煤炭科学技术杂志

煤炭科学技术杂志2023年第6期

• 大倾角厚煤层走向长壁分层开采再生顶板力学行为与稳定控制

  池小楼, 杨科, 付强, 张寨男,

  针对大倾角厚煤层走向长壁分层开采再生顶板稳定性控制工程难题，结合淮南潘北煤矿1212（3）厚煤层分层工作面地质与工程条件，综合运用矸石侧限压缩试验、三维成像钻孔探测试验以及物理模拟与数值模拟等研究方法，分析了含水率、压缩率和粒径级配等因素对矸石压缩特性的作用机理及其对再生顶板稳定性影响程度的关联特征，获得了再生顶板结构特征与应力状态，揭示了再生顶板采动力学行为，制定了再生顶板稳定性控制措施，评价了再生顶板稳定性控制效果。研究结果表明：采空区泥岩与砂质泥岩黏土矿物含量高，利于矸石二次胶结；矸石受载压缩过程中的接触状态与应力状态不断调整，表现为再生顶板结构垂向上，下部与上部矸石压缩胶结程度均高于中部，倾向上，中上部矸石压缩胶结程度最小，再生顶板更易破坏；矸石粒径级配是影响再生顶板抗剪强度的主要因素，随矸石粒径增大，再生顶板表现出沿剪切线滑移到矸石颗粒错动鼓出的延性破坏，即再生顶板倾向下部采动破断剧烈程度较中上部缓和，中上部是再生顶板稳定性控制的重点防控区；主应力偏转驱动下分层采场空间不同区域再生顶板破断，提出再生顶板冒顶和煤壁片帮注浆与架棚加固方案，通过监测煤壁片帮深度与支架压力，再生顶板稳定性控制效果良好。

• 基于弱光纤光栅传感技术的围岩变形监测研究

  李延河, 杨战标, 朱元广, 王升,

  煤矿深部地层高地应力与围岩低强度间的突出矛盾导致巷道开挖后极易发生大变形失稳灾害。为及时掌握巷道开挖支护前后围岩内部的变形情况，研究基于弱光纤光栅传感技术，研制了一种准分布式大量程应变传感器光缆，实现了围岩内部变形测点的1 m级间距布置。通过室内标定试验掌握了传感器光缆的测试性能，测试结果表明：研制的应变传感光缆应变量程不低于0.04，灵敏度为1.23 pm/με，精度等级为0.5，属于高精度传感器并具有良好的重复性和线性度。依托平煤股份四矿深部岩石巷道开展了现场工业性试验，试验结果表明：巷道围岩应变随孔深增加而减小，4 m范围内围岩应变数值较大，7 m外应变数值较小且渐趋稳定；巷道围岩应变激增主要发生在前30 d内，随后巷道围岩应变增加量逐渐减小并趋于稳定；取应变速率迅速向0收敛位置作为围岩松动区边界，确定巷道帮部和顶部松动区边界为5 m，肩部松动区边界为4 m。该应变光缆通过弱光纤光栅技术与时分复用技术的综合应用，极大地提高了光纤传感网络的复用容量，满足了煤矿深部巷道围岩变形监测的大量程、精细化在线监测需求。通过技术应用，可及时掌握煤矿深部巷道围岩内部变形特征及松动圈时空演化规律，为深部巷道围岩稳定控制决策提供科学基础数据。

• 采空区冒落矸石承压变形特征及侧向压力分布规律研究

  王海龙, 王琦, 赵振华, 冯泉霖,

  在覆岩载荷作用下，采空区冒落矸石会产生施加于巷旁支护体或煤柱上的侧向压力，在时间效应影响下，侧向压力可能引发巷旁支护体或煤柱失稳，进而诱发地表塌陷。为研究采空区冒落矸石承压变形特征及侧向压力分布规律，研制了可测量侧向压力的组合式冒落矸石承压变形试验装置。以满足均匀粒径分布的5−30 mm的冒落矸石为例，通过设置相同加载总时长（16 h）、相同目标载荷（10 MPa）、不同数量加载水平（水平1、2、4），研究冒落矸石承压变形特征、侧向压力分布规律及试验前后粒径变化情况。结果表明：随载荷增加，冒落矸石变形逐渐增大，残余碎胀系数和空隙率逐渐减小，加载较恒载阶段尤为明显；恒载初期，轴向应变增长较快，而后逐渐变缓并趋于平稳，若不发生应变突增，时间-应变呈现对数关系；目标载荷相同，加载总时长一致，随加载水平数量增加，恒载阶段产生的总应变显著增加，分别为3.02%、9.07%和17.72%，表明随加载水平数量增加，虽然载荷对冒落矸石输入的总能量减少，但却对冒落矸石的滑移填充和结构调整起到了明显的促进作用；冒落矸石侧压力系数随着载荷增加明显变大；冒落矸石体展现出较强的载荷传递折减效应，自冒落矸石体顶界面垂直向下呈现递减变化；承压变形过程中，粒径为5~10 mm的冒落矸石含量处于动态平衡状态，为稳定粒径。

• 考虑采空区矸石非均匀充填影响的倾斜煤层沿空留巷稳定性分析

  李季, 李博, 张荣光, 万龙文, 汪胜, 李国玉, 彭博, 沈蓥,

  倾斜煤层开采后，由于采空区顶板冒落矸石在重力作用下向下运动堆积充填采空区，使得倾斜煤层沿空留巷矿压显现规律与水平煤层不尽相同。为研究倾斜煤层采空区矸石非均匀充填对沿空留巷围岩稳定性的影响，以四川龙门峡南煤矿3131运输巷为工程背景，对采空区垮落矸石充填分区长度进行量化，并采用双屈服模型反演得到采空区矸石分区压实特性参数；并以此为基础建立数值计算模型，重点研究了倾斜煤层沿空留巷全服务周期内围岩应力场环境和塑性区分布形态的演化特征，以及承载状态下巷旁充填体的应力状态和支护性能。研究结果表明：3131工作面采空区的充填压实区、完全充填区以及部分充填区的倾向长度分别为57.20、72.18、10.62 m；对于考虑采空区分区压实特性的倾斜煤层沿空留巷而言，其工作面前方支承压力和采空区残余支承压力沿煤层倾向随深度增加而增大；相比于一次采动，二次采动时工作面前方支承压力峰值和影响范围明显增大，侧向支承压力集中程度也明显提高；留巷阶段采空区垮落带矸石对巷道顶板岩层具有一定的支撑作用，侧向支承压力有明显的应力集中；受重复采动影响，两帮塑性区破坏范围发生顺层扩展现象，且巷道顶板与采空区顶板的塑性区相贯通，巷道靠近高帮侧顶板和两帮围岩破碎较为严重，稳定性较差；矿方现用的巷旁充填体采空区侧承载应力明显大于巷道侧，且水平应力大于垂直应力，巷旁充填体能够满足强度要求，但抗倾覆性能较弱。在此基础之上，分析了现有支护条件下巷道围岩稳定性的控制效果，并针对性地提出了3131运输巷围岩补强支护方案。

• 氟石膏对高水充填材料性能的影响

  王雨利, 路会娟, 杨宇杰,

  充填开采是实现矿山绿色开发的重要途径，其中高水充填材料由于凝结时间短等优点，得到了广泛应用。该材料中40%的原料是天然硬石膏，主要组成是无水硫酸钙（CaSO4）。氟石膏是生产氢氟酸产生的工业固废，其主要组成是II型CaSO4，为探究氟石膏（F1，石灰掺量3%；F2，石灰掺量5%）对高水充填材料性能的影响，研究在不同试验水温下水胶比（质量比）为3∶1时，氟石膏掺量对高水充填材料凝结时间及1、7和28 d抗压强度的影响，同时通过XRD、SEM和TG-DTA研究其水化机理。结果表明在不同试验水温下，随着氟石膏掺量的增加，高水充填材料的凝结时间逐渐增加。随着F1掺量的增加，低掺量对高水充填材料不同龄期的抗压强度影响较小，其掺量高于20%时，高水充填材料1、7和28 d的抗压强度是逐渐减小的；随着F2掺量的增加，高水充填材料1、7和28 d的抗压强度是逐渐增加的，在不同龄期，与空白组相比，F2掺量80%，其抗压强度最大增长率为29.7%。微观分析得出高水充填材料的水化产物主要有AFt，Al(OH)3（gel）和CaSO4·2H2O，水化1 d后，F2组（F2掺量80%）的水化速率快、AFt生成量最大，空白组水化速率最小，AFt生成量最小；水化28 d后，3组的AFt生成量相当。同时，基于高水充填材料的水化动力学，分析了氟石膏对高水充填材料水化过程的影响，得出氟石膏可以取代高水充填材料体系中的天然硬石膏，应用于高水充填材料体系。

• 透明岩石相似材料配比试验研究

  胡南燕, 黄建彬, 罗斌玉, 刘兰心, 元宙昊,

  针对传统岩石相似材料不透明而导致内部变形破裂过程无法直接观测的难题，使用透明材料制作相似模型是有效的解决方法。采用E-44型环氧树脂作为骨料，三乙醇胺作为固化剂，外加酒精松香饱和溶液（RSS）调节脆性，应用全面试验方法，研究了环氧树脂与三乙醇胺质量比和RSS含量对透明岩石相似材料密度、单轴抗压强度、峰值应变、弹性模量、抗拉强度、黏聚力和内摩擦角的影响规律。研究结果表明：环氧树脂与三乙醇胺质量比对材料抗压强度、弹性模量、抗拉强度、黏聚力和内摩擦角起主导作用，而RSS含量对相似材料的密度和峰值应变起主导作用。密度和峰值应变与环氧树脂与三乙醇胺质量比呈正相关，与RSS含量呈负相关。在环氧树脂与三乙醇胺质量比为3∶1时，试件的抗压强度与RSS含量呈负相关，而在其他比例时，抗压强度变化不显著。试件的弹性模量和内摩擦角与环氧树脂与三乙醇胺质量比呈正相关，在环氧树脂与三乙醇胺的质量比为3∶1时，试件的弹性模量和内摩擦角与RSS含量呈负相关，在其他比例时，则与RSS含量呈正相关。抗拉强度和黏聚力随着RSS含量的增加而降低，随着环氧树脂与三乙醇胺质量比的增加而先增加后减少。在同一环氧树脂与三乙醇胺质量比中，抗拉强度和黏聚力与RSS含量呈负相关。基于多元线性回归分析建立了透明岩石力学性能与环氧树脂与三乙醇胺质量比和RSS含量间的经验公式，为透明岩石相似材料配比提供借鉴参考。

• 水力压裂煤裂隙网络表征与造缝性能评估试验研究

  蒋长宝, 付银兰, 王光淇,

  煤裂隙网络的准确表征可以有效评估深部煤层经水力压裂后的压裂效果，为了定量评估煤层经水力压裂后的复杂程度，利用自制的真三轴试验系统进行了煤的水力压裂试验，结合CT扫描，重建了具有拓扑结构的孔裂隙网络，用分形理论和拓扑学定量表征了断裂网络的复杂程度。探究了在真三轴应力条件下，中间主应力对裂缝网络复杂程度的影响。结果表明：压裂后煤样的二维分形维数变化率K为1.03%~7.10%，三维分形维数的变化率为3.50%～9.18%，经过水力压裂后煤样的二维和三维分形维数均显著增大。基于分形理论和拓扑学的方法能有效表征水力压裂的裂缝结构和造缝能力。压裂后煤样的二维拓扑参数为1.18～1.52，与压裂前后煤样的二维分形维数变化率呈正相关关系，二维分形维数变化率的增加速率随着拓扑参数的增大逐渐减小。重构的内部结构和裂缝分布表明，压裂后的三维分形维数比二维分形维数更具优势，压裂后煤样的三维拓扑参数为1.82～1.93，随着三维分形维数变化率的增加而增大，三维分形维数变化率的增加速率随着拓扑参数的增大而增大。中间主应力对煤层的造缝能力存在积极影响。水力压裂前后的分形维数和拓扑参数都随着中间主应力的增大而增大，即随着中间主应力的增大而增大，产生的裂缝网络更复杂，连通性更好，水力压裂的造缝能力更强。

• 不同冷热交替周期影响煤岩损伤规律研究

  李和万, 孙思洋, 王来贵, 刘戬, 张子恒,

  温度是影响煤岩物理性质的重要因素，而煤岩作为固体介质存在着热胀冷缩的性质，冷热交替会使煤岩因形变发生不可逆损伤，最终导致煤岩原生裂隙结构损伤破坏。为了研究不同冷热交替周期对煤岩损伤的影响规律,选用辽宁省阜新地区长焰煤制成尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的正方体试件，采用在低温保存箱(−15 ℃)和室温(20 ℃)内往复切换施加温度载荷的研究方法,测定试验前后煤样各力学参数和煤样表面维度，进而揭示煤样裂隙结构随冷热交替周期循环的扩展规律以及损伤机理。研究结果表明：①冷热交替作用下煤样裂隙膨胀扩展，且煤样表面裂隙扩展量、扩展率均随冷热交替周期的循环逐渐增大。②煤样在多周期温度载荷作用下力学性能减弱,损伤破坏严重，且煤样抗压强度随冷热交替周期的循环逐渐减小。③利用ABAQUS软件建立煤样结构损伤力学模型,模拟计算结果与试验结果吻合度较高。煤样整体结构损伤程度加剧，表明冷热交替作用是煤样结构损伤的重要因素。

• 应力作用下含水煤岩渗透率及水膜动态演化机制

  段淑蕾, 李波波, 成巧耘, 宋浩晟,

  为探究应力−吸附−水与滑脱效应多因素综合作用下煤岩渗透率演化机制，考虑应力−吸附诱导煤岩变形的影响，修正水膜厚度表达式，并分析煤岩孔隙的动态变化。基于此，进一步量化含水煤岩气体滑脱效应的强度，建立考虑应力−吸附−水与滑脱效应多因素综合作用的煤岩渗透率模型。此外，结合煤岩渗透率试验研究，通过试验数据验证渗透率模型的可靠性，以揭示应力−吸附−水多因素综合作用下煤岩渗透率、动态水膜及滑脱因子的演化机制。研究结果表明：同一含水饱和度条件下，煤岩渗透率随有效应力增大先急剧减小后趋于平缓；同一有效应力条件下，煤岩渗透率随含水饱和度增大逐渐减小。水膜厚度在应力−吸附−水作用下动态变化，水膜厚度与应力、吸附呈负相关趋势，而与含水饱和度呈正相关趋势；随含水饱和度增大，滑脱因子逐渐增大，但在低应力条件下，增大趋势平缓，高应力条件下增大趋势急剧。此外，基于气−液−固表面分离压，推导应力−吸附作用下正方形、正三角形内动态水膜表达式，并分析不同几何形态孔隙的煤岩渗透率、动态水膜及滑脱因子演化机制的差异。其中，因角孔存在，不同几何形态孔隙内水膜厚度从大至小排序为圆形、正方形、正三角形，煤岩渗透率排序与其相反；圆形孔隙内滑脱因子较含角孔隙更大，而正方形与正三角形孔隙内滑脱因子差异较小。

• 液氮致裂时间对煤样力学性能、渗透性与致裂机理的影响

  王菁瑞, 赵耀江, 李雨成, 王浩, 王江涛, 张慧娟,

  为研究液氮致裂时间对煤样的力学性能和渗透率的影响，利用自主研发的WYS-800三轴瓦斯渗流试验装置及声发射检测系统，对4组不同液氮致裂时间处理的煤样分别进行三轴力学渗流试验并采集声发射信号，对三轴力学渗流试验中各组煤样的力学性能、渗透率的变化进行了分析，描述了声发射信号的特征；根据沸腾换热理论、一维圆柱导热理论、热应力理论分析了致裂机理，计算了不同致裂时间下产生的热应力，通过数据拟合揭示了平均温度降、平均热应力、初始渗透率与致裂时间的关系。研究结果表明：①液氮致裂时间对煤样的力学性能产生不同影响，抗压强度和弹性模量随致裂时间的增加呈现先减小后增大的趋势，泊松比则呈现先增大后减小的趋势，煤样三轴加载时轴向应力-轴向应变曲线的阶段性演化具有明显差异，与力学参数的改变相关。②不同液氮致裂时间煤样在三轴加载过程中的渗透率均呈U型变化，煤样的初始渗透率、最小渗透率、试验测得最大渗透率随致裂时间的增加而增大，致裂30 min时增幅分别为119.05%、437.5%、146.49%；声发射信号在压密和弹性阶段不活跃，主要产生于屈服阶段和破坏阶段，致裂后煤样的声发射振铃计数峰值产生于破坏点附近，均大于20000次。③煤样与液氮之间的膜态沸腾换热系数为570.4 W/(m2·K)，煤样平均温度降与致裂时间相关，对平均热应力和初始渗透率起主导作用，致裂30 min时煤样内部产生的平均温度降可达213.63 K，平均热应力可达5.850 MPa。④液氮处理后煤样的初始渗透率与平均温度降之间呈线性关系，与致裂时间呈负指数分布关系。改变参数取值，可推广至其他类似处理的煤样或实际生产评估。

• 烟煤的CO、CO2和O2竞争吸附特性研究

  董轩萌, 郭立稳, 董宪伟, 王福生,

  为明晰煤与CO、CO2、O2之间的吸附规律，研究CO与CO2、O2在煤中的竞争关系，以钱家营烟煤为研究对象，基于傅里叶变换红外光谱（FTIR）的试验结果，通过定量分析和分子单元参数构建的方法，构建钱家营烟煤分子晶胞结构（C1160H860O80N20），为验证构建模型的准确性，利用量子化学计算模拟分子的红外光谱，计算结果与试验结果基本吻合。在此基础上，采用巨正则蒙特卡罗和分子动力学方法，研究压力（0～16 MPa）、温度（20～60 ℃）对煤吸附CO、CO2、O2的影响。研究结果表明：拟合的等温吸附曲线符合Langmuir方程，在相同压力下，温度越高，CO、CO2、O2吸附能力越弱，在相同温度下，煤层埋深压力与吸附量之间呈正相关趋势，单一气体CO、CO2和O2的吸附量为CO2>O2>CO，且CO2率先达到饱和吸附状态；二元组分气体的竞争吸附结果显示，在低压或浅埋深煤层，CO2/CO的吸附选择性有明显优势，随压力变化，O2/CO的吸附选择性变化不明显。CO2的竞争吸附能力大于CO，随CO物质的量分数增加，CO2的吸附量减少；在CO与O2物质的量之比≤1时，O2的竞争吸附量大于CO，而CO物质的量远大于O2时，CO的吸附量大于O2，所以CO物质的量分数越高，对CO2和O2的吸附能力起到抑制作用。在CO异常浓度较高的烟煤煤层，利用注射CO2控制灭火的效果不显著，所以还应控制工作面漏风量，以防CO脱附煤体，保证井下CO浓度在规定允许范围。

• CMC/ZrCit/GDL防灭火凝胶泡沫的制备及特性研究

  王毅泽, 董凯丽, 张玉龙, 董智宇, 王俊峰,

  为防治煤自燃，采用羧甲基纤维素钠(CMC)、柠檬酸锆(ZrCit)、葡萄糖酸−δ−内酯(GDL)和复配发泡剂按一定比例配制出一种新型煤自燃凝胶泡沫防灭火材料。对制备出的凝胶泡沫分别进行了热稳定性、渗透性、黏结性的基础性能测试，通过热重试验研究了经凝胶泡沫处理后的煤样对比原煤样在升温过程中质量及热量的影响，通过程序升温试验中煤自燃指标性气体CO浓度的变化，对凝胶泡沫的阻化性能进行考察，综合试验结果分析了凝胶泡沫的阻燃机理。试验结果表明：以高价态Zr4+为金属交联剂的凝胶泡沫结构稳定，可明显增强凝胶泡沫的热稳定性和保水性，使热重分析中煤升温氧化热失重量明显降低，最大放热功率降低了19.9%，同时使程序升温试验中煤氧复合的耗氧速率、CO的产生率降低，说明该新型凝胶泡沫能够从物理和化学反应途径有效抑制煤自燃。

• 煤层气直井压裂效果及其对产能影响 以窑街矿区为例

  马代兵, 陈立超,

  煤层气藏作为典型缝控气藏，压裂造缝规模及裂缝充填效果对气井产能具有决定性控制。为探究煤层气直井水力压裂效果对气井产能效果的影响机制，以甘肃窑街海石湾矿区为例，重点报道直井开发形式下煤储层压裂改造效果及其对产能制约方面认识，结果表明：①煤层气井破裂压力主要反馈井筒固井水泥环特征而非煤储层力学性能，从该井压裂曲线看破裂压力不明显，表明井筒环空固井水泥环厚度适中，水力压裂期间固井水泥环破裂相对容易，能量消耗低，注入压裂液能量主要用于撑开煤岩裂缝；②从压裂曲线看出，该井压裂裂缝延伸压力较高，表明地下煤储层结构较为破碎且发育煤粉源集合体，煤粉对压裂裂缝的延展具有关键制约作用。而且在压裂曲线裂缝延展阶段出现多个波动形态特征，指示多条次级裂缝撑开，整体上该井压裂裂缝形态较为复杂，推测为主干压裂裂缝两侧发育枝状次级裂缝形式；③该井注砂后发生严重砂堵，主要原因是煤储层压裂液滤失造成近井地带压裂裂缝内支撑剂脱砂形成楔体，导致后续支撑剂注入困难，同时也与煤储层原生裂缝煤粉源及少量构造煤粉源集合体发育有关；④压裂微震监测数据显示该井煤储层主干压裂裂缝走向为NE 50°，其中在北东方向上煤岩微震事件更活跃，指示该方向上煤储层天然裂隙系统更发育；结合煤储层压裂裂缝矿井观测结果，提出压裂裂缝有效支撑区、实际破裂区及岩体扰动区的划分方案，认为微震监测得出的压裂裂缝半长实际为岩体扰动范围，难以准确反映储层实际改造效果。综合该井后期产能规律及晋城矿区煤储层压裂裂缝矿井观测结果，认为该井煤储层实际压裂裂缝半长在20 m以内，有效支撑压裂裂缝半长不足5 m，压裂液注入液量少、压裂液滤失诱导支撑剂脱砂形成楔体以及煤粉聚集造成砂堵等是该井煤储层压裂裂缝较短的主要因素；⑤结合煤层气产能规律，认为该井气藏管控和排采制度较为合理，但煤储层有效支撑压裂裂缝过短，煤储层内煤粉运移导致近井压裂裂缝导流能力快速衰减是气井产能低下的关键制约机制，建议后期煤储层水力压裂加大压裂液注入液量，适当增大压裂液排量，降低支撑剂砂比，重点防控压裂液滤失、防止脱砂楔体形成。该区煤储层埋深大、应力高，实现裂缝大范围加砂是煤储层压裂改造的关键。同时考虑储层干燥，压裂液滤失严重的实际情况，有条件可开展CO2前置压裂试验。

• 陕西韩城桑树坪矿11号煤的可溶有机质组成及成因分析

  李新, 赵巧静, 王俊, 王泽伟, 杨彦利, 赵存良,

  以桑树坪矿11号煤8个样品为研究对象进行有机地球化学研究，利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）、X射线荧光光谱分析（XRF）测试方法，结合工业分析、形态硫、随机镜质组反射率的测试结果，综合分析陕西韩城矿区桑树坪矿11号煤有机质的母质来源及成煤环境。结果表明，煤样全硫含量均值3.29%，油浸随机镜质组反射率均值为2.01%，为高硫贫煤。常量元素指相参数表明，煤样主要形成于还原沉积环境。饱和烃中的正构烷烃碳数分布存在前峰型及后峰型2种类型，前峰型主碳峰为C16，后峰型主碳峰为C26；结合∑C22−/∑C23+、(C21+C22)/(C28+C29)、Pr/nC17、Ph/nC18等分布特征指示煤样有机质母质来源于水生生物和高等植物的双重贡献。OEP值处于0.49～1.05，均值为0.84，指示桑树坪11号煤经历了不同程度的生物降解。饱和烃甾萜烷化合物分析中，w(Ts)/w(Tm)(Ts为18α(H)-22、29、30三降霍烷，Tm为17α(H)-27、29、30三降霍烷)处于0.83～1.21，w(Ts)/w(Ts)+w(Tm)在0.45～0.55，说明煤样热演化程度较高；芳烃化合物分析中，三甲基萘的甲基重排作用及甲基菲指数的分布特征均表示与煤样较高的热演化程度相关。芳烃化合物以萘系列、菲系列和联苯系列为主，且三芴系列(氧芴OF、硫芴SF、芴F)中含硫系列化合物明显高于含氧系列，同样指示了盐度较高偏还原条件的成煤环境。

• 不同类型接触变质煤大分子结构差异性研究

  束振宇, 徐祥, 魏迎春, 王安民, 王路, 刘志飞, 陈高建, 曹代勇,

  岩浆侵入煤层时发生接触变质作用，导致煤的显微组分、煤级、化学成分、物理化学结构、工艺性质发生改变。不同的构造−热条件下形成不同类型的接触变质产物。为从大分子结构尺度揭示不同类型接触变质煤的差异性及其控制因素，采用工业分析、元素分析、反射率测定、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱（Raman）等测试方法，并结合地质背景分析，开展山西大同塔山矿区天然焦系列样品和湖南鲁塘矿区煤系石墨系列样品的对比研究。结果表明：小型浅成岩体沿断裂侵入煤层后，热作用时间短，热封闭性差，属于高温低压条件，接触变质带窄，发育天然焦−热变煤序列；该系列处于碳化作用阶段，煤大分子结构以化学变化为主，芳构化作用和环聚合作用占主导地位，表现为富碳、去氢、脱氧。侧链和官能团等活性部位缺陷减少，芳香结构单元增长并导致芳层面内缺陷增加，芳香层片并未有序排列。区域性挤压构造背景下侵入的岩株、岩基等酸性、中酸性深成岩体，热量充足，热封闭性好，为高温高压条件，接触变质带宽度可超过1 km，发育石墨−半石墨−无烟煤变质序列；煤系石墨系列的化学成分成熟度高且变化小，大分子结构以物理变化为主，主要发生拼叠作用和秩理化作用。非定向的芳香层片在力的作用下拼接叠合、旋转定向，缺陷不断减少，向三维有序的晶体结构转变。

• 方位电磁波仪器PeriScope水平井煤岩边界探测特性研究

  张意, 康正明, 冯宏, 李飞, 李新, 韩雪,

  在煤矿生产中，预先、精准识别煤岩界面能够提高采出率、降低开采风险，是实现煤炭智能化开采的卡脖子技术之一。方位电磁波测井仪器具有较大探测深度和方位分辨能力，其在煤岩界面测井方法中具有一定优势，为了研究油田方位电磁波仪器PeriScope在煤田测井中的适用性，建立了煤矿测井水平分层地层模型，使用广义反射系数法和有限元数值模拟方法，以方位电磁波仪器PeriScope为例，考察了其对煤层边界的探测特性。应用PeriScope仪器的发射频率和源距组合，设置其仪器半径为煤矿钻杆的常用半径，模拟结果显示，地质信号在界面处的响应符合典型特征，地质信号随仪器旋转角变化具有周期性响应规律，频率和探边距离非简单正相关关系，源距和探边距离具有正相关关系，地质信号幅值随煤层层厚的增加而增加，但层厚增加到一定值后地质信号不再随层厚变化，偏心距较大时地质信号受偏心距影响，方位电磁波测量响应能够反映采空区的电阻率变化。结果表明，地质信号对煤岩边界的探测能力受频率、源距、电阻率对比度、层厚等多种因素影响，方位电磁波仪器PeriScope的地质信号具有方位分辨能力，能够用于探测模型设置的煤岩分界面和识别采空区，但对于围岩和煤层电阻率均较高的情况，需要增加仪器的源距或选取合适的发射频率，以满足测量信号强度要求。

• 煤矿覆岩裂隙地下水渗流特征的试验研究

  李海祥, 曹志国, 吴宝杨, 池明波, 张保,

  覆岩裂隙地下水渗流特征是采煤和采空区后期维护需考虑的重点因素，特别是煤矿地下水库修建区，覆岩裂隙场经沉积作用形成稳定形态，具有良好的储水和导水能力，也是煤矿地下水库重要的组成部分。在浅层地下水丰富区域或夏季极端降雨条件下，地下水库形成垂向补给，分析地下水在覆岩裂隙中的渗流特征为煤矿地下水库安全运营及地下水资源保护提供科学依据。此次研究通过固−液耦合相似模型试验获得开采区覆岩裂隙发育稳定规律及导通含水层后地下水渗流特征，分析得出延伸远空间大的离层裂隙和微裂隙多以储水为主，贯穿多个岩层的垂向裂隙具有很强的导水能力，离层裂隙间的水力联系主要靠两侧区域的垂向裂隙形成。垂向补给条件下，地下水先以非饱和方式沿垂向裂隙进行入渗，由上及下覆岩裂隙逐渐区域饱和，最终形成稳定的饱和入渗形式。在此基础上建立饱和渗流状态的地下水渗流数学模型，并依靠数值法求解，与相似模拟试验相互验证得出垂向裂隙是主要的导水通道，其导水量占比最大可达到97%，与此同时垂向裂隙中地下水的运移速度也远超出离层裂隙中的多个数量级。最后通过敏感性分析得出垂向裂隙渗流量与裂隙发育程度和总涌水量成正相关，与岩石渗透性成负相关。覆岩裂隙中地下水的运移时间与裂隙发育程度、岩石渗透性和总涌水量均呈负相关。

• 基于AIC准则的煤矿区单点动态沉降时间函数优化选取

  乔思宇, 杨泽发, 李志伟, 朱晓峻, 牛晶晶, 钱雨扬,

  时间函数法是最常用的煤矿区地表动态形变预测方法之一。其中，描述地表单点“S”型沉降过程的数学模型选取直接影响时间函数法的形变预测精度和可靠性。现有研究大都以拟合残差最小化为目标，通过修正或引入“S”型增长数学模型提高时间函数法的预测精度。然而，该方式容易导致“过拟合”现象，增加模型复杂度和参数反演难度。为克服该问题，引入了拟合残差和模型复杂度2个关键的优化选取指标，以来自7个不同地质采矿条件矿区的103个观测点时序沉降值为样本，采用理论分析与赤池信息量准则探讨了12种常见“S”型增长模型在煤矿区地表单点沉降过程描述中的优化选取。结果表明：①12种模型中，5个四参数模型的平均拟合残差为3.51 cm，明显优于二参数Knothe模型(14.10 cm)，但仅略优于6个三参数模型(4.78 cm)；②在兼顾拟合残差和模型复杂度的准则下，三参数模型普遍优于四参数和二参数，说明三参数模型比较适合描述矿区地表单点动态沉降过程，而四参数和二参数模型则分别存在“过拟合”(过度参数化)和“欠拟合”现象；③在6个三参数模型中，模型的优化选取与覆岩岩性有关。其中，软和中硬覆岩条件下，目前尚未被引入时间函数法的三参数Hossfeld模型能够较好地兼顾拟合残差小和模型复杂度低2个关键指标，但在坚硬覆岩条件下，Weibull模型表现则优于Hossfeld模型。

• 煤矿区无人机影像采动地裂缝提取方法研究

  杨奇让, 胡振琪, 韩佳政, 杨坤, 浮耀坤,

  为及时、准确地识别出煤矿区采动地裂缝，避免次生地质灾害发生和恢复煤矿区土地生态环境，以陕西省榆林市神木县西北部柠条塔煤矿采煤工作面裂缝发育区为研究区，基于低空无人机遥感影像，结合实地查勘，构建面向对象监督分类模型方法，开展地表采动裂缝提取方法研究。首先，借助ESP（Estimation of Scale Parameter）最优尺度评价工具得到候选分割参数，结合目视解译快速确定最优分割参数，得到裂缝、植被等影像对象；利用特征空间优化工具从24个初始特征集中确定15个优化特征参数构建优化特征集；在此基础上结合支持向量机(SVM, Support Vector Machine)、K最近邻(KNN, K Nearest Neighbor)、随机森林(RF, Radom Forest)、朴素贝叶斯(NB, Naive Bayes) 多种机器学习分类器模型，试验分析得出：地物的分类效果和分类精度具有一致性，SVM分类方法总体效果最好，在4个易错分区域中表现最好，误分小斑块数量最少，总体分类精度达到88.97%，Kappa系数到达0.849，裂缝提取精度F1值达到87.87%，Kappa系数达到0.848。4种分类方法整体分类精度均在80%以上，优选模型方法准确提取到研究区10条主要裂缝，相比传统人工矢量化更加高效，借助低空无人机遥感影像和面向对象方法可有效提取矿区地表采动裂缝，研究可为采煤沉陷地质灾害调查监测及土地生态修复提供技术支持。

• 废弃矿井蓄洪储能与取热综合利用模式研究

  张源, 他旭鹏, 师鹏, 张洪伟,

  废弃矿井地下空间利用是煤炭行业重点支持的方向。将地下空间利用、汛期蓄洪和冬季供热相结合，提出了基于地面引水蓄洪、井下蓄水储能和热泵取热技术的废弃矿井蓄洪储能与取热综合利用模式，阐述了该模式的概念、关键技术和科学问题；分析了我国废弃矿井分布及其与降水量分布之间的关系，论证了废弃矿井地下空间的蓄洪储能潜力。研究发现，安徽、河南、山东等13个省份的废弃矿井地下空间近6 000万m3，可储存约6个西湖的水量，适宜开展废弃矿井地下蓄洪储能和取热的工程示范。其中，仅淮南矿区5个废弃矿井的地下空间资源高达30万m3，储能量达94 500 GJ，可满足21万m2的建筑供暖需求。以旗山矿为例，设计了地面引水沟渠布置、井下储水空间布置以及矿井水提取和利用等方案，初步测算旗山矿蓄洪储能方案的供热功率可达6 835 kW，可为13.67万m2的建筑供暖，减少二氧化碳排放量约5 330 t，经济效益达350.75万元，初步论证了废弃矿井地下空间蓄洪储能的可行性。废弃矿井蓄洪储能与取热综合利用模式既可有效利用废弃矿井地下空间，还可以缓解汛期的局部洪涝灾害，并开发矿井水中的低品位清洁热能，对提高废弃矿井地下空间利用的附加值和推进废弃矿井地下空间利用有一定意义。

• 基于5G+云边端协同技术的采煤机智能调高调速  控制系统设计与应用

  崔耀, 叶壮,

  当前采煤机控制系统难以应对井下工作面复杂工况，采煤机智能调高调速控制的实现面临三大技术难题：传统4G、WiFi等无线通信技术的数据通信能力不足、集中式云计算平台的数据处理协同性低、割煤控制需要较多的人工干预辅助。为促进采煤机以及整个综采工作面的智能化发展，从解决采煤机5G通信、云边端协同、智能调高调速控制等关键技术出发，研制了一种基于5G+云边端协同技术的采煤机智能调高调速控制系统，对系统采用的5G通信技术和云边端协同技术进行了详细阐述，对采煤机智能调高调速控制系统的硬件平台和通信网络进行了介绍。采煤机智能调高调速控制系统采用基于特征级融合和决策级互补的多模态融合煤岩分布识别模型，并且在煤岩分布识别技术的基础上通过“记忆割煤+煤岩分布识别干预”的采煤机智能调高调速控制策略进行截割控制。在神东保德煤矿81309工作面对该控制系统进行了为期2个月的应用测试。测试结果发现：采煤机实时通讯丢包率约为0.003%，采煤机到集控中心之间的端到端平均通信时延下降了75%，采煤机滚筒故障率下降了约42%，前部刮板输送机煤炭混矸率下降了42.9%，验证了该采煤机智能控制系统及硬件平台的实用性及可行性。该项工作提高了采煤机控制的智能化程度和可靠性水平，能够进行推广与应用，促进综采工作面的智能化发展。

• 基于IMU/UWB的井下采煤工作面端头采煤机定位试验研究

  曹波, 王世博, 葛世荣, 鲁程,

  采煤机自主定位装置的长期精度是采煤工作面智能开采的重要研究内容。针对当前采煤机定位精度难以满足自动开采的需求，建立了基于惯性测量单元(Inertial Measurement Unit, IMU)/超宽带(Ultra-Wideband, UWB)融合定位的模型，提出了采煤工作面端头自主修正补偿惯性导航定位装置的漂移误差，利用IMU/UWB的融合结果对惯性导航定位装置的位置和姿态进行自主纠偏，能实时补偿IMU的偏差，实现采煤机长期高精度自主循环截割。为减小不确定的测量噪声对定位结果的影响，提出了利用变分无迹卡尔曼滤波(Variational Bayesian unscented Kalman filter, VB-UKF)技术对定位结果进行平滑处理，进一步提升融合定位精度，在太原重型机械有限公司开展了地面采煤机融合定位试验和山东能源集团济三工作面端头开展井下采煤机机载试验，验证采煤工作面端头的定位精度。试验结果表明，IMU/UWB融合定位精度高于单纯的UWB解算的精度；经过VB-UKF算法平滑后，井下试验的IMU/UWB融合定位的x轴和z轴方向的平均误差分别从0.102 m和0.194 m降低为0.082 m和0.158 m，平均精度对应的提升了19.6%和18.6%；3个姿态角的误差小于2°，在融合定位模型中利用误差扩展卡尔曼滤波实时补偿修正IMU的偏差，能有效的抑制IMU姿态角的漂移，井下现场试验证明了采煤工作面端头定位方法的有效性，为井下IMU/UWB融合定位的应用提供较好的参考和经验。

• 轴向间距对FBCDZ-10-No20型对旋风机失速过程的影响

  陈庆光, 徐延辉, 郭武, 张祯江,

  对旋风机在小流量工况运行时容易出现失速甚至喘振等不稳定现象，为研究轴向间距对对旋风机失速起始及其发展与传播过程的影响，采用Shear Stress Transport(剪切应力输运)k-ω湍流模型，对一台FBCDZ-10-No20型对旋风机全通道内的非定常流动进行数值模拟，探究了2种轴向间距下对旋风机的失速发展过程。结果表明：轴向间距对对旋风机失速起始及发展过程具有显著影响。在失速起始阶段，当对旋风机两级叶轮的轴向间距为170 mm时，失速起始扰动首先发生于后级叶根吸力面的尾缘区域，之后扰动沿径向从叶根向叶顶发展，沿周向向某个叶片通道聚集，导致该叶片通道堵塞，从而引起对旋风机失速；当轴向间距为70 mm时，失速起始扰动先后发生于前、后级的叶顶区域，之后扰动逐渐增强，最终发生失速。在完全失速阶段，轴向间距对于失速涡团沿周向、轴向及径向的传播都具有显著影响。轴向间距为170 mm时对旋风机进入单涡团全叶高失速，失速涡团沿轴向传播范围限于后级叶轮区域，沿周向以33.3%的后级转速旋转；轴向间距为70 mm时对旋风机进入多涡团部分叶高失速，失速涡团先后在两级叶轮叶顶区域产生，沿轴向向上、下游传播，沿径向分散于各叶片通道的70%叶高以上区域。由于两级叶轮轴向间距的改变，引起了对旋风机的失速起始扰动类型发生了由“局部喘振型”向“突尖型”的转变。

• 液压缸精准推移试验系统设计研究

  孟令宇, 周如林, 郭资鉴,

  综采工作面液压支架连续动作后产生位置偏移，影响采煤机截割效率。针对上述问题，在对综采工作面液压系统进行机理分析的基础上，建立了系统压力、流量与液压缸位移之间的耦合关系，设计并搭建了一种以乳化液/纯水为传动介质的液压缸精准推移试验平台，可以完成液压缸偏载、侧向加载等试验。该试验平台由液压测试系统、油压调节系统、电气控制系统、数据采集系统、上位机软件、加载试验台架等组成，其中油压调节机构调整液压缸工作姿态，数据采集系统实时监测测试液压缸压力、流量、位移、温度等数据，加载试验台架将液压支架、刮板输送机及采煤机等效为质量可调的重物。试验台采集频率2 000 Hz，公称压力31.5 MPa，公称流量400 L/min，测试液压缸缸径100～240 mm、行程400～1 800 mm，工作阻力不低于100 kN，可满足不同工作状态下推移液压缸动作机理研究。经测试，系统流量为126 L/min时，推移液压缸位移控制误差接近20%；系统流量为50 L/min时，推移液压缸位移控制误差稳定在7%以内。试验结果表明液压缸伸、收瞬态动作在工作过程中可以忽略，位移控制误差主要由阀类控制部件响应延迟导致，且随着系统流量的增加，控制误差呈线性关系增加，验证了双速调压阀大流量快速动作，小流量精准调节控制方案的可行性。液压缸精准推移试验系统适用于液压缸精确控制及液压缸集群协同控制研究，为实现高压大流量综采工作面液压支架精准控制提供试验手段。

• 神东矿区典型矿井水中氟的分布特征及形成机制

  杨思敏, 李井峰, 白璐,

  神东矿区位于陕西省北部和内蒙古鄂尔多斯市南部，气候干燥且降水稀少，水资源缺乏。矿区煤炭开采过程中产生的大量矿井水是重要的生产生活水源，然而神东矿区不同区域的矿井水氟化物浓度相差较大，部分区域浓度较高，为此笔者分析了高氟矿井水的分布特征及成因，对矿井水的资源化复用具有重要意义。基于神东矿区不同区域的58组矿井水水质分析结果，运用数理统计法，Piper三线图、Gibbs图，SI模拟等研究方法，同时通过对不同区域采集岩心和煤层顶板岩石进行XRF分析，探讨神东北部和中心矿区不同埋深矿井水中氟的时空分布特征及形成机制。研究结果表明：研究区矿井水中F−的质量浓度变化范围为0.3～13.7 mg/L，均值为4.3 mg/L，较高F−浓度的矿井水pH呈碱性。在水平方向上神东矿区呈现北部和西南部矿井水中F−浓度较高、东南部矿井水中F−浓度低的现象；垂直方向上呈现随开采深度的增加而增加的趋势，不同深度延安组含水层地下水所补给矿井水的F−浓度差异较大，深度80～130 m延安组含水层地下水补给矿井水中F−浓度较低，200～500 m延安组含水层地下水补给矿井水F−浓度相对较高。矿井水中F−浓度随季节的变化趋势不明显。延安组岩样含氟矿物XRF分析表明北部矿区和中心矿区西部含氟矿物含量相对中心矿区东部高。矿井水较高的F−浓度与水化学环境具有一定的关系，蒸发浓缩作用、阳离子交替吸附，水−岩相互作用导致的矿物溶解共同导致了地下水中F−的富集。

• Pb掺杂尾煤基纳米TiO2的制备及光催化降解PAM废水的研究

  邢慧娟, 樊玉萍, 马晓敏, 董宪姝, 侯金瑛, 郭嘉奇, 裴伟伟,

  聚丙烯酰胺(PAM)作为一种高效絮凝剂被广泛应用于水处理过程，残留PAM解聚生成的丙烯酰胺单体(AM)已被列为Ⅱ A类致癌物，对其处理迫在眉睫。选用浮选尾煤(TC)为原料，通过碱激发制备出改性尾煤基体，采用水热法将纳米TiO2负载到改性尾煤基体，制备了尾煤基纳米TiO2复合材料(TiO2/TC)和Pb掺杂尾煤基纳米TiO2复合材料(Pb-TiO2/TC)。以PAM为目标污染物分析了TC、改性尾煤基体、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的光催化降解性能，通过XRD、SEM、UV-vis和BET对样品进行表征，结合高效液相色谱−质谱联用技术对降解产物的分析与研究，探究了PAM的降解机理。研究结果表明：TC呈不规则状态，表面较为粗糙；TiO2/TC的表面疏松，孔隙结构明显，细管状TiO2均匀包覆在改性尾煤基体表面；Pb-TiO2/TC的结构更加蓬松，改性尾煤基体负载着更多的细管状TiO2。TiO2/TC的禁带宽度为3.16 eV，Pb2+掺杂使Pb-TiO2/TC的禁带宽度减小到3.08 eV。TiO2的比表面积为286.66 m2/g，TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的比表面积分别为360.33 m2/g和358.54 m2/g，较高的比表面积为反应提供更多活性位点，产生的吸附−催化协同效应显著提升光催化效率。TC和改性尾煤基体对PAM的降解效率分别为3.39%和4.68%，TiO2负载后的TiO2/TC和Pb-TiO2/TC对聚丙烯酰胺的降解率提升至38.92%和63.87%，经过5次循环使用后TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的光催化性能基本保持不变。PAM的降解过程中大分子PAM断链变成小分子量PAM分子，进一步氧化分解为NO3−、丙烯酸、乙酰胺和乙酸等。

• 粉煤灰基膏体充填脱氨方法研究综述

  李亚娇, 鱼郑, 鞠恺, 任武昂, 唐仁龙, 金鹏康,

  在论述粉煤灰基膏体充填技术现状的基础上，进一步探讨了粉煤灰基膏体充填中氨气释放所引起的井下空气环境恶化问题。通过分析氨气产生机理，发现由于粉煤灰中吸附的NH4 HSO4和(NH4)2SO4易溶于水且会生成NH4+，其在碱性环境下会转换为NH3释放出来。研究表明，现有的粉煤灰固体中吸附氨的去除方法，如加碱法、氧化法和加热法，都可将氨去除到合适范围，满足粉煤灰正常使用。但由于加碱法与氧化法需添加药剂且后续要将脱氨处理的粉煤灰加热干燥，加热法对热源有较高要求，高昂的成本使这些方法不能在粉煤灰基膏体充填脱氨处理中广泛应用。将粉煤灰制成浆液，并借鉴污水中物理化学脱氨的基础理论，提出用吹脱法、折点加氯法和磷酸铵镁沉淀法去除浆液中氨的技术措施。其中，吹脱法脱氨效果稳定且不需额外添加药剂，折点加氯法和磷酸铵镁沉淀法理论上可将浆液中的氨完全去除，但所需加药量大，且对加药量难以控制，影响氨的去除效果以及粉煤灰的性能。通过综合比较上述脱氨方法的技术特点，结合经济评价认为用吹脱法处理粉煤灰浆液的氨氮具有较好的工程应用前景。后续研究可通过试验或模拟的方式，优化吹脱法去除粉煤灰浆液中氨的操作条件，以期获得更好的脱氨效果。此外，还需持续关注脱氨后的粉煤灰浆液所配制充填膏体的性能。

• OP/TX表面活性剂对煤泥加压脱水效果及滤饼结构的影响

  张辰, 马晓敏, 樊玉萍, 董宪姝, 陈茹霞, 李强,

  煤泥脱水是煤炭洗选行业的焦点问题之一，采用自主设计的新型加压脱水效果智能监测试验装置，研究了辛基酚聚氧乙烯醚（OP-10）和壬基酚聚氧乙烯醚（TX-10）2种表面活性剂对煤泥加压脱水效果，通过压滤脱水试验、平均质量比阻测量、毛细吸水时间（CST）测量、润湿热测量、压缩脱水指数测量和CT测试分析了表面活性剂对煤泥脱水效果的影响机理。压滤脱水试验、平均质量比阻测量、CST测量结果表明：OP-10和TX-10均能提高煤泥加压脱水效果，OP-10最佳药剂量为200 g/t，此时滤饼平均质量比阻为5.21×106 m/kg，CST降低率最大14.25%，过滤速度相比原煤泥提高88.45%，水分为16.7％。TX-10最佳药剂量为400 g/t，此时滤饼平均质量比阻为9.31×106 m/kg，CST降低率最大13.36%，过滤速度相比原煤泥提高76.57%，水分为18.2％。润湿热测量结果表明OP-10的润湿热为1.196 J/g，TX-10的润湿热为4.11 J/g，TX-10的亲水性高于OP-10，相对OP-10难脱水，因此OP-10表面活性剂的压滤脱水效果好。通过滤饼压力−形变关系分析得到了滤饼成型过程的3个阶段，发现压缩脱水阶段与脱水效果密切相关，进一步定义了压缩脱水指数CDI，CDI越低，滤饼可压缩性越高，相同压力下滤饼厚度降低幅度越大，水分越低，最佳浓度下的OP-10和TX-10作用下的压缩脱水指数分别为147.18和155.35。通过CT扫描技术，对原样和加入OP-10压滤成型的滤饼进行微观结构分析，发现原样的有效孔隙率11.96%，连通性差，孤立孔比例大，加入浓度200 g/t的OP-10时，滤饼有效孔隙率为20.43%，连通性好，迂曲度显著下降为1.9，滤饼的渗透率逐渐增大，平均质量比阻就越小，因此可以提高脱水效果。

• 低阶煤的热溶萃取提质研究进展

  郭柱, 李显, 李致煜, 胡振中, 钟梅, 赵纯亮, 夏慈良, 罗光前, 王书林, 姚洪,

  低阶煤的热溶萃取提质是利用溶剂在温和条件下对低阶煤进行热萃取，通过对原煤的脱水与多级分离，可得到无水、无灰、高热值与良好热塑性的萃取产物与低水分的萃余煤。同时萃取产物在配煤炼焦、高级燃料及炭材料制备等多个领域均具有实际应用优势，拥有较高的附加值，并且该技术中溶剂具备可循环利用的优势。因此，热萃取提质是实现低阶煤分级分质转化利用的有效途径之一。本综述首先介绍了现有各类低阶煤提质处理方式；然后梳理了热溶萃取提质发展脉络，重点综述了低阶煤热溶萃取提质的各类影响因素、反应机理、现有工艺以及产物的利用途径；最后利用“Web of Science核心合集”作为数据源，使用CiteSpace科学计量软件刻画了煤溶剂萃取的知识图谱，通过对研究主题进行分析，总结研究方向并预测研究热点，为低阶煤热溶萃取提质研究提供一定的参考价值。综合分析表明：新型低成本绿色溶剂的选取、萃取产物结构表征及高值利用等领域具有较高的研究趋势，同时需要对萃取机理及萃取物特性定向调控开展深入研究，进一步推动工艺规模化生产进程。