于全生命周期法和井工煤矿开采常规工艺流程分析了井工煤炭开发过程甲烷排放主要来源及核算边界，针对重点排放源CH4，梳理了现有碳核算模型中CH4计算方法，结合当下我国“碳达峰碳中和”双碳发展战略和第28届联合国气候变化大会COP28最新协议精神，探讨现有井工煤矿碳核算中CH4计算方法存在问题和技术难题。研究指出井下开采过程甲烷排放和矿后活动甲烷排放是煤炭开采过程重点监测对象，是碳核算偏差较大的主因，是未来开展精细化监测，核算和核查的重要方向。在此基础上分析了井工煤矿监测存在问题和未来技术方向。

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35. 碳中和目标下绿色矿山智慧零碳建筑的经济性分析

李科峰孙晶

煤炭工程 2025, 57 (2): 0-0.

摘要（0）

近年来，煤炭行业为贯彻资源节约、环境友好的可持续发展理念，发展绿色建筑，成为引领行业建设绿色、低碳、可持续发展的标杆。该文通过对矿山建筑建设过程中绿色节能技术、材料、工艺的应用，对投资增加值、能耗分别统计，并将其量化，形成投资增量和效益增量，借助于经济评价模型，论证要实现煤矿零碳建筑其经济的合理性。

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36. 大跨度重载荷钢结构桁架施工质量缺陷纠偏技术

张炜王明张化全

煤炭工程 2025, 57 (2): 0-0.

摘要（0）

某项目的大跨度钢结构桁架在施工过程中由于施工工序及施工管理失误等诸多原因，导致大跨度钢结构桁架产生竖向变形位移及钢结构框架支撑柱产生水平方向变形位移的严重质量缺陷，直接影响设备安装、安全使用。该文介绍了采用后张法折线形预应力高强度钢索配合两侧外侧对称设置钢丝缆绳对大跨度钢结构桁架反向加载，同时辅助大型吊车在大跨度钢结构桁架中间点施加垂直向上拉力使桁架垂直变形及支撑框架柱水平变形回归纠偏技术。该纠偏技术不仅成功消除了结构质量缺陷，而且纠偏效率高、成本低，同时不改变桁架及支撑框架柱原设计整体安全，实现安全高效纠偏技术效果，具有较高的运用推广价值。

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37. 特厚煤层动压沿空巷道非对称底鼓机理及控制

张琪

煤炭工程 2025, 57 (2): 0-0.

摘要（0）

针对采掘关系紧张导致多重采动压力影响下特厚煤层沿空巷道底板非对称破坏问题，采用现场调研、理论分析、数值模拟和现场工业化试验等手段以5209回风巷道为研究对象对巷道非对称底鼓产生的机理和控制对策开展研究。通过力学分析得出巷道掘进期间两侧垂直应力及上工作面回采后侧向垂直应力计算公式，结合工作面回采数值模拟分析阐明了巷道非对称底鼓产生机理，结果表明：掘巷及工作面回采引起的应力叠加使得巷道煤柱侧应力大于实体煤侧，应力的非对称分布造成了巷道底板非对称变形；数值模拟掘巷时巷道底板位移曲线呈对称分布，底板最大位移量为29mm，上工作面回采时底板变形呈非对称分布，巷道左侧底板距中轴线0.5m处位移量最大，峰值位移为593mm，随着上工作面开采巷道塑性区范围逐渐扩大，底板破坏是深度为5.5m；依据顶帮底协同控制原则提出“起底+锚索支护+混凝土硬化”底鼓联合控制方案，并成功应用于现场实践。

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38. 弱胶结膨胀性富水煤巷围岩变形破坏特征及控制技术

杭银建刘洪林李国栋

煤炭工程 2025, 57 (2): 0-0.

摘要（0）

针对富水弱胶结膨胀性软岩煤巷顶板下沉强烈、锚杆（索）破断等问题，以赛尔六矿A4301运输巷为工程背景，研究弱胶结软岩物理与力学特征、巷道围岩变形破坏特征以及锚固体失稳机制，提出相应的围岩控制技术。研究表明:弱胶结岩石粘土矿物含量高，蒙脱石含量>10%，砂质泥岩崩解时间为0.97h，膨胀率为5.43%；受A5煤层裂隙水影响，顶板下沉、底鼓强烈，锚杆（索）支护失效率高；锚杆（索）支护增强了锚固围岩等效内聚力，预紧力越大效果越好，在满足支护强度要求下，锚杆（索）变形应与顶板离层下沉相协调。实践表明：采用“锚网索-喷-注”耦合控制技术有效地控制富水弱胶结膨胀性软岩煤巷围岩变形破坏，为该类巷道围岩工程稳定性控制理论与技术提供参考。

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39. 深部大断面巷道围岩破坏机理及控制技术

赵宝福

煤炭工程 2025, 57 (2): 0-0.

摘要（0）

针对大海则煤矿深部大断面巷道强烈破坏难题，本文通过现场调研总结了大断面巷道破坏特征，并揭示了巷道破坏诱发机理。在此基础上，针对性的提出了以高承载力柔性锚杆为核心的支护优化方案。为了验证优化方案的合理性，采用UDEC建立了Trigon模型，对比了原方案与优化方案2种情况下的巷道变形量、塑性区范围及围岩裂隙分布特征。模拟结果显示，采取优化方案后，围岩承载效果大幅提高，巷道变形量和塑性区范围明显降低，围岩内部裂隙数量大幅减少。现场开展工业性试验后，巷道围岩在50d时趋于稳定，顶板最大下沉量197mm，现场巷道整体成型效果较好。

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40. 新型两堵一注封孔工艺在上向长距离穿层钻孔的应用研究

何文杰谢雄刚刘志飞

煤炭工程 2025, 57 (2): 0-0.

摘要（0）

为了解决上向长距离穿层钻孔封孔材料会因为自身的重力将钻孔的前端堵头挤出和很难向上向长距离穿层钻孔上侧渗透的问题。采用新型“两堵一注”封孔工艺来解决。通过采用80mm直径的钢管模拟钻孔的模拟实验获知：封孔段的材料填充了整个封孔空间，囊袋前端浆液紧实。对贵州省仲恒煤矿12集中巷20#煤层底板瓦斯抽放巷的现场试验研究可知：新型“两堵一注”封孔工艺受钻孔倾角变化的影响小，其平均瓦斯抽放浓度始终在60%以上，而“两堵一注”封孔工艺的平均瓦斯抽放浓度始终随着钻孔倾角的增大而减小，其最大时的平均瓦斯抽放浓度也不过36.3%；新型“两堵一注”封孔工艺的平均瓦斯抽放浓度衰减速率小于0.02，而“两堵一注”封孔工艺的平均瓦斯抽放浓度衰减速率大于0.2。结果表明新型“两堵一注”封孔工艺比“两堵一注”封孔工艺更适合上向长距离穿层钻孔。

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