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附件：《CCAJ煤炭周报》总第47期（20220122-20220128）.pdf
提纲内容
《CCAJ煤炭周报》，是中国煤炭行业知识服务平台通过自动获取技术采集煤炭行业发展的实时动态信息，再结合人工筛选加工，整理出的高质量周报。《CCAJ煤炭周报》主要栏目为热点聚焦、基础探索、技术刷新、企业新闻、政策管理、观点智库、30·60目标、数据荟萃、期刊专区等。截止2022年1月28日，《CCAJ煤炭周报》已连续出版46期。
《CCAJ煤炭周报》总第47期（20220122—20220128）一起回顾2021年关注过的煤炭行业“基础探索”热点内容。
2021《CCAJ煤炭周报》“基础探索”热点内容
（排名不分先后，点击标题查看详情）
首次提出了采场上覆岩层活动中的关键层理论，建立了关键层的判别准则，深入研究了在关键层作用下岩层的变形、离层及断裂规律。根据关键层的作用特性，描述了采场上覆岩层活动中的整体结构形态，关键层理论的建立为岩层移动和采场矿压研究提供了一种统一思想和方法。
《中国工程科学》：康红普、王国法、王双明等提出煤炭行业高质量发展重点任务
结合新形势下能源发展的新要求，界定了煤炭行业高质量发展内涵；构建了包含创新驱动、智能高效、多元经济、安全健康、绿色低碳5 个维度共23 个指标的三级评价指标体系。提出了煤炭行业高质量发展重点任务，从顶层制度安排、推进煤炭行业碳减排、提升煤炭产需平衡能力等方面给出了发展建议。
综合分析了沿空留巷、沿空掘巷、跨巷开采及采空区布置巷道等无煤柱开采方法及适用条件、围岩控制取得的研究成果。介绍了陕西何家塔煤矿支卸组合泵充混凝土支柱沿空留巷、山西野川煤矿泵充钢筋混凝土墙与水平长钻孔水力压裂卸压沿空留巷围岩控制两个应用实例。提出无煤柱开采方法及围岩控制技术的改进意见与发展方向。
王国法院士从编写组视角解读《煤矿智能化建设指南(2021年版)》
2021年6月，《煤矿智能化指南(2021年版)》印发，《指南》提出了煤矿智能化建设的原则、目标、技术架构和建设内容，为智能化煤矿建设提供技术路径与方向指引。王国法院士在《智能矿山》撰文，从编写组视角解读《指南》。
提出了适用于深部煤层采煤机自动驾驶的导航截割理论与技术框架，包括导航地图、位姿感知、路径规划、姿态控制4项技术内涵和九项关键技术，阐述了采煤机自主导航截割技术相关核心技术基本原理。
王双明院士剖析“双碳”目标下煤炭开采扰动空间CO2地下封存途径
依据“煤炭从哪儿来，煤炭利用产生的固废和CO2回到哪儿去”的可持续发展思路，王双明院士在对煤炭开采扰动空间地质特点分析的基础上，探究了煤炭开采扰动空间高效封存CO2的必备条件，提出了适宜于煤矿开采过程中进行CO2封存的潜在技术。
中国煤科沈阳研究院“机器人集群调度指挥系统V1.0”与华为技术有限公司“Kunpeng920”完成并通过相互兼容性测试认证，正式成为华为鲲鹏合作伙伴。
依托重点项目“煤矿安全隐患智能视频监控关键技术及装备”，中国煤科重庆研究院研发出煤矿“电子封条管理系统”，在贵州荣祥、鸿达等煤矿投入使用，数据成功上传接入国家矿山电子封条智能监管系统平台。
根据急倾斜煤层的赋存特点，提出了现代煤炭地下气化开采技术、新式水力采煤技术两种流态化开采技术构想，并详解了两种开采技术未来的重要研究方向。
基于冲击地压的应力条件，提出了煤矿开采下的应力流概念，理论分析了缓倾斜单一煤层相邻工作面开采条件下的应力流动方向和应力流发生的临界条件，针对应力流控制，提出了相邻工作面的布置原则及参数。
从智能感知与智能装备、边缘计算与网络服务、数字孪生知识建模、平台与应用系统4个方面对智慧矿山的核心关键技术进行了阐述。团队成员俞啸博士后为论文通讯作者。
在定义煤系气大产业基础上，论证了我国建设煤系气大产业的战略价值和可能性，思考目前面临的困难和挑战，提出了突破困局的技术战略选择与保障条件完善建议。
资源生态环境领域6大热点前沿态势为：①关键矿产资源的勘探、开发与保障竞争形势严峻; ②气候议题持续波动，全球变暖“停滞”获得更多科学证据支持; ③多方关注多介质中的微塑料、纳米塑料污染问题; ④自然环境的人为破坏加剧了人畜共患病的流行; ⑤基于自然的解决方案在生态系统恢复中得以广泛应用; ⑥缓解用水压力，促进水资源可持续发展成为全球的努力方向。
阿里巴巴达摩院发布了2022十大科技趋势，2022年科技发展更趋硬核、多元。十大趋势分别为：AI for Science、大小模型协同进化、硅光芯片、绿色能源 AI、柔性感知机器人、高精度医疗导航、全域隐私计算、星地计算、云网端融合、XR 互联网。
介绍了数学地球科学在大地测量和地球物理学、板块构造理论、地球化学、沉积学、地理信息系统、矿产资源和能源预测等领域的重要贡献。从国际地球科学前缘方向分析了数学地球科学的学科前缘，介绍了定量研究地球复杂性、大数据—深度机器学习与复杂人工智能等新的学科增长点。
分析了我国综合机械化的发展历程，总结了在机械化开采方面从引进、消化、吸收再到发展创新的成功经验。指出煤矿智能化是煤炭行业发展的必然趋势，其前提必须是装备要具有高可靠性，采煤工艺的可操作性与岩层控制的定量化理论是智能化实现的基础。
通过后续储层改造工艺实现煤层气(瓦斯)地面的高效抽采。截止2020年底，该技术在余吾煤矿、祁东煤矿等煤层气累计产气量超过1350万立方米。
详细披露了研制过程中的链轮和破碎轴组双重密封技术、刮板输送机中部槽耐磨性处理技术、过渡段刮板链运行轨迹改变技术 等6大关键技术。
提出一种新型分布式混合动力驱动系统，将柴油发动机、驱动电机、变速箱、动力电池组、轮边电机等多个动力源，分别布置在重型煤炭运输车牵引车和挂车上，可实现最大爬坡度增加70%、最高车速提高42.8%、百公里综合油耗降低17.8%。
研究开发了一种陶瓷，用于增强一种对5G应用至关重要的设备——循环器。为了显著增加能量密度以适应更高的频率，研究人员用铋部分取代了钇，铋是一种重元素，可以增加陶瓷的介电常数，取代铋也使循环器小型化。
通过电化学反应，将CO2转换为可用作燃料和化学原料的一氧化碳。该项东芝专有技术通过堆叠(Stacking)电解组件进行转换处理，提升了单位面积的处理量，在长23cm×宽12cm左右大小的约信封大小面积内，可实现每年高达1.0吨的CO2处理量。
基于鄂尔多斯盆地东缘石西区块25口井81个天然气样分析资料，发现氦气浓度为0.02%~0.23%，平均值为0.089%，具备潜在利用价值。此前研究显示，鄂尔多斯盆地不同气田不同层位天然气中氦浓度为0~0.091%，整体为贫氦气田。该盆地东缘临兴区块上古生界砂岩气氦气浓度在0.01%左右或更少。
在国内首次研发出液态金属热裂解装置，以液态金属为媒介，助力甲烷裂解，实现零排放、低成本、高效制氢。该液态金属天然气制氢设备产生1公斤氢气耗电约16度。
保护黄河流域! 卞正富团队构建协调度模型预警煤炭资源超强开发
研究构建了黄河流域资源环境承载力指标体系，重新审视了煤炭资源开发强度测算方法，量化了黄河流域42个煤矿区的煤炭资源开发强度。最后利用耦合协调度模型衡量了黄河流域资源开发强度与环境承载力的匹配程度。
提出了“超临界二氧化碳强化非常规天然气高效开发与地质封存一体化”技术，原理是将二氧化碳变成介于气体和液体之间的超临界态，注入页岩层压裂页岩，构建页岩气流动通道，置换出页岩气。同时，页岩气开采过程中产生的二氧化碳和封存的二氧化碳相抵消，从而实现开采过程的碳中和。
中科院战略咨询研究院、施普林格·自然联合发布《新能源技术研究的机遇与挑战》
报告对2000年—2019年全球太阳能、风能、生物质能、地热能、核能、氢能、储能、能源互联网等8个不同新能源技术领域整体及其20项代表性技术主题进行系统分析。
“过量CO2应存到何处？”《科学》发布全球最受关注的125个科学问题
“能源科学”领域最受关注的4个问题为我们可以生活在一个去化石燃料的世界中吗？氢能的未来是怎样的？冷聚变有可能实现吗？“生态学”领域最受关注的问题为我们可以阻止全球气候变化吗？我们能把过量的二氧化碳存到何处？是什么创造了地球的磁场(为什么它会移动)？我们是否能够更准确地预测灾害性事件(海啸、飓风、地震)？等8个问题。
Super HTHP Rheometer 2018超高温高压钻井液流变仪打破了国外高端钻井液流变性测试仪器的垄断，可大幅降低钻探成本，为地球深部探测、高温干热岩钻探、深部油气矿产勘探开发等提供高温高压真实条件下的钻井液流变性的实时测试评价手段。
提出一种基于轨道摩擦式驱动和齿轮齿条啮合驱动混合的巡检机器人驱动方式，同时建立了巡检机器人的三维模型及控制系统设计，实现了巡检机器人约11小时续航。
通过向电池发送电脉冲并测量其响应来监测电池。然后利用机器学习算法对测量数据进行处理，以预测电池的健康状况和使用寿命。
世界首个可通过自身液体自愈的柔性电液泵，通过电场实现介电液的静音泵送，还可通过在液体中添加自愈因子，实现破损和渗漏区域的自我修复。该研究为穿戴式装备的无绳驱动，提供了新思路。
代世峰教授团队在《煤炭学报》发表系列文章解析煤的显微组分定义与分类(ICCP system 1994)
“ICCP system 1994”目前已被国际煤岩学和有机岩石学的研究者广泛采用。系列论文共有4篇，分别对镜质体、惰质体、腐殖体、类脂体进行了解析。
介绍了多种驱动类型的软体智能机器人研究成果， 并从软体智能机器人的系统设计与力学建模两个方面进行了归纳分析与讨论。
首篇由中国学者主导参与的研究作为长文在Science上发表。与“无政策”案例相比，1.5°C一致的目标将要求中国分别将其碳排放量和能源消耗减少90%和39%以上。负排放技术在实现接近零排放方面发挥着重要作用，到2050年，捕获的碳平均占减排总量的20%，中国累计政策成本可能达到其国内生产总值的2.8%至5.7%。
“液态太阳燃料合成示范项目”是大连化物所李灿院士根据中国能源与生态环境现况在西部地区先行先试的一个项目，其核心技术是将不稳定的光伏发电通过先进的催化剂电解水制氢，然后将捕集的二氧化碳再利用高性能的催化剂合成液态甲醇。
中国移动、中科院等联合提出数字孪生网络(DTN)概念、架构及关键技术
首次系统化提出“数字孪生网络“的概念，即一个具有物理网络实体及虚拟孪生体, 且二者可进行实时交互映射的网络系统，其包含数据、模型、映射和交互四个核心要素。数字孪生网络将成为未来网络规划、运行、管理和运营的新方向。
从环境感知、运动规划、工程作业、状态监测等方面分析了工程车辆无人驾驶关键技术的研究进展。论述了机构/结构优化设计、先进的通讯手段、机器学习、数字孪生、多机协同等技术在推动工程车辆无人驾驶方面的具体应用。
彭苏萍院士团队揭示干旱半干旱区露天煤矿生态环境治理的5大发展方向
从露天采矿对植被群落与土壤的影响、露天排土场土层重构对生态效应的影响、排土场土壤改良对水土高效协同利用生态效应三方面介绍了干旱半干旱露天煤矿区生态重构研究现状，提出了露天煤矿生态环境治理的5大主要研究方向。
从应用基础研究、矿井地质保障技术以及煤岩测试自动化三个方面，详细论述了我国煤炭地质学“十三五”期间取得的主要成就。
基于非常规石油地质特点和“进源找油”思想，提出了页岩油勘探的“六定”思路或“六步”评价流程。在综合资料收集且准备齐全之后，开展的“六定”是指定背景、定源岩、定储层、定区带、定资源、定甜点。
讨论了支撑“碳达峰、碳中和”目标的大气、陆地和海洋相关的地球系统科学中的若干科学和技术问题及现存的知识不足。从地球系统模式、气候监测指标、温室气体监测技术、碳源/汇核算方法体系等方面，阐述了支撑碳中和的关键技术手段及现存的问题。
地学知识图谱以地球科学共同认可的知识体系为基础, 是对地球科学领域内的所有知识节点(包括已知的各种现象与事实、基本的概念与定义、自然原理与规律、观测与分析技术方法等)以及这些知识点之间的相互关系进行清晰、明确的阐释, 是一种可以为机器所理解的地球科学知识库和“推理机”
基于化学催化原理，提出一氧化碳主动同步处置方法，通过释放消除剂粉体形成“超细尘云”，捕捉空气中的一氧化碳，并将其迅速氧化成二氧化碳，瞬间降低灾害环境中一氧化碳的绝对量。
工具通过优化圆弧闭合球阀机构，解决了保压密封失效的问题；优选了胶筒、二氧化硅气凝胶等材料，改进设计了复合式保温取心内筒，使取心工具具有围压加持和岩心温度保护的双重优点；优选了表镶、孕镶复合式金刚石取心钻头，提高了取心钻头进尺。
基于140 GHz高功率毫米波系统，开展高功率毫米波能量加热穿透岩石的快速钻井技术研究。发现高功率短时间的微波加热方式可以有更高的加热效率,高功率回旋管输出的高斯毫米波波束会对不同岩石样品都有很好的加热效果。
从国家方略和顶层设计方面梳理国土空间生态保护与修复的脉络。从生态保护与修复的重大科学问题和热点、语境分析、分区分类、差异化、生态补偿机制等5 个方面，提出了助推中国国土空间生态保护与修复需要的科技支撑。
我国煤中稀土元素含量远高于美国煤中稀土元素含量，二连盆地-海拉尔盆地和西南川滇桂地区是我国两大煤中稀土元素成矿带。稀土元素在煤中主要以稀土矿物、有机化合物以及离子吸附的形式存在。
MIT Technology Review评选出的2021年 “十大突破性技术” 分别为：mRNA 疫苗、生成式预训练模型、数据信托、锂金属电池、数字接触追踪、超高精度定位、远程技术、多技能型人工智能、TikTok 推荐算法、绿色氢能。
梳理近100年来以荒野、再野化、基于自然的解决方案、生态修复为核心的国际生态环境治理理念的发展语境，并辨析了各概念之间的区别与联系。介绍了国际生态修复的基本研究框架，总结他们存在的主要问题与对策。
欧洲与北美55个碳减排关键技术：碳捕获/利用和存储技术项目详情
碳达标、碳中和已成为世界研究热点。欧洲和北美已启动55 个项目超前研究碳捕获/利用和存储技术(CCUS)，目标瞄准未来万亿元的碳减排市场，抢占技术与市场先机。
康红普院士团队发表《掘进工作面围岩稳定性分析及快速成巷技术途径》长论文
构建了掘进自动化、智能化总体技术架构，分析了自动化、智能化关键技术，提出我国煤矿自动化、智能化掘进技术的发展路径。
总结了国内外学者和自己团队在裂隙岩体力学特性的理论模型、室内试验、现场原位试验、数值仿真方法等方面的研究成果，并提出了裂隙岩体地下工程稳定性研究的重点发展方向。
30个！中国科协发布2021重大科学问题、工程技术难题和产业技术问题
2021重大科学问题、工程技术难题和产业技术问题包括纳米尺度下高效催化反应的作用机制是什么?以新能源为主体的新型电力系统路径优化和稳定机理是什么?如何利用风光水加快实现“碳中和”目标等?
从电力电量平衡视角，提出了新能源替代的基本技术内涵是要实现电力和电量两方面的替代;从保障供电充裕性的角度，基于大量实际数据分析新能源替代面临的问题;提出促进新能源替代的路径展望。
王国法院士：煤炭工业“十三五”发展成效与“双碳”目标实施路径
回顾了“十三五”期间，我国煤炭工业取得的丰硕成果和巨大成绩。研究认为要坚定不移地建设智能化煤矿，淘汰落后产能，发展以煤矿智能化支撑的柔性生产供给体系，发挥煤炭为“双碳”兜底、为能源安全兜底、为国家安全兜底的作用，实现新时期、新煤炭、新格局高质量发展目标。
提出一种基于气-固-液三相界面的新型电催化乙炔还原反应策略，用层状双金属氢氧化物原位转变形成的Cu/Cu2O界面结构纳米催化材料，以水取代氢气为质子源，在室温下实现了富乙烯气体中低浓度乙炔的选择性还原，乙炔转化率达99.9%，乙烯选择性大于90%。
【特约综述】郑煤机高有进教授：综采工作面智能化关键技术现状与展望
工程应用角度出发，围绕采煤机、液压支架群、供液系统、运输系统等核心设备，综述综采工作面智能化的发展历史和技术现状，介绍了智能化综采工作面现有的系统架构和关键技术，梳理智能化建设过程中的技术难点。
结合数字图像相关方法对裂隙网络类岩石试件加载过程进行非接触式全场变形测量;并引入应变场方差这一指标，定量研究了裂隙岩体变形破坏演化规律及前兆异常特征。研究成果可为复杂裂隙岩体物理重构以及失稳预警提供新的思路。
建立了一个大型地理编码数据库，将几个页岩的地表水测量数据与通过水力压裂(HF)的水平钻井数据结合起来，以检查美国水域中油井的时间和空间变化是否与异常的盐浓度有关。发现在新的HF井中钡、氯和锶的浓度有很小的增加，但溴化物没有。所有的离子在开井后的91到180天内都出现了较大的增加，但在量级上仍然很小。
揭示地球大数据总体态势，美国、欧洲各国和组织、澳大利亚等在地球大数据研究中的战略举措与特点，揭示了地球大数据重点领域态势与特点。
采用“搭接加双边绑丝连接”的边界固定方式对钢筋网、经纬网及菱形网三类锚杆支护金属网进行了实验室试验。认为金属网是否能进行有效支护，应围绕传力机制问题分别进行局部绑丝加固、节点约束防滑及配套锚杆间排距优化等加强措施。
统计现行煤层气标准共87 项， 确定了煤层气事实标准体系框架。首次构建了我国煤层气标准体系。并对各专业包括的门类进行了划分设计, 对未来各专业标准的发展进行了规划, 共规划59项标准。
介绍了智慧露天矿山定义、架构，探讨了智慧露天矿山无人驾驶技术、数字孪生技术、大数据采集分析技术、风险监测及预警技术等关键技术。
中国煤科西安院自制可视化试验平台揭示动水巷道骨料运移堆积规律
研究基于水头高度、流速、巷道尺寸、倾角、糙度、骨料粒径、灌注速度等因素建立大型骨料灌注截流试验平台，并依托平台进行单孔、多孔灌注试验，分析动水巷道骨料运移堆积规律。
目前近60%的石油和化石甲烷气体以及90%的煤炭储量必须在2050年前都留在地下，人们才有至少50%的机会将全球变暖控制在1.5℃。许多正在开展和计划中的化石燃料开采活动对于实现全球一致认可的气候目标没有帮助。据估算，从现在开始到2050年，油气开采量只有每年减少3%才能完成这些目标。
介绍了国家能源集团的智能化采煤核心技术，分别为薄煤层等高无人化智能开采技术、中厚偏薄煤层透明自主智能开采技术、厚煤层采煤机器人智能开采技术、大倾角厚煤层单向智能开采技术、直立煤层综放智能开采技术。
提出大型电动轮矿车从节能减排至完全零排放的技术路线。发现在大型电动轮矿车的工作过程中，伴随复杂的多源能量产生、存储、转化、消耗机制，节能减排空间巨大，主要涉及电能转化与高效率利用、机械能回收与再生利用、柴油燃烧发电三个环节。
提出应建立矿山安全地质学新的交叉学科。介绍了矿山安全地质学的概念、内容框架、研究方法、主要矿山安全地质问题、安全地质问题风险评价等，对矿山安全地质研究中亟待解决的关科学问题和防控技术发展趋势提出了建议。
新型掘进机将掘进机构与行走机构合二为一，形成水平行走、重力下向连续掘进的新模式。该设备为非全断面掘进岩石，不受空间限制，可自由掘进岩石，且便于出碴。掘进机滚动截齿非强制切削，而是依靠掘进机及自身重力、滚筒旋转惯性力、剪切力滚动侵入岩石，化阻力为动力的新模式，能量消耗少。
报告瞄准当前全球科技创新热点话题，选取新药创制、未来计算、人工合成生物、AI+基因组编辑、脑-意识-人工智能等五大领域，凝练形成50项交叉前沿方向。同时，对各领域全球发展趋势、国家战略布局和未来发展规划进行了解读与分析，比较深度和客观地反映了总体发展态势。
从岩崩早期识别、失稳和运动机理、综合防护技术措施等方面总结了目前的主要研究成果，高位高能岩崩研究未来亟待解决的科学问题包括：高位高能危岩早期识别技术体系、岩桥损伤识别技术和危岩体稳定性定量评价模型、岩崩预测预报理论和岩崩决策管理系统、高位高能危岩体失稳-运动机理、岩崩防护结构设计理论方法。
以350MW超临界CFB锅炉为研究对象，对CFB锅炉压火过程进行现场试验和数值模拟，得到了锅炉压火过程中的流场、温度变化、氧量变化以及污染物排放数据。
以裂隙场描述参数连通概率密度为桥梁，通过平行杆模型引入逾渗理论求解采动应力分布，建立了逾渗模型，多个矿区的实测结果和逾渗模型预测值交叉验证，证实采动应力分布逾渗模型可靠且形式简洁。
提出了煤层CO2安全封存4项关键技术，包括：煤层安全储碳机理与主控因素、煤层碳封存风险探测与安全评价方法、煤层碳封存全生命周期安全监测预警技术、煤层碳封存风险应对与应急处置规范。
从大数据驱动的角度阐释了瓦斯与煤自燃共生灾害风险识别及预警过程中的数据特点和功能，搭建大数据驱动的瓦斯智能监控系统和煤自燃智能监控系统相融合的共生灾害智能化预警系统应用架构，分析共生灾害智能化预警系统的大数据获取、集成、分析应用和预警等关键技术。
在总结山东、山西和新疆矿区典型巷道冲击致顶板(顶煤)动力灾害特征的基础上，提出深部煤层巷道冲击地压与冒顶复合灾害的概念与分类，并建立了复合灾害发生的解析模型，厘清了灾害发生的主控因素。
智能是学习的能力，以及解释、解决智力问题的能力；人工智能是脱离生命体的智能，是人类智能的体外延伸；人工智能可面向不同的情境，通过不断学习，积累本领，与时俱进地成长。在智能、人工智能等概念达成上述基本共识的基础上，李德毅院士研究了新一代人工智能的技术内核，提出十个问题，并给出自己简要的回答。
凝练出当前我国应重点关注和研究的问题：1) 奥陶系底界问题; 2) 奥陶系“阶”的时限长短不均衡, 有必要进行再划分; 3) 我国奥陶纪地层并不连续和完整, 需要重新认识; 4) 追求更高精度的地层划分对比; 5) 奥陶纪长周期变化及快速生物和地质事件的过程和发生机制。
阐述了废弃矿井抽水蓄能地下水库的概念与构建技术，分别从地下水库库容、地下水循环、围岩稳定性与水质因素等4个方面进行研究，揭示了废弃矿井抽水蓄能地下水库构建的关键因素。
概述了已有月壤原位利用技术的一般原理、基本过程、热力学动力学基础及近期研究进展，同时探讨了这些方法的一些优缺点，并展望了其在月球矿物原位利用上的应用前景。
2007—2021年煤矿机器人环境感知与路径规划关键技术成果
以环境感知和路径规划为切入点总结了2007—2021年掘进类、采煤类、运输类、安控类、救援类5类煤矿机器人的现状，分析了煤矿机器人环境感知和路径规划研究中的热门研究方向。
总结了宁夏煤矿开采亟待解决的技术问题，从宁夏煤炭工业未来发展的现实需求出发，提出了宁夏煤矿绿色开发的战略思想、发展蓝图和战略目标，形成其总体战略布局。在此基础上，从多方面提出了宁夏煤矿未来绿色开发的技术路径。
矿大（北京）侯公羽提出常规巷道支护设计的内容、原理、方法与流程
在分析、综述现有的巷道支护设计理论与方法的基础上，从巷道支护设计的基本特征、巷道开挖的力学原理入手，提出了常规巷道支护设计的内容、原理、方法与流程。
研究和评述了国际上再野化的概念与实践, 进而探讨再野化对我国生态保护修复的意义, 提出基于再野化的山水林田湖草生态保护修复的新思路。对于我国生态保护修复的理念更新、方法创新、实践探索均具有积极意义。
梳理了能源金融理论的发展脉络, 描述了能源金融的研究进展, 凝练出各方向的研究热点。提出了大数据能源金融、人工智能+能源金融以及能源金融与能源安全三个前沿方向。
清华大学工业系主任、副校长郑力在其2021年出版的《智能制造：技术前沿与探索应用》一书中，系统梳理了智能制造的本质、显著特征、关键环境、应用场景等进行了阐述。
甘肃地震局研究团队揭示全球79个干热岩项目诱发地震活动和风险管控
梳理了全球干热岩开采诱发地震的总体情况、典型案例，整理了在成因和机理研究、地震灾害风险管控和缓解等方面的研究进展，揭示了干热岩开采存在的问题与技术趋势，并对我国干热岩开采诱发地震防控方面提出了应采用的技术措施。
以山西阳泉某工作面为例，对包含断层、陷落柱、薄煤带、挠曲四种地质异常体的工作面进行了三维波场模拟，获得了该四种地质异常体在槽波属性上的不同响应特征
研究显示，煤炭形成的第一阶段的机制可能与想象的不同：微生物是煤矿中煤炭和甲烷形成的原因。结果表明微生物直接消耗煤的甲氧基，使煤转变，并形成甲烷。
介绍了氢燃料电池应用于重型载货车上的战略意义，氢燃料电池重型载货车发展的国内外现状，氢燃料电池应用于重型载货车关键技术难点。
分别从科学视野——对人类认知的挑战、科学攻坚——满足地球宜居需求、科技支撑——变革性技术、实现途径与展望4个方面进行了论述。
基于“管设备就是管生产，管数据就是管设备”的生产理念，阐述了麻地梁煤矿智能化开采建设成果——十大智慧系统的关键技术及应用效果，并指出了现阶段煤矿智能化开采中存在的关键问题。
12月2日，《矿产保护与利用》“战略矿产资源”专题在中国煤炭行业知识服务平台上线，该专题共16篇论文，包含全球铟矿、镓矿、锗矿、锂矿、钴矿等资源开发利用现状及发展趋势。
全球性污染物相关前沿包括“燃煤及工业烟气中汞污染的消除”、“微塑料在土壤中的暴露及对土壤生态系统的影响”和“全氟和多氟烷基化合物的分布、暴露、毒理和污染控制技术”。地球科学领域的重点热点前沿包括“基于多个卫星数据的全球火灾排放评估”“全球降水数据集的研制与评估”。化学与材料科学领域的重点热点前沿包括“非共价相互作用(卤键、硫键等)”“化学动力学疗法”。
聚焦应急管理体系数字化转型的整体性、框架性研究，结合应急管理体系的行业特点，以数字技术与应急管理的融合应用为切入点展开了相关研究。
吴拥政团队揭示5种锚杆托板与缓冲垫层组合结构静、动载力学性能
搭建锚杆托板与缓冲垫层组合试样静、动载测试试验台，测试了5种组合结构托板的静、动载力学性能。发现与单独使用托板相比，4种缓冲垫层均能实现吸能减冲，吸能效果从优到劣分别为泡沫铝、松木、废旧皮带及橡胶垫。
在全球气候变暖背景下，多年冻土退化下的土壤微生物响应特征可能介导了高寒生态系统对气候变暖的正反馈，揭示了祁连山区乃至青藏高原多年冻土退化区土壤碳损失的微生物机制，为多年冻土区土壤碳稳定性的微生物调节提供了新视角，也为未来气候情景的模型预测奠定了生物学基础。
瑞士工程科学院院士、苏黎世联邦理工学院教授Aldo Steinfeld等利用阳光和空气生产出液态燃料，并设想用于航空部门。研究认为，太阳能的潜力是巨大的，仅1%到达地球干旱地区的太阳辐射就足以满足全球能源消耗。
分析了国内外深部地热的开发利用现状，总结了我国在相关领域的重要研究进展，构建了兼备实用性和经济性的深部矿产资源与地热资源共采系统工程框架，明晰了我国深部矿产和地热资源共采未来重点研究方向。
2021年度能源与矿业工程前沿发布 Top12研究前沿涵盖4个学科
12月14日，中国工程院、科睿唯安公司与高等教育出版社发布《全球工程前沿2021》报告。能源与矿业工程领域研判的Top12工程研究前沿涵盖了能源和电气科学技术与工程、核科学技术与工程、地质资源科学技术与工程、矿业科学技术与工程4个学科。报告对Top4工程前沿做了重点解读。
在探索尝试图像、声音、振动等多种煤矸识别技术的基础上，提出了图像识别智能放煤技术。
在分析元宇宙技术优势的基础上，从技术、经济、政策三方面论证了元宇宙技术在煤矿安全培训和应急演练中的可行性。随着智慧矿山的不断推进，元宇宙技术的不断发展，技术终将为煤矿及非煤矿山的安全培训和应急演练提供一个新的途径。
小松株式会社宣布将与日本政府合作，开发用于外层空间工作的创新技术。小松将在网络空间创建和操作一台液压挖掘机，并将其运动与地球上的实际设备进行比较，以验证模拟器的精度。小松还将以数字方式设置月球表面状况，并在模拟器中检查挖掘机的运动，以确定月球设备面临的问题。
基于固态电解质开发了一种新型电解反应器。他们利用可持续的清洁电能，配合所研发的铜基单原子催化剂，可以将温室气体二氧化碳高效转化为高价值、高纯度的液体燃料甲酸，无需进一步产物分离。
以“十三五”国家科技重大专项项目“煤层气高效增产及排采关键技术研究”部分成果为主线，对“十三五”以来煤层气勘探选区、高效增产和排采关键技术进展进行梳理和阐述，并针对当前“双碳”目标背景，提出了煤层气产业未来九方面理论研究及技术攻关方向。
在综合已有厚煤层成因观点和实例研究的基础上，提出了受天文周期控制的多期次泥炭沼泽叠加成煤理论和模型，用于解释厚煤层的成因机制。
基于7套再分析数据，采用气候变化速率及空间插值等分析方法，分析了1981—2019年全球气温变化时空特征及主要国家气温变化。
对氢能产业链上的制氢、氢分离、储运、应用等环节的状况、问题和今后的发展进行了系统的分析和归纳。
阐述了冲击地压领域在法规建设、发生机理、监测预警等方面研究进展与发展趋势，同时指明了未来冲击地压防治面临的难题。
以数据融合-协同防控为导向，建立了基于“互联网”的煤矿水害智能化防控平台，将煤矿水害防治各阶段工作与“大数据”、“智能化矿山”、“互联网”、“云服务平台”等新理念、新技术进行融合，提升了煤矿水害安全评价与水害超前防治效率。
介绍了我国现阶段碳中和的具体背景，分析了生态修复与碳中和的内在联系，讨论了煤炭矿山生态修复的生态逻辑、应遵循的基本原则与实施的总体要求，强调了消除地质安全隐患、自然恢复、辅助再生、生态重建等矿山生态修复技术措施的内涵及分类。
基于煤炭开发全生命周期碳排放清单分析方法，从生产用能、瓦斯排放及矿后活动3个环节，建立了煤炭开发过程碳排放计算模型，测算煤炭开发过程碳排放量，并分析不同环节碳排放特征，提出煤炭开发过程碳减排技术途径。
剖析提升煤炭高质量稳定供给能力存在的主要问题后，提出了煤炭智能柔性开发供给技术体系与建设思路，建立了煤炭智能柔性开发供给响应模型，提出了煤炭智能柔性开发供给运行模式。
生态修复可以概括为：以利用生态系统的自我恢复能力为主，结合人工干预措施，使遭到破坏的生态系统逐步恢复其功能与结构，并能自我维持、正向演替，实现新的生态平衡与可持续发展。研究从三个层面构建了适应碳中和愿景目标下矿山生态修复的新路径。
以白鹤滩水电站高应力大型地下厂房为研究对象，综合采用微震监测、多点位移计、锚杆(索)测力计等多种高精度设备，揭示了多次爆破荷载下高应力硬岩内部微破裂演化行为及其累积损伤机制。
通过科学计量的分析方法，对Web of Science 平台中包含的123 篇元宇宙(Metaverse)论文进行分析，发现目前元宇宙在科学研究中的讨论多为报纸文献，集中在对元宇宙经济/金融的讨论，元宇宙整体研究并不活跃，相关论文主要分布在计算机和电子等领域中，相关核心文献的分布反映了其处在萌芽状态。
研究提出俯冲板块区域上—下地幔边界的显著塌陷并非由后尖晶石相变引起，而是由秋本石到布里奇曼石的相变导致。
按照煤炭资源量计算办法，陕西省已查明煤炭资源中富油煤+高油煤资源量为1550.33亿t，内蕴焦油资源量144.5亿t。据此预测陕西省2000 m以浅煤炭资源总量中富油煤+高油煤资源量3 845亿t，内蕴焦油资源325亿t。
构建了数字孪生驱动下的掘进装备远程智能控制模型及技术体系，详细介绍了远程虚拟呈现、精确位姿感知、孪生数据共享、虚实同步驱动、工艺记忆截割、设备群碰撞预警等方面的研究进展。
绿色碳科学：双碳目标下的科学基础(国家自然科学基金委员会第292期“双清论坛”学术综述)
研究基于第292期“双清论坛”，阐述了“绿色碳科学”理念的科学内涵，综述了当前我国能源与材料科技领域低碳化科学技术的研究进展、相关挑战与未来机遇，凝练了双碳目标的实现路径、关键科学问题、未来研究方向。
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