煤炭学报杂志

煤炭学报杂志2024年第6期

• 冲击危险区域多元地球物理指标动态辨识方法及其应用

  王爱文, 李超, 潘一山, 宋义敏, 范德威, 魏传奇, 于新河, 卢闯,

  精准识别冲击危险区域并给出危险程度及其演化规律对冲击地压防治具有重要意义。采用变形局部化与多元地球物理指标空间扫描相结合的方法，探究大能量事件发生区域的微震前兆特征，追踪冲击危险区域的动态演化过程。基于变形局部化原理，利用梯度显著性指标识别变形局部化区域，圈定冲击危险区域；采用滑动窗扫描方法，研究了变形局部化区域内的b、A(b)、S等物理指标空间分布特征，以掘进期间梯度显著性指标识别的微震聚集区域内大能量微震事件对应的b、A(b)、S、∆F、A(t)作为划分工作面回采期间冲击危险等级的阈值；利用贝叶斯网络法分析各个物理指标预测危险区域的效能，构建综合预测危险区域模型，计算物理指标权重并得到综合预测指标，并以513工作面进行实例分析。结果表明：地球物理指标可以识别微震聚集信号，判断危险区域，根据513工作面实际监测数据判断出3个微震事件聚集区域；物理指标的空间扫描结果与微震数据的聚集区域具有同步的特征，大能量事件发生时，所在区域的物理指标值高于冲击危险阈值，物理指标空间扫描辨识的危险区域与微震数据聚集区域基本一致；利用综合预测危险区域模型，对工作面回采期间危险区域进行迭代式预测，结果表明：冲击危险事件多发生在综合预测指标所预测的强冲击危险区域内，并随着回采期间微震数据的叠加，强冲击危险区域逐步集中，与冲击危险事件位置的重合度更高。综合预测指标预测效能总体高于单个物理指标，显著增强了精准预测冲击危险区域的能力。

• 煤矿覆岩主控致灾层位危险识别及现场应用

  马玉镇, 朱斯陶, 潘俊锋, 高永涛, 张修峰, 姜福兴, 刘金海, 王冰, 陈洋,

  针对煤矿地面水力压裂技术施工中工作面覆岩主控致灾层位难以准确辨识的难题，以孟村煤矿401102工作面地面水力压裂工业试验为背景，采用理论分析、微震监测、现场调研等方法，揭示了煤矿厚硬覆岩运动诱发矿震和冲击地压的动力灾害机理，分析了基于载荷三带理论的厚硬覆岩分区运动特征与诱发动力灾害之间的关系，建立了基于关键层运动状态的矿震能量预测模型与采场等效附加应力估算模型，提出了基于K-means聚类算法和肘部法则的煤矿覆岩主控致灾层位识别技术方法，确定了现场压裂施工层位并进行工业试验，根据现场微震监测数据及理论分析结果进行了效果验证，得到结论如下：孟村煤矿401102工作面致冲关键层及矿震关键层均为距离煤层66 m的安定组关键层R9，其初次破断运动采场等效附加扰动应力理论值为7.23 MPa，初次破断运动释放矿震能量理论值为6.08×105 J，致灾危险性较强；震–冲关键层压裂后，矿震能量理论值降幅94％，采场等效附加扰动应力理论值降幅76%，工作面上方5×103 J大能量微震事件出现明显上移趋势，上移量约为15 m；103 J及以上能级微震事件频次占比显著下降，由60.39%降至17.89%，最大微震事件能量由6.65×105 J降至9.75×103 J；102 J及以下能级微震事件频次占比显著上升，由39.61%增至82.11%。

• 复合扩管式锚索恒阻器的研发与试验研究

  贾后省, 张志明, 刘少伟, 王林, 江文渊, 彭博, 付孟雄,

  深部高应力、软弱围岩、强烈采动影响等条件下的巷道围岩频繁出现大变形，此类围岩大变形支护可控性普遍较差，常规锚索因其较低的延伸率无法适应巷道大变形而大量破断或锚固失效，导致巷道出现冒顶隐患。针对此类问题，研发了一种与常规锚索配合使用的复合扩管式恒阻器，其结构主要由止进端盖、扩径管、一体式托盘和锥式锁具组成，通过锥式锁具克服扩径管“扩胀—摩削”所产生的近似恒定的复合阻力，实现围岩大变形过程中的锚索支护阻力恒定，通过理论分析、数值模拟和静力拉伸试验等综合研究方法，系统分析和试验了复合扩管式恒阻器的力学特性和工作稳定性，掌握了该恒阻器扩径增量、锁具锥角对扩径管变形及恒阻器复合阻力的影响规律。试验结果表明：恒阻器复合阻力主要分为阻力快升段和近恒定阻力段2个过程，且近恒定阻力段作为主要阶段达到试验全程的85%～90%；锁具锥角、扩径增量直接影响了扩径管变形及恒阻器力学特性，锁具锥角小于20°时，扩径管变形均匀且恒阻器复合阻力发挥稳定，而扩径增量则决定了恒阻器复合阻力的大小，可通过调整扩径增量获取需要的锚索恒阻力；\phi 17.8 mm锚索条件下，当锁具锥角为15°、扩径增量为5 mm时，恒阻器恒定阻力约为265.92 kN，\phi 21.8 mm锚索条件下，当锁具锥角为15°，扩径增量为8 mm时，恒阻器恒定阻力约为424.15 kN，且工作状态稳定可靠，可较好的符合大变形巷道的恒阻支护要求。此外，该恒阻器还具有工作稳定性强、恒阻行程及阻力可调、结构简单、安装便捷等特点，是大变形巷道围岩控制技术的有效补充。

• 特厚煤层底板断层破坏与顶板垮断联动效应的CFDEM模拟研究

  李浩, 唐世斌, 康志勤, 杨栋, 马立强,

  特厚煤层采场空间大、覆岩扰动范围广，顶板垮断产生的强扰动加卸荷载易导致底板断层破坏加剧。通过数值模拟研究特厚煤层底板断层突水与顶板垮断联动效应机理规律是开展水害防治的基础，关键在于掌握加卸载下岩体渐进破坏与裂隙流耦合特征。构建加卸载下拉、剪损伤演化方程，结合有效偏/球应力为基本变量的屈服准则与塑性势函数，得到完整岩块的塑性损伤本构；建立拉/剪、混合型加卸载过程中塑性位移与强度劣化关系，以平方拉剪应力与B-K准则为初始、完全断裂准则，形成非贯通裂隙断裂本构；提出岩块分离、压缩、剪切判据，结合实验数据建立离散块体间挤压、剪切摩擦本构与剪胀方程。基于质量/动量守恒、状态方程，并结合流体体积与浸没边界方法，形成裂隙岩体气–水二相流模拟理论。由此形成CFDEM数值计算程序，并将加卸载下塑性损伤、断裂、挤压/摩擦、流体属性分别赋予实体单元(岩块)、黏聚力单元(非贯通裂隙)、接触对(贯通裂隙)、欧拉单元(水和气)。根据宁武煤田北部矿区工程地质条件，建立特厚煤层底板断层突水与顶板垮断联动效应数值计算模型。结果表明：① CFDEM耦合程序及相应的理论模型可数值实现特厚煤层覆岩及底板断层从(准)连续体到离散体转化，以及地下水在裂隙中运移；② 模拟条件下特厚煤层含断层底板的采动裂隙包络线呈w形，最深处超过55 m位于断层及其上盘，最浅处23 m位于断层下盘，而无构造底板处的破坏深度为24～36 m，已导通奥灰含水层；③ 特厚煤层底板普遍出现二次破坏现象。表现为无构造底板在超前工作面处破坏深度为24.0～29.3 m，但在采空区内普遍增加至31.5～36.0 m；断层及其上盘在超前工作面处裂隙总开度为0.34～0.86 m，但在采空区内迅速增加至3.6 m，形成突水优势通道。④ 底板断层突水与顶板垮断联动效应的根源在于覆岩高位关键岩层垮断失稳、砌体梁下沉与二次断裂，并导致底板二次破坏，突水风险加剧。

• CO2–荷载耦合作用下煤体细观统计损伤本构模型及验证

  王磊, 陈礼鹏, 谢广祥, 范浩, 李少波, 邹鹏, 张宇,

  CO2吸附会对煤体产生损伤劣化作用进而降低其稳定性，对CO2封存的长期安全性提出挑战，明确CO2劣化作用并建立本构模型至关重要。采用损伤力学理论和统计理论推导出能够综合反映CO2吸附和荷载耦合作用下煤体总损伤变量的计算公式，并重点考虑了压密段的影响，分段建立了CO2作用下煤体的细观统计损伤本构方程，明确了模型各参数的确定方法。最后通过CT扫描实验系统、MTS 816实验系统确定了本构模型参数，并采用自主研制的气–固耦合实验系统对不同CO2压力下煤体进行了单轴压缩实验，验证了模型的合理性。研究结果表明：① 基于CT扫描获取的裂隙率和运用Weibull分布理论分别定义了吸附和受载作用下的损伤变量，结合损伤理论进一步得到二者耦合作用下的总损伤变量，并建立了细观统计损伤本构模型；② 基于CT扫描技术的裂隙三维重构真实反映了CO2作用前后裂隙扩展特征，CO2压力越高，裂隙扩展越充分，煤样三维裂隙参数和损伤变量越大，所形成的空间裂隙网络越复杂；③ CO2对煤体力学性质劣化作用显著，煤体的抗压强度与弹性模量随CO2压力增加分别降低了49.78%和22.63%，CO2对煤体的溶胀效应、塑化效应和气楔效应的综合作用导致了力学参数的降低；④ 建立的CO2作用下煤体细观统计损伤模型理论曲线与单轴实验曲线具有较高的吻合度，说明损伤本构模型能够较好地反映出CO2对煤体力学特性的损伤劣化作用，体现了损伤本构模型及模型参数确定方法的合理性与适用性。

• 纳米硅溶胶–EVA–粉煤灰水泥基复合浆材配比正交优化及对其物性的影响

  沈玉旭, 柴肇云, 孙浩程, 刘向御, 郭俊庆, 肖畅, 李天宇, 辛子朋, 史沁彬,

  针对传统水泥基浆材不能满足煤矿大变形巷道注浆加固实际需求的难题，通过添加纳米硅溶胶、乙烯–醋酸乙烯共聚物(EVA)和粉煤灰对普通硅酸盐水泥进行改性获得高性能复合浆材。采用正交试验和极差分析法系统研究复合浆材物理力学性能的变化规律，确定最优配比，并进一步分析最优配比复合浆材与纯水泥的物性差异，构建复合浆材的水化反应机理模型，阐明其加固破碎岩石的力学特性。研究结果表明，复合浆材最优配比为：水灰比0.7，粉煤灰掺量15%，硅溶胶掺量2%，EVA掺量7.5%；相较于纯水泥，复合浆材流变性略有下降，但浆液稳定性、力学性能等均有显著提升，初凝时间缩短了38.9%，终凝时间缩短了53.8%，析水率降低了60%，结石率提高了3.3%，单轴抗压强度提高了39.1%，抗拉强度提高了97.2%，拉压比提高了41.7%；硅溶胶和粉煤灰在不同时期与Ca(OH)2发生火山灰反应生成更多水化硅酸钙(C-S-H)和水化铝酸钙(C-A-H)，促进复合浆材的水化反应，并加速EVA成膜，使结石体更加致密；复合浆材注入量和胶结体单轴抗压强度均随注浆压力的增大而增加，随Talbot指数的增加，抗压强度先增大后减小，破坏形式多呈鼓状，剪胀变形明显；当注浆压力大于2 MPa，Talbot指数为0.5时，胶结体强度较大，破坏较小。本研究为水泥基复合浆材早期强度、增韧改性提供了可行途径。

• 高温高压下不同结构形式裂缝充填花岗岩热力学特性

  阴伟涛, 冯子军,

  深部干热岩地热能储层一般为非完整岩体，含有大量因地质构造运动形成的裂缝。构造裂缝随后被热液充填，这种储层被称为裂缝充填储层。为指导深部干热岩地热开发，利用太原理工大学自主研制600 ℃高温高压岩体三轴试验机研究了中国山西芦芽山花岗岩母岩(Ⅰ类花岗岩)、热液充填体(Ⅱ类花岗岩)、充填体与母岩胶结界面横向贯通试样花岗岩(Ⅲ类花岗岩)、充填体与母岩胶结界面纵向贯通试样花岗岩(Ⅳ型花岗岩)等4类花岗岩高温(500 ℃)高压(20 MPa围压)条件下的热力学特性。研究得出4类花岗岩热膨胀系数随温度升高可分为低温缓慢波动段、中低温快速增加段以及中高温快速减小段3个阶段。4类花岗岩弹性模量随温度升高先缓慢增加后快速降低，溶蚀孔隙结构以及低键合强度矿物的存在导致热液充填体弹性模量最低。此外，得出裂缝充填花岗岩体内原生裂缝闭合的临界温度大约为200 ℃；胶结界面附近充填体恢复弱面结构特性的临界温度为250 ℃左右。最后，得出了4类花岗岩高温高压条件下的破坏形式。裂缝充填花岗岩体内的母岩粗晶粒边界处、热液充填体溶蚀孔隙处和胶结界面处极有可能会在水力压裂建造储层过程中形成大范围高效导水通道，为干热岩地热开采储层建造理论和技术提供新的思路。

• 自激振荡脉冲SC-CO2射流冲击频率调制

  魏建平, 李翔, 刘勇, 沈荷莲, 李海超, 高梦雅,

  SC-CO2射流钻完井技术能保证煤层气井稳定性、提高钻井速度和破岩效率，具有广泛的应用前景。但较高的破煤能耗和复杂的系统限制了其工程推广，自激振荡脉冲SC-CO2射流冲击频率和煤岩体的固有频率相同或满足相位关系，能充分发挥谐振效应，达到更好的破煤效果。喷嘴结构是影响射流冲击频率的关键，现有的自振脉冲水射流频率调制方法并不适用于SC-CO2射流。为实现对SC-CO2射流冲击频率的调制，采用大涡模拟研究不同喷嘴结构对自激振荡脉冲SC-CO2射流冲击频率的影响规律，通过权重分析得到不同喷嘴结构参数对射流冲击频率的影响程度。采用射流冲击频率测定实验及破煤实验验证喷嘴结构对射流冲击频率的影响规律以及射流冲击频率调制方法的可靠性。结果表明：振荡腔直径、振荡腔长度、碰撞壁角度是影响射流冲击频率的关键因素，可通过调节振荡腔结构实现对射流冲击频率的大幅调制，从而达到谐振效应。调节振荡腔结构使射流冲击频率与煤的固有频率形成谐振时破煤效果显著提升，且谐振倍数越小，射流破煤效果越好，能够有效提高破煤效率。当煤的固有频率是25 Hz时，设置上游和下游喷嘴出口直径为2.5、3.0 mm，调节振荡腔直径、长度、角度分别为10 mm、3 mm、120°，射流冲击频率达到25 051.83 Hz，是煤体固有频率的1 002.0倍，与煤的固有频率形成谐振效应，有效提高了破煤效率。

• 柔性边界三轴压缩条件下含瓦斯水合物煤体宏细观力学性质

  高霞, 王楠楠, 秦程, 张保勇, 蒋静宇, 吴强,

  为探究不同边界条件下围压对含瓦斯水合物煤体的宏细观力学性质影响规律，对饱和度80%的煤样进行围压12、16、20 MPa下双轴离散元试验。首先，考虑颗粒形状效应、水合物胶结作用以及热缩管的影响，选取抗滚动阻力线性模型和平行黏结模型，分别构建了刚性边界和柔性边界的含瓦斯水合物煤体双轴数值模型。其次，通过与室内试验结果(偏应力–轴向应变曲线、体积应变–轴向应变曲线、内摩擦角、黏聚力以及试样破坏模式)对比，验证了数值模型的可靠性，并发现柔性边界能更好地反映试样轴向应变–偏应力特征、剪胀特性以及强度特性。基于所建数值模型，从试样内部位移场、力学平均配位数、平均孔隙率、接触力链以及水合物黏结破坏角度揭示围压和边界条件对含瓦斯水合物煤体宏细观力学性质的影响规律。结果表明：① 随着围压的增大，刚性边界的破坏型式多表现为单斜面剪切破坏；柔性边界的破坏型式由单叉型剪切破坏转变为单斜面剪切破坏。② 随着围压的增加，2种边界的力学平均配位数均呈增大趋势，平均孔隙率均呈减少趋势，试样更密实，试样强度增加。③ 随着围压的增加，颗粒间法向接触力继续增加，试样强度增加，分布在轴向附近的法向接触力随之增大，而在水平向附近的法向接触力变化较小，竖向与水平向法向接触力差异越明显，各向异性更突出；在峰值强度处，随着围压从12 MPa增加到20 MPa，柔性边界法向接触力增加了54.50%，刚性边界法向接触力增加了45.70%。④ 在不同围压和边界条件下，试样产生张拉和剪切2种不同破坏形式，试样内部起裂主要以水合物和煤间剪切裂纹为主导；随着围压的增大，2种边界内部剪切裂纹数量呈逐渐减小趋势。研究结果从细观尺度上揭示围压对含瓦斯水合物煤体强度变形破坏等宏观力学特性的影响机制。

• 采空区复合灾害环境下含瓦斯煤自燃特征研究进展

  田富超, 贾东旭, 陈明义, 梁运涛, 朱红青, 张同浩,

  采空区瓦斯与煤自燃复合灾害日趋成为制约矿井安全生产的主要灾害模式，煤自燃作为瓦斯燃烧、爆炸等灾害事故的“点火源”，无疑是防范煤矿采空区复合灾害的关键。目前关于采空区遗煤残余瓦斯(吸附态为主)与风流瓦斯(游离态)对煤自燃影响机理的认识还不够深入，为此探究了含瓦斯条件下煤自燃相关研究的最新进展。现阶段针对含瓦斯风流/气氛下煤自燃特性的研究内容较为丰富，但吸附态瓦斯影响条件下的煤自燃特性实验平台及相关研究成果较匮乏。研究表明，游离瓦斯易引起煤低温氧化气体产物出现明显的“滞后效应”，同时煤体放热强度减弱、活化能整体增大，这反映出氧化气氛中的瓦斯对煤自燃具有抑制作用；相应地，煤自燃过程中的官能团、自由基及煤微晶结构等微观特征参数均会随瓦斯体积分数呈现规律性演变。进一步，考虑到遗煤内部残余瓦斯与风流瓦斯的赋存状态差异，探究了瓦斯对煤自燃过程的影响机理，包括CH4对O2的驱替稀释作用、CH4与O2的竞争吸附解吸引起的置换效应，以及高温环境下的O2分子化学吸附和煤氧复合效应作用。基于此，提出了采空区遗煤在吸附态瓦斯影响下的自燃过程特性、含瓦斯煤自燃流–固–热–化多场耦合特征、含瓦斯煤自燃监测预警理论应用等亟待突破的瓶颈问题。

• 对旋轴流通风机叶轮内不可逆能量损失机理

  陈永平, 刘荣华, 陈世强, 吴世先, 刘东, 李洋溢, 彭文庆,

  随着节能降耗成为当今世界的迫切需要，提高通风机能量转换效率越来越受到重视，已成为通风领域内关键问题。掌握叶轮内不可逆能量损失演化机制是实现能量高效转化的前提与基础，但目前尚缺乏针对叶轮内不可逆能量损失机理方面的研究。为此，以对旋轴流通风机为研究对象，采用数值模拟和实验方法获得了不同流量工况下通风机内部流场。基于熵产理论，建立了通风机叶轮内不可逆能量损失理论模型，明确了叶轮内不可逆能量损失与空间流场参数的内在关系，实现了叶轮内不同类型能量损失的定量分析，结合叶轮内流动特征，明确了能量损失空间演化规律和产生原因。研究结果表明，熵产方法计算叶轮内不可逆能量损失是可靠的，直接黏性耗散损失和壁面摩擦损失是能量损失的重要组成部分，而湍流耗散则是引起能量损失的主要原因，达到总能量损失的60%～80%；对于前级叶轮，湍流耗散引起的能量损失在1.0QBEP流量工况(QBEP为最优工况流量)达到最小，而后级叶轮能量损失随流量的降低而增大。能量损失主要集中在Span=0.6～1.0 (Span为叶展方向轮毂至机壳的无量纲距离)区域，在1.0QBEP工况达到总能量损失的70%；叶顶间隙泄漏流和叶片前缘溢流引起的螺旋旋涡、叶轮内回流、叶片压力面和吸力面流动分离以及叶片后缘尾迹都将导致能量损失产生，其中流动分离和尾迹引起的高能量损失区域较小，能量损失相对有限，而旋涡和回流显著影响叶轮内流体流动，最终导致叶顶附近区域出现大量能量损失。

• 基于体积应变的煤体渗透率模型及影响参数分析

  王伟, 余金昊, 方志明, 李小春, 李琦, 陈向军, 王亮,

  为研究瓦斯压力变化过程中渗透率演化规律，基于煤体代表性单元体(REV)细观尺度参数与体积应变关联特征推导了4种不同形式渗透率模型。利用实验数据对模型进行了可靠性验证，分析了有效应力引起的应变和吸附应变的变化规律，并与经典渗透率模型(P-M模型、S-D模型、CONNELL模型)进行对比验证。讨论了模型参数的敏感性，明确了REV细观尺度参数与裂隙率、渗透率的相关关系，并分析了吸附应变系数影响机理，进而对国内主要矿井渗透率极值压力进行了研究。结果表明：基于REV体积应变与REV裂隙体积应变的4种渗透率模型，其REV体积应变与REV裂隙体积应变线性相关，相关系数为初始裂隙率；体积模量与吸附应变系数分别控制有效应力和吸附应变对渗透率的影响；恒定围压、恒定孔压、恒定差压3种实验条件下，相比经典渗透率模型，4种渗透率模型对实验数据都有较好的匹配效果，但双参数拟合(体积模量与吸附应变系数)相比单参数拟合(吸附应变系数)，参数的拟合误差较大，由参数敏感性分析可知，当参数变化时(< 10%)渗透率预测结果相比真实值也有较大偏差；以沁水盆地为例，计算的煤体REV细观尺度参数a0、b0范围分别为1.73～46.31 μm和0.06～0.49 μm；恒定围压与恒定差压条件下，吸附应变系数与差压大小、气体类型及初始裂隙率有关；国内主要矿井CO2极值压力在0.94～5.33 MPa，CH4极值压力在1.06～6.94 MPa。

• 高精度位场边界识别方法及在煤矿火烧区边界解释的应用

  李健威, 薛生, 侯彦威, 李雄伟, 郭建磊,

  场源边界识别是位场数据解释必不可少的任务，早先人们使用数据的分布特征来获取场源的边界信息，难以在较强的背景异常条件下识别弱异常，为此使用基于一定窗口尺寸的自动控制滤波器来识别场源的分布，然而这种方法的结果对于窗口尺寸有较大的依赖，且对于复杂异常难以良好应用。近几年，人们主要采用位场数据导数的特征点反映场源边界信息的特征，然后利用成像结果与边界的对应关系来识别场源体的水平边界。其中，磁异常水平导数的极值、垂直导数的零值与地质体边界相对应，现有边界识别方法主要采用一阶水平和垂直导数的比值所组成的均衡边界识别滤波器来完成地质体位置的圈定，但方法分辨率和泛用性较低。基于此，提出将基于不同阶导数比值的边界检测滤波器与多尺度无监督深度学习相结合，利用不同阶导数比值来获得更高分辨率的边缘成像结果，同时建立Deep Image Prior (DIP)与 Generative Adversarial Network-None Local (GAN-NL)网络相结合的多尺度无监督深度学习，根据边缘成像结果的极值来获取源水平位置。利用多尺度DIP网络来识别源位置，在DIP网络中加入自注意机制神经网络增强其学习能力，可以在不需要大量数据标签的情况下去除噪声，利用GAN-NL网络对极值点进行分类，给出极值点的位置信息。与其他边缘检测滤波器比较的结果表明：所开发的边界识别方法具有更高的分辨能力，其能够更精确、更清晰地显示场源的边缘，相对常规方法精度提升15%左右。多尺度无监督深度学习可以根据边缘成像结果自动给出源边缘，且结果与真实边缘一致，具有良好的泛用性。通常情况下，煤层与围岩之间不存在明显的磁性差异。而煤层自燃时，高温使煤层顶板地层中的黄铁矿、菱铁矿等结核体受热变质，形成含铁磁性矿物的烧成岩。温度降低后，保留了强烈的热剩余物，磁化强度比燃烧前高几十倍，因此煤矿燃烧区存在明显的磁异常。这一特性为利用磁测法圈定燃烧区域边界提供了物理前提。针对山东某矿煤田燃烧区开展磁法勘探来查明其分布，将所开发的边界识别方法用于获取火烧区的分布范围，后期打钻验证结果准确率85%。

• 西部矿区地下水系统水化学过程及其采动激发效应

  梅傲霜, 曾一凡, 武强, 刘志超, 苗彦平, 王嗣桐, 崔雅帅, 魏华铭, 任帅锋, 杨磊,

  煤炭资源开采会破坏含水层结构，扰动地下水系统，产生新的水循环模式。作为煤炭保供生产重心的西部矿区，高强度、规模化的开采加剧了这一扰动，使水岩作用等水化学过程更加剧烈。其背后所蕴含的地下水系统水化学的煤矿开采激发效应，是关系到煤矿安全开采预测预报精度，以及绿色开采地下水环境保护的关键科学问题。鉴于此，以西部榆神矿区曹家滩煤矿为研究实例，利用水文地球化学的原理和方法，从“是什么”、“为什么”和“怎么变”的角度，开展激发效应结果、激发效应过程以及水化学演化趋势3个方面系统性的研究。结果发现：研究区的地下水可以被分为5个聚类，聚类1代表煤矿开采后井田西翼第四系与风化基岩含水层为主的浅层地下水，聚类2代表开采前后地下水的混合，聚类3代表开采前的地下水，聚类4和聚类5主要代表开采后的延安组地下水；煤矿开采后，直罗组、延安组第4段和第5段含水层水样中HCO3–Ca和HCO3–Mg占比上升，井田西翼开采后的浅层地下水水质整体最优，各含水层水质有向好演变的趋势且对煤矿开采的响应不敏感；研究区地下水整体受控于阳离子交替吸附作用，煤矿开采前延安组第4段及以上含水层地下水受控于碳酸盐岩和硅酸盐岩的溶解作用；煤矿开采后的井田西翼浅层地下水受控于碳酸盐岩的溶解作用，直罗组、延安组第4段和第5段含水层地下水主要受控于硅酸盐岩的溶解和FeS2的氧化作用，延安组第1～3段含水层地下水主要受控于蒸发盐的溶解作用；煤矿开采加速了地下水的循环速度、加强了含水层间的水力联系，由此产生的稀释作用与矿井水处理后综合利用的措施是延安组第4段及以上各含水层水化学特征和水质演化的原因；未来应当继续做好矿井水处理后综合利用的工作，并注意直罗组和延安组第5段地下水特征有向浅层地下水演变的趋势，避免今后的涌水水源结果产生误判。

• 我国煤矿固、液、气“三废”地质封存研究现状与生态环境协同发展的关系

  赵康, 伍俊, 马超, 朱开成, 聂晶磊, 胡华龙,

  我国是世界上受煤矿“三废”(固、液、气)环境污染非常严重的国家，在“三废”利用处理上开展了大量深入的研究和实践，但依然存在标准规范不完善、处理规模小和技术不健全等诸多问题。为了解决我国煤矿大规模“三废”低成本地质封存与生态环境协同发展问题，在国外关于地质封存定义的基础上，对我国地质封存的内涵进行了扩展；分析了“三废”地质封存研究进展和现状；梳理了国内外“三废”地质封存相关文献和专利发表情况；提出了我国开展“三废”地质封存面临的问题和进一步发展的建议；指出了我国“三废”地质封存面临的主要问题是环境领域的标准规范不健全，尤其是废液深井灌注方面的标准广泛缺失。通过系统研究表明：国内研究机构对“三废”地质封存领域的研究日益重视，研究成果在国际上占比较高；我国煤矿“三废”地质封存及生态环境协同发展意识和体系正在形成，但针对大规模“三废”地质封存、煤矿开采全周期“三废”地质封存循环系统、CO2捕集利用封存(CCUS)技术与生态环境之间的协同发展关系方面的研究成果支撑不足，严重制约地质封存的理念、技术和工程的大规模实施应用。我国应尽快加强煤矿“三废”地质封存技术与生态环境协同发展方面的科技研发，通过建立完善标准规范、加大技术研发和加强环境监管等措施，推动我国煤矿绿色和可持续发展，助力我国“双碳”目标尽早实现。

• 基于蜣螂算法优化的投影寻踪生态环境评价方法构建

  刘英, 范雅慧, 衡文静, 许萍萍, 岳辉, 毕银丽, 牛鸿波, 田少国, 祖鹏举, 曹满红, 董起广,

  矿山开采会破坏和占用大量土地资源，对生态环境造成持久的负面影响，因此评价矿区生态环境质量变化迫在眉睫。为了准确监测矿区生态环境质量，以陕煤集团张家峁矿区2000—2023年24期逐年的Landsat影像为基础数据，通过计算绿度(Normalized Difference Vegetation Index，NDVI)、湿度(Humidity Index，WET)、热度(Land Surface Temperature，LST)、干度(Normalized Differential Build-up and bare Soil Index，NDBSI)4项生态指标，并采用基于果蝇优化算法的投影寻踪(Fruit Fly Optimization Algorithm-Projection Pursuit Clustering，FOA–PPC)、基于粒子群优化算法的投影寻踪(Particle Swarm Optimization-Projection Pursuit Clustering，PSO–PPC)、基于灰狼优化算法的投影寻踪(Grey Wolf Optimizer-Projection Pursuit Clustering，GWO–PPC)和基于蜣螂优化算法的投影寻踪(Dung Beetle Optimizer-Projection Pursuit Clustering，DBO–PPC)4种群智能优化算法构建矿区生态环境质量评价方法，并利用平均相关度进行精度验证。结果表明：① DBO–PPC模型的平均相关度和类内聚集度均高于PSO–PPC模型、FOA–PPC模型和GWO–PPC模型，且与EI指数更接近，表明DBO–PPC能更好的评估研究区生态环境；② 基于DBO–PPC模型的张家峁矿区2000—2023年生态环境质量均值为0.4，生态环境质量以差和较差等级为主，面积占比约55.94%，空间上呈西部差东部好，常家沟水库的生态环境在研究期内表现为优等级，矿区东北部和中部区域的生态环境较好，植被覆盖较多；③ 矿区发生沉陷面积占比为81.28%，沉陷最大值达–0.15 m；采区发生沉陷现象面积占比明显高于矿区，占采区面积的89.56%，生态环境质量以–0.000 4的速率下降，表明采矿活动使得研究区的地表发生了沉陷，进而影响到生态环境。综上所述DBO–PPC模型在监测评价矿区生态环境质量方面具有较强的合理性，从而为矿区生态环境可持续发展提供技术手段。

• 基于景观生态风险评估的景观生态网络的构建：以资源型城市临汾为例

  赵际剀, 于强, 徐呈龙, 马骏,

  资源型城市景观结构的变化受到多种因素的综合影响，这导致了其景观生态质量的降低的可能性以及生态环境的脆弱性增加，景观生态质量对生态功能的流动与传递具有直接影响，因此在构建景观生态网络时应予以关注。基于2005—2020年中国山西省临汾市的土地利用数据进行分析，建立了一种景观生态风险评估模型，并分析了2005—2020年景观生态风险的时空特征。在充分考虑了生态系统抵抗力受到景观生态质量影响的前提下，以2020年景观生态风险评估为基础，通过MSPA法提取生态源地，运用最小累积抵抗力模型(MCR)构建廊道，并搭建了景观生态网络，并通过复杂网络方法探讨了景观生态网络的拓扑性质。研究区域内高风险地区和极高风险地区的面积呈现先上升后下降的趋势，整体风险水平有所下降。城市建设用地与采矿用地周边地区的风险相对较高，而森林和草地地区的风险则相对较低。研究区风险变化主要受采矿、城市扩张、政府政策、土地利用类型改变以及村落迁移等因素的影响。通过增边策略对景观生态网络进行优化，对比优化前后生态网络鲁棒性，发现增边策略增强了能量传输的畅通性和节点间的互联性，该生态风险评估模型结合潜在生态网络的构建有助于为资源型城市景观结构优化和生态安全体系建设提供理论支持。

• 炼焦煤成焦机理再认识：“衍构成焦机理”的提出

  崔贝贝, 王美君, 常丽萍, 谢克昌,

  深度认识煤质特性、探究炼焦煤成焦机理是开发精细化配煤炼焦技术的关键。传统成焦机理仅宏观地解释了炼焦煤炭化过程中的塑性和黏结现象，缺乏对煤转变为焦炭所涉及的化学反应的深层次认识。基于此，从分子水平阐述了炼焦煤成焦特性的演化机制并提出了“衍构成焦机理”，其核心观点是：煤的焦化本质是煤分子在温度作用下发生的一系列化学反应；成焦过程中的一切宏观特性都取决于煤基体的瞬态空间结构，即“结构决定性质”；炼焦过程中传热传质条件的动态变化将影响煤的热转化行为进而影响成焦特性和焦炭质量，即“环境影响行为”。基于煤分子结构特性及热解过程中共价键的断裂和重建规律，重点分析了炼焦煤的流动性、膨胀性及其演化机制，探究了煤分子空间结构重排与焦炭强度的内在联系。流动性源于煤中弱共价键的断裂，终于芳香碎片的交联缩聚。在流动过程中，煤热解碎片以分子链段的形式向孔穴相继跃迁并封闭孔隙，形成了包含塑性层和部分煤层及半焦层的低透气带，限制了挥发分的释放从而产生了膨胀压力；同时，碳基质结构发生重排，取向性增加，sp2杂化和sp3杂化形式的碳原子的空间排布方式决定了焦炭的强度。加热速率的合理调控将明显改善焦炭强度并实现焦化过程节能降耗。“衍构成焦机理”是对传统煤成焦机理的补充和延伸，以期为现代煤焦化工业精细化发展提供理论指导和技术支撑。

• 胺功能化沸石吸附剂载体的结构性质对CO2吸附性能的影响

  刘天祥, 李蓉, 李晶莹, 马晓迅,

  为了探究胺功能化沸石吸附剂载体的结构性质对其CO2吸附性能的影响并进一步探索出低成本制备高效CO2吸附剂的有效方法，采用不同的后处理方法对MCM–41沸石的孔道结构进行改造，并将四乙烯五胺 (TEPA)负载在这些沸石上制备胺功能化吸附剂。利用N2吸脱附、扫描电镜、X射线衍射、红外光谱等方法对沸石载体进行表征，并利用热重分析仪(TGA)对吸附剂的吸附性能进行评价，系统研究了载体的结构性质、活性胺负载量以及吸附温度对CO2吸附性能的影响，计算了吸附剂的吸附动力学和吸附活化能。最后，通过循环吸脱附实验评估了吸附剂的稳定性。结果表明，通过合理设计载体的结构，可以有效提升基于不同吸附原理的吸附剂的CO2吸附性能。微孔沸石对物理吸附过程更有利，而具有宽孔径分布的多级介孔沸石则比微孔沸石在负载TEPA后表现出更好的化学吸附性能。在80 ℃和15%(体积分数)CO2条件下，经结构改造并负载TEPA的吸附剂(M–N–T60)的最大吸附容量达到4.04 mmol/g。10次吸脱附循环后，其吸附容量仅下降8.4%，表现出良好的循环稳定性能，这表明M–N–T60为一种有望应用于烟气中CO2捕集的吸附材料。

• 大孔对ZnO/SiO2复合脱硫剂常温脱硫性能的影响机制

  杨超, 刘栩妃, 刘植龙, 苏哲林, 樊惠玲,

  煤化工行业作为我国主要的碳排放源，在双碳目标的约束下将面临巨大挑战。煤制气体精脱硫是煤炭高效清洁利用的重要组成部分，对于碳减排意义重大。氧化锌是目前普遍使用的干法精脱硫剂，但受动力学的限制，其在常温下的脱硫活性非常低，无法满足工业应用要求。孔扩散是氧化锌与H2S反应发生的前提，但目前鲜有报道研究孔径，特别是大孔对脱硫性能的影响及影响机制。基于此，采用溶胶凝胶法和胶晶模板法分别制备了以介孔为主和以大孔为主的ZnO/SiO2复合脱硫剂，探究了大孔结构的引入对其常温脱硫性能的影响。研究表明，尽管大孔的引入会增加脱硫剂的比表面积、强化表面碱性、提高氧化锌的分散性以及增加脱硫剂中氧空位浓度，但会导致脱硫剂脱硫性能大幅下降。介孔脱硫剂的穿透硫容为151.9 mg/g，是大孔脱硫剂的脱硫性能的2.3倍。这是因为大孔结构不稳定，在脱硫过程中易坍塌，阻碍了氧化锌反应位点的获取。气氛中的水汽在大孔表面不利于凝聚成水膜，进而抑制了脱硫反应的发生。更为重要的是，大孔制备过程中由于模板剂的燃烧会释放大量热，致使SiO2网络发生深度交联，从而减小了脱硫剂中的介孔孔径。较小的介孔孔径导致其表面物理吸附水的量过多，进而抑制了氧化锌与H2S的反应。

• 粉煤灰建材化增值利用：最新技术与未来展望

  时雅倩, 关渝珊, 葛伟哲, 夏岩, 王磊, 胡艳军, 王树荣,

  粉煤灰是燃煤电厂产生的大宗固体残余物，其产量巨大且逐年增加。大量的粉煤灰不加以处理，则会对生态环境造成危害，也是一种资源的浪费。粉煤灰建材化利用技术可提高资源利用效率、减低环境风险，符合大宗固废高效低碳资源化利用的需求，助力实现国家“双碳”战略目标。利用粉煤灰生产绿色建筑材料，通过优化生产工艺与开发高新技术，可提高其建材化利用效率，进而实现粉煤灰的规模化与高值化利用。总结了粉煤灰的生产概况与物理化学特性，在此基础上，系统地介绍了近年来我国主要粉煤灰建材化利用技术类型，包括用作水泥生产原料、混凝土掺合料、粉煤灰砖、人造骨料、玻璃陶瓷材料、耐火保温材料和新型智能建筑材料等。进一步重点阐述粉煤灰在建材领域资源化利用的研究现状，分析了现阶段不同技术的适用性，总结粉煤灰基绿色建材制备最新技术及未来研究面临的挑战，详细介绍了粉煤灰应用在建筑材料中的作用机理，针对粉煤灰在建材化利用中存在的问题提出思考。最后，对粉煤灰基绿色建材的研发和应用前景进行展望，提出粉煤灰“传统建材化工艺的大规模消纳”与“新型建材化技术的高值化利用”并行研究，理论研究与工程实践互为支撑，为粉煤灰建材化利用研究提供参考。

• 煤炭掺氨燃烧基础研究与技术应用研究进展

  司桐, 黄骞, 杨远平, 马鹏, 雷小洋, 李水清,

  能源安全和“双碳”目标影响着全球能源产业链供应链，对我国能源电力系统的安全高效和绿色低碳转型提出了迫切的要求。为保障能源安全，煤电在未来相当长一段时间内仍是我国电力供应安全及可再生能源消纳的重要支撑。为实现碳中和，能源系统逐渐从主要依赖化石能源转向以可再生能源为主，但可再生能源的间歇性、随机性、波动性特点使得电力系统调节更加困难，系统平衡和安全问题更加突出。在这种情况下，以氨为代表等零碳燃料在处理可再生能源的间歇性方面发挥着不可或缺的作用，其既可作为长时大规模储能的载体来实现可再生能源大规模消纳，又可灵活地用在锅炉等动力设备中直接替代燃用。然而，由于零碳燃料与化石燃料在理化性质上的差异，导致零碳燃料在燃用过程中存在如火焰稳定性差、易生成氮氧化物等问题，给氨燃料的大规模利用带来了挑战。为此，从煤炭掺氨燃烧的可行性、经济性和必要性出发，对氨煤共燃的化学反应动力学、燃烧特性(着火、稳燃)和污染物生成特性(NOx、飞灰颗粒物和碳烟生成)进行了全面综述，并讨论了以无量纲准则数为基础的燃烧器模化放大准则，详细探讨了现有工业级氨煤燃烧器高效稳定燃烧控制策略，C—N燃料分级、空气分级及其联合控制均有效降低NOx的排放，未来融合人工智能、大数据及数字孪生等信息化技术，有望从源头为下一代面向双碳战略的新型绿色动力发电系统的研发提供科学支撑和路径参考。

• 宽负荷下切圆燃煤锅炉H2S分布特性的数值模拟

  邓磊, 袁茂博, 杨家辉, 韩磊, 姜家豪, 车得福,

  锅炉采用空气分级燃烧降低NOx排放的同时也提高了主燃区H2S体积分数。炉墙壁面过高的H2S体积分数是加剧水冷壁高温腐蚀的重要因素。为保障新能源并网发电，大型燃煤机组灵活调峰的需求增加，不同负荷下的水冷壁近壁面H2S分布特性值得关注。通过正交试验分析了切圆燃煤锅炉运行参数对水冷壁近壁面H2S体积分数分布的影响。选取一台超临界600 MW切圆燃煤锅炉建立数值模型，设计L16(45)正交工况，覆盖100% BMCR、75% THA，50% THA以及35% BMCR 四种负荷。建立了自定义SOx生成模型以确定燃料硫的析出和转化路径，模型包含多表面反应子模型以描述焦炭与O2/CO2/H2O等3种气体的异相反应，并确定焦炭气化反应消耗量占总消耗量的比例，进而对炉膛H2S空间分布进行了模拟计算。研究表明，近壁面高体积分数H2S区域主要位于投运燃烧器层中最下层燃烧器以下以及最上层燃烧器以上至SOFA层之间，烟气切圆沿炉膛高度增加逐渐增大是造成后一区域H2S体积分数较高的重要原因。35% BMCR负荷下水冷壁重点区域的H2S平均体积分数为364 μL/L，明显低于其他负荷。锅炉运行参数对重点区域H2S体积分数影响程度的排序为：锅炉负荷 > 一次风率 > 主燃区空气过量系数 > 假想切圆直径 > 燃烧器竖直摆角。

• 辐射废锅内辐射屏水冷管热变形数值模拟研究

  张国钰, 许建良, 龚岩, 郭庆华, 于广锁,

  煤气化技术是煤炭清洁高效利用的有效途径，其中带辐射废锅的气流床气化工艺能够有效回收高温合成气显热，提高能源利用率。辐射废锅内部增设辐射屏水冷管，可在保持辐射废锅水冷壁整体结构紧凑的同时提高传热面积。为研究气化炉操作条件下辐射废锅内辐射屏水冷管的热变形，利用流体–结构耦合原理建立三维辐射屏模型进行模拟分析。模拟结果表明：在正常操作工况下，水冷管整体在距顶部5.30 m处温度达到最大值。在周向方向上，最靠近炉膛中心的1号水冷管表面温度成抛物线形分布，向火侧中间位置温度最高，向火侧和背侧最大温差达到60 K；在相邻水冷管的冷却作用下，2～5号水冷管表面温度成双峰状分布。水冷管的空间布置直接影响水冷管表面的温度分布。未加固定的辐射屏水冷管中最靠近炉膛中心的1号水冷管局部变形量最大为5.20 cm，π方向的最大偏移量为4.58 cm，超过相邻水冷管的间距，水冷管之间易发生碰撞。水冷管间增加固定后，水冷管发生整体变形，最大热变形量为3.28 cm，较未加固定的减小36.9%，π方向的相对偏移基本消失，水冷管之间的局部变形远小于管间距。增加固定可有效避免水冷管之间的碰撞。进口合成气温度和表面沉积的变化不同程度影响水冷管表面温度梯度和变形量，偏移方向均为水冷管的π/2侧。

• 智能化采煤机总线电磁干扰模型建立及布线工艺优化

  魏东, 王忠宾, 赵亦辉, 李凤麟, 赵友军, 司垒, 李福涛,

  智能化采煤机是煤矿综采工作面的关键装备。受智能化采煤机隔爆电控箱内部空间限制，其内部电子电气器件、变频器动力电缆和总线存在混合布线情况，所形成的电磁干扰严重影响了采煤机总线通讯的稳定性和可靠性。随着装机功率持续增加和采煤机智能化需求越来越高，智能化采煤机电气及控制系统总线面临的电磁干扰愈发严峻。目前采煤机电控箱内布线工艺主要以经验为主，缺乏针对智能化采煤机电控箱内电磁环境的有效仿真手段和电控箱内线场传输耦合模型的研究，尚不能为智能化采煤机控制系统总线抗干扰能力提升提供技术支撑。因此，如何有效抑制电磁干扰并优化布线工艺，提升总线通信的稳定性，已经成为智能化采煤机亟待解决的重要问题。针对智能化采煤机总线抗干扰技术的需求，建立了智能化采煤机电控箱内动力线缆辐射干扰模型，提出了输出动力线缆电磁辐射快速估计方法，分析了变频器输出动力线缆所产生的电磁辐射受开关频率、输出电压及启动状态的影响；建立了基于双导体传输线的采煤机CAN总线串扰特性分析模型，提出了基于串扰影响因子的采煤机CAN总线串扰估计方法，研究了总线受串扰影响程度与布线距离、线缆类型及距地高度等的关系。基于上述理论分析设计了智能化采煤机电控箱总线抗干扰优化布线工艺，研发了采煤机总线抗干扰测试可视系统。为了验证所提采煤机布线工艺优化方法的可行性，设计并开展了电控箱布线优化前后的总线干扰测试实验，结果表明：优化前后CAN总线数据帧波形的偏差程度分别为0.149 3和0.030 5，受扰率分别为56.07%和35.33%。

• 液压支架立柱防冲吸能构件优化仿真及压溃实验研究

  田立勇, 于晓涵, 周禹鹏, 孙业新, 于宁,

  液压支架作为煤炭开采主要支护设备，经常受到冲击地压影响，防冲吸能构件起到保护液压支架作用，为获得更大的初始支反力峰值与吸能量、更小的支反力分散度，对吸能构件参数细化并通过ABAQUS有限元软件进行吸能构件的建模与压溃冲击仿真，获取吸能构件的吸能性能及屈曲变形形态，验证最优尺寸的吸能性能；对比吸能构件平均支反力的预测数据与有限元仿真数据，误差在15%以内，最优尺寸构件的平均支反力模型预测误差为–3.40%，验证吸能构件预测模型所预测数据较为准确；搭建吸能构件压溃实验台，选择5种加载速度，以准静态压溃方式对定制加工的吸能构件进行轴向加载压溃实验，实验结果表明：不同加载速度轴向压溃实验，支反力波动基本一致，最大初始支反力峰值为2 253.52 kN，最大支反力标准差为206.23 kN，最小初始支反力峰值为2 096.26 kN，最小支反力标准差为189.83 kN，初始支反力峰值的平均值为2 149.32 kN，支反力标准差平均值为196.77 kN；不同压溃速度下的轴向压溃实验数据与吸能构件有限元仿真数据对比，初始支反力峰值、支反力标准差的相对误差分别为5.6%、11.07%；对最优尺寸吸能构件通过预测模型法、有限元仿真法、压溃实验法三种方法进行吸能性能分析，预测模型法的平均支反力为1 879.7 kN，有限元仿真法的平均支反力为1 945.9 kN，压溃实验法平均支反力为1 919.8 kN，预测模型误差3.41%，压溃实验误差–1.3%，通过3种方法的数据验证结果，证明了吸能构件分析方法的可靠性和可行性。

• 基于横摆运动补偿的煤矿重载铰接车辆主动电液转向控制研究

  任志勇, 石琴, 赵远, 张磊, 黄振华,

  煤矿重载铰接车辆采用折腰转向，横向刚度弱且所受扰动因素复杂，操控难度加大，极易引起安全事故。为改善煤矿重型铰接车辆在湿滑低附着路面环境中的安全驾驶操控性能、进一步提升煤矿辅助运输智能化水平，设计了一种具有横摆运动反馈补偿功能的泵控电液动力转向系统。建立了包含前车体纵向、侧向、横摆及后车体横摆运动在内的铰接车辆4自由度车体动力学模型以及泵控电液转向系统数学模型，在解耦动力学模型横摆角速度与横向加速度的基础上，设计了“转向操纵跟随–横摆稳定补偿”双通道铰接转向控制策略，其中，转向操纵跟随通道可实现前后车体铰接角对驾驶员的转向操控输入的实时跟踪，而横摆稳定补偿通道则通过主动调节车体铰接角以确保实际横摆角速度逼近理想横摆角速度。通过设置预滤波器和衰减积分器，设计了主动转向控制系统，该系统通过调整转向角度来提供纠正作用，以确保车辆能够遵循驾驶员意图保持路径跟随。基于dSPACE/DS1007半实物仿真平台，对铰接矿车低附着转向工况进行了仿真测试；模拟J型转弯工况，选择低摩擦因数路面条件中低速运行，验证了主动控制器对于铰接车辆跟踪期望路径的有效性。同时，基于冰雪覆盖路面等效低附着系数路面的实验条件，利用煤矿井下 25 t 级重型铰接式支架搬运车进行了实车转弯实验；结果表明：建立的铰接车辆车体动力学模型和泵控电液转向系统模型，通过横摆角速度与横向加速度进行解耦，能够比较真实的反应该类车辆的折腰运动状态；基于铰接车辆横摆稳定性控制分析，制定的“转向操纵跟随–横摆稳定补偿”双通道铰接转向控制策略，以及设计的主动控制系统，能够有效提高铰接车辆在低附着路面工况下的横摆稳定性，且该系统对于驾驶员的驾驶感觉没有改变，主动控制干预后能够及时、安全、平稳地将车辆的驾驶权交还给驾驶员。