针对亭南煤矿二盘区区段煤柱宽度达30m的情况，应用物理相似模拟实验，对比模拟区段大煤柱、窄煤柱两种条件下对覆岩运移的影响。模拟实验表明：采用区段大煤柱时，煤柱具有较强的支撑能力，矿压显现剧烈、覆岩导水裂隙带较高且不易闭合|采用窄煤柱，当工作面推过一定距离后区段煤柱随即压垮，上覆岩层发生整体下沉，已形成的裂隙易于闭合，有利于隔水层的再生，阻滞了导水裂隙带继续向上发育，覆岩导水裂隙带高度有所降低，同时有效降低了煤柱支承压力，减缓冲击矿压威胁|受煤柱支撑作用影响，覆岩出现扭曲变形，窄煤柱压垮后，扭曲变形大大减弱，有效减轻了覆岩裂缝扩展与破坏。

根据淮北朱仙庄煤矿Ⅱ5采区8煤解突要求，采用开采10煤作为下保护层的上行开采方法。数值模拟表明，Ⅱ1051工作面开采过程中，在工作面上覆岩层中形成由高应力束构成的应力壳。在回采之初，应力壳形成较为完整，同时上方壳体应力集中程度较高，随工作面向前推进，应力壳范围逐步向上发展，壳高最大约111.4m，受应力壳作用，在应力壳内部受应力壳保护的低应力区不断变大，同时壳体应力集中程度减弱。综合数值模拟与相似模拟实验得出8煤回采巷道和底板巷道应分别布置于应力壳保护内和8煤底板约14m处，此处巷道围岩应力集中程度最低，破坏范围最小，巷道最为稳定，利于8煤的安全回采。

依据平煤四矿己组极近距离煤层条件，综合采用数值模拟等方法，对下位煤层巷道合理位置与支护方式进行了系统研究。结果表明，不同层间距条件下巷道围岩变形随内错距离增加而减小，综合考虑回收率等因素确定巷道合理内错距离为30m，同时依据“分区支护，分源控制”和“及时主动支护，支护结构强化”围岩控制对策，提出了以煤层层间距为指标的“锚带网索棚”分区支护方案，并通过工业性试验验证了方案的有效性。

针对煤矿井下发生灾害时具有灾变快、破坏力大、易引起继发事故的特点，指出矿井现有避难设施存在自救器有效救援时间较短、逃生人员在进入避难硐室前缺少及时有效的避灾指引等缺陷，并利用物联网技术从感知层、信息集成与控制层以及应用层三个方面提出了新型避难设施设计构思，与传统避难设施设计构思相比，新的避难设施具有实时避灾指导的功能，避免了井下工作人员由于缺少逃生指引而导致的事故，弥补了传统避难设施的不足。

以现行规范为依据，结合煤矿井下带式输送机运输系统特点，分析了系统中各环节运输时间和运输能力的关系，初步提出了各环节运输时间和运输能力的确定方法。并分别介绍了采区上山带式输送机运行时间、运输能力和工作面区段煤仓容量确定和大巷带式输送机运行时间、运输能力和采区煤仓容量的确定。对提高带式输送机系统各环节运输能力匹配性、优化井下带式输送机系统具有一定指导作用。

针对采煤工作面顶板压力监测问题，设计了一种煤矿顶板压力无线智能监测装置。该装置由顶板压力检测装置、分站智能手持采集仪和总站监测系统组成，成本低，维护容易，受干扰影响小。各顶板压力检测装置采集各工作点的压力值，通过红外通讯将压力数据传输给分站智能手持采集仪，分站智能手持采集仪对传来的数据进行处理，最后将数据通过CAN总线传输给总站的监测系统，总站的工业控制计算机将数据进行分析和图形化显示。该监测装置具有精度高、速度快的优点，可以有效预测综采工作面的事故，为煤矿的安全生产提供可靠保障。

介绍了采掘工作面多台设备协同工作的系统结构，说明了单台设备电气控制系统设计。在单台设备实现自动化控制的基础上，采用无线技术实现了多台设备之间的信息共享与相互控制，对协同控制网络工作原理及其网络与设备接口设计进行了描述。应用表明，采用无线技术实现协同控制网络减少了人为因素、提高了系统效率。

摘分析了红庆河选煤厂的煤质特征及产品定位，结合周边动力煤选煤厂工艺及生产运行情况，提出红庆河选煤厂应采用块煤系统、末煤系统一次统筹设计、分期实施的设计思路，介绍了选煤厂最终采用的工艺，并对选煤厂的设计特点进行了分析。指出一次统筹设计、分期实施的建设方案，既可以减少选煤厂初期工程投资，也能使后期的工艺制定和设备选型更有针对性。

运用MIDAS有限元分析软件，对挤扩支盘桩单桩竖向承载性能进行数值模拟，根据支盘直径与支盘间距的正交分析，对其相关变化规律进行了研究，并在此基础上进行了优化。模拟结果表明：在支盘间距相同时，桩的承载力随支盘直径的增大呈现先增大后减小的现象。在支盘直径较小时，桩的承载力随支盘间距的变化并不明显|在支盘直径一定时，桩的承载力多数随支盘间距的增大呈现先增大后减小的现象。经分析，在初选挤扩支盘桩的支盘直径与支盘间距时，对于支盘直径，可优先选择为桩径的2倍|对于支盘间距，首选支盘厚度的2～3倍为宜。

结合设计经验，介绍了人防地下室建筑口部设计的重要性，分析了普通地下室与人防地下室的异同点，研究了口部的分类及组成、数量及位置选择、形式及特点，归纳了平战结合、临战封堵等设计要点，并指出了口部的滤毒洗消、消波设施设计的注意事项。

介绍了底开门火车卸车工艺的基本情况，结合了宁煤煤炭间接液化项目采用底开门卸煤系统的具体设计情况，总结了大型底开门火车卸煤系统的设计思路及重点，包括受煤坑长度、出煤能力和容量计算，以及底开门卸车工艺布置，并指出了工艺布置中的注意事项。

为了解决王坡煤矿3205运输联巷围岩破碎范围大、巷道变形剧烈的问题，提出了高压注浆配合强力锚索支护的综合加固方案。注浆采用以水泥为主、化学注浆为辅的综合注浆方式，提高了破碎围岩的承载能力，也使破碎围岩的可锚性显著增强。在此基础上，采用强力锚索加强支护，阻止围岩再次破坏，确保巷道围岩的长期稳定。矿压监测表明巷道两帮收敛量控制在254mm以内，顶板下沉量控制在125mm以内，实现了巷道的安全控制。

串草圪旦煤矿4104综采工作面直接顶中含有2层间距较近的煤线，直接顶粘聚力几乎为零，工作面巷道断面大，两帮软弱，且受动压影响，巷道冒顶的安全威胁大。基于此情况，为了达到安全高效地掘进和回采的目的，通过现场评价和同类条件矿井调研，确定利用数值模拟方法开发了一套适合该条件下的工作面巷道新型锚网索支护工艺。经研究证明，采用新型锚网索联合支护技术后，顶板离层指示仪监测显示最大位移为23.7mm，位置为距离终采线150m，且工程整体拆运安全高效，巷道维护和收尾费用降低了25%，为其他条件相似矿区提供了可参考的工程类比依据。

针对玲珑矿塌陷区主运输巷道变形失稳问题，采用FLAC3D数值模拟软件进行了巷道变形破坏与拱桥锚注加固机理的非线性固流耦合模拟分析，论述了拱桥锚注加固技术的工艺参数与流程，并对巷道加固效果进行了现场实测分析。研究结果表明：保护矿柱被盗采后导致巷道围岩出现了大面积的拉伸与剪切破坏区，通过对巷道变形破坏区进行拱桥锚注加固，在围岩体中形成了一个桥式的承载结构，提高了围岩的自承能力，通过对加固后巷道断面收敛情况进行实测分析，各断面观测的变形值均较小，最大变形值仅为6.47mm，加固效果能够很好的满足巷道运输要求。

为了保证王家塔矿井3107主运巷在经济合理的条件下实现顺利贯通，结合3107主运巷相关的测量资料，编制了3107主运巷的贯通测量方案，并分别对加测陀螺定向边、不加测陀螺定向边以及提高测角精度这三种测量方案进行误差预计分析，结果表明：不加测陀螺边时K点在X′轴的预计误差为0.496m，加测陀螺边时K点在X′轴的预计误差为0.170m，提高测角精度时K点在X′轴的预计误差为0.178m，加测陀螺边和增加测角精度均能满足工程要求。最后，结合经济因素，确定以提高测角精度作为贯通测量施测方案并实现巷道顺利贯通，最终贯通点在X′轴上的贯通误差仅0.118m。

针对凤凰山火药库受到采空区拉伸裂隙带的扩展而出现不均匀沉降的问题，通过分析凤凰山采空区拉伸裂隙带的变形特征，提出了“袖阀管注浆封堵导水裂隙通道降低地层渗透系数+钢管桩插入稳定基岩提高摩阻力”联合加固方案，施工结果表明：该加固方案不但能有效降低裂隙岩土体的渗透系数，保证火药库安全运行，而且克服了采空区注浆充填治理方法工程投入大，经济效益不明显的缺点，为类似采空区拉伸裂隙带加固工程提供参考。

基于神东矿区浅埋近距离下煤层过上覆采空区集中煤柱易发生动载矿压，导致大面积切顶压架事故，结合石圪台矿31201综采面动压防治实践，分析得出采动影响导致上覆采空区集中煤柱失稳及其上覆基岩破断、回转，进而使下煤层基岩关键块结构由回转失稳变为突发性的滑落失稳，上下基岩层关键块体失稳产生的冲击载荷瞬间作用直接导致了动压事故的发生。通过采取爆破集中煤柱、缩短工作面长度、等压等技术措施，并采用微震监测、地面钻孔多点位移计和地表沉降观测等手段进行指导和验证，有效解决了特殊开采条件下现场动载矿压防治的问题，实现了安全生产。

为了防止双侧采空孤岛工作面发生冲击地压事故，以唐山矿T1391工作面为工程背景，采用理论计算和数值模拟手段研究了双侧采空孤岛工作面钻孔卸压技术，分别对钻孔卸压原理、钻孔周围煤岩体破坏机理、钻孔塌落的塑性区半径进行了分析，研究了不同孔径半径、钻孔间距及钻孔深度条件下的煤体破坏程度及卸压效果，确定了T1391工作面应采用钻孔孔径200mm，钻孔间距1m与钻孔深度15m的钻孔卸压方案，并采用钻屑法进行现场卸压效果检测，结果表明，该钻孔卸压技术对于改善孤岛工作面动力危害性具有一定的实用性。

为了防止工作面瓦斯异常涌出引起瓦斯事故的发生，采用瓦斯地质分析方法和GIS空间分析技术，实现对矿井瓦斯地质的动态分析|同时结合工作面瓦斯抽采动态信息，采用分源预测的方法实现对工作面前方煤体瓦斯涌出量动态预测的可视化|在对系统模块及架构设计的基础上，运用MapGIS开发平台、采用其关键技术实现了可视化功能，并在林华煤矿得到了成功运用。

针对我国西部弱胶结砂岩含水介质抽水试验中存在的求参结果偏小问题，根据降深叠加原理和降深分配原则，利用群孔抽水、无专门观测孔抽水资料，采用降深分配系数法对渗透系数进行反求参，并利用FEFLOW模型进行验证。结果表明，与常规方法所求参数对比，采用降深分配系数法所求参数更能反映含水层的性质。

利用徕卡TM30伺服全站仪，采用自由设站三维测量方法解算设站点的三维坐标并采集井架上、下层监测点数据，严密平差后计算出各个监测点坐标及井架上、下层的中心坐标，根据两期监测得到的上、下两层中心坐标分别计算出井架两层中心偏移量和两层之间的高差，从而计算出井架倾斜量与挠度。通过唐口煤矿主井井架的监测数据验证该方法的可行性|实验表明该方法实施过程简单，观测效率及精度优于传统方法。

为了研究爆炸应力波在介质中的传播过程，采用Ricker类子波作为爆炸场源，建立了单孔条形药包爆破的有限元数值计算模型，分析了爆炸应力波的传播规律及其对介质质点的扰动特征。研究结果表明：爆炸压缩波(P波)在岩体中的传播速度快于剪切波(S波)，但剪切波(S波)的衰减较慢|在爆炸应力波的作用下，介质中的质点首先表现出较大的径向位移，随后又产生较大的环向位移，爆源近区的介质可能因急剧压缩而被压碎，随后又因环向张拉位移产生径向拉裂纹|在径向位移和环向位移的共同作用下，爆生裂纹将呈现出不断波动扩展的特性|采用Ricker类子波作为爆炸场源研究爆炸应力波在介质中的传播问题，对于再现爆炸应力波的传播过程，深入分析爆炸应力波的传播及其与介质的作用机理具有重要意义。

为了探究工作面推进速度对地表移动变形的影响，利用开采沉陷概率积分预计模型，并结合克诺特(Knothe)时间影响函数，对同一地质采矿条件下不同推进速度(2m/d和5m/d)时的地表移动变形情况进行分析研究，研究结果表明，推进速度与地表移动曲线的动态峰值成反比，即提高推进速度能够降低开采对地表的破坏，但无法降低开采对工作面切眼与终采线上方地表的破坏，研究结果对矿区开采沉陷防治具有重要的指导意义。

以色连一号矿8101工作面为工程背景，通过现场实测松软顶板冒落形态和煤壁片帮形式，进行采场松软顶板冒落及煤壁片帮作用机理分析，采用数值模拟分析煤壁片帮前后松软顶板塑性区、应力及顶板下沉情况，提出了松软顶板冒落及煤壁片帮防治原则及措施。研究表明：①煤壁片帮导致工作面空顶距增大，加快松软顶板冒落|②理论分析结合现场实测得到工作面发生顶板冒落时0.5m≤［a］≤1.14m，工作面正常推进中(及时移架情况下)煤壁片帮后松软顶板极易冒落|③煤壁片帮后较片帮前来说，空顶区顶板出现拉伸破坏，支架上方顶板区域和煤体深部极限平衡区范围减小，片帮后顶板垂直应力增加明显，煤壁到支架间区域下沉量在0.5m，煤壁片帮导致空顶区顶板垂直应力、剪切应力和顶板下沉量都增大，顶板更容易发生冒落。

针对地下开采引起岩层移动变形，影响巷道采掘支护、地下管线运行等实际问题，利用负指数函数法建立了岩层内部任意水平的下沉预计模型，并与数值模拟结果进行对比，同时进行实例验证，均取得较好的一致性。应用负指数预计方法可准确的预测采动岩层内部移动变形，为安全采煤及浅埋工程下开采提供了可靠的技术支持。

以王庄煤矿8101工作面的煤层地质条件为背景，采用1∶60大比例相似材料试验，研究大采高综采工作面分别向不同倾向断层推进时所引起的矿压及顶板岩层变化规律。研究表明：当工作面由上盘接近断层，会首先在顶板岩层内形成切入断层的超前水平裂缝，该裂缝下方顶板发生较大的垂直位移|当工作面由下盘接近断层，顶板会沿断层面出现整体下沉，支架压力增大，工作面通过断层后，采空区上覆岩层发生大范围不均匀沉降，距工作面越近下沉量越大|工作面的推进会引起上覆岩层裂隙带的台阶式发育，且工作面由下盘向断层推进引起裂隙带发育的高度与速度均大于从上盘推进时的情况|通过对支架压力的监测，明确了断层带压力增高区，对现场工作面的支护与加固具有指导意义。

基于滕南地区两个煤矿的岩移数据、导水裂缝带高度观测数据和工作面钻孔资料，分析两煤矿3上、3下工作面重复采动下地表移动规律与关键层的关系，对比研究重复开采时关键层有无失稳两种情况下地表的移动规律，并通过导水裂缝带高度观测进行验证，总结了近距离煤层重复开采关键层的变化对地表移动规律的影响。结果表明：重复开采不破坏关键层时，地表移动不会产生明显变化|对关键层造成破坏时，地表移动会加剧。

针对阳泉五矿15#煤层自然发火期短、易自燃等特点，采用程序温升氧化实验对煤的自燃吸氧和发火特性进行分析，并选择CO作为指标气体、ICO指标作为辅助指标，研究了不同种类及浓度的阻化剂对煤层阻化抑制自燃的实验，优选出最佳阻化效果的浓度配比为：氯化钙为30%、氯化镁为15%、氢氧化钙为30%、硅酸钠为20%。该研究可为矿井防灭火提供实验基础参数。

为研究中高阶煤(Vdaf＜25%)的分形特征对煤层瓦斯吸附规律的影响，针对不同矿区6种中高阶煤样，采用高压容量法测试了煤样的瓦斯吸附能力，利用Langmuir 方程拟合得到了表征煤样吸附能力的参数Langmuir 体积(VL)和Langmuir压力(PL)。同时，根据电镜扫描(SEM)实验，对煤体表面孔隙特征进行了分析，并利用基于Kolomogrov容量维的分形理论计算得到了煤样孔隙分布的分形维数。在此基础上，研究了分形维数对中高阶煤瓦斯吸附的影响。研究结果表明：不同煤样孔隙结构差异显著，煤体表面孔隙分布具有明显的非均质性和分形特征|煤体变质程度对分形维数具有重要影响，煤化作用使得孔隙结构更加复杂|煤体表面分形对VL和PL的影响不同，VL随着分形维数的增加呈线性增加，而PL与分形维数的关系符合二次曲线，说明煤体表面越复杂，煤体越易于吸附瓦斯。

根据含煤地层的单井岩性、沉积构造以及煤岩煤质特点，对贵州省威宁县阳关寨背斜整装勘查区宣威组进行了沉积特征、沉积序列、沉积环境和聚煤规律分析，结果表明：研究区宣威组以16号煤层为界，可分为曲流河河道和河岸沉积以及曲流河洪泛盆地沉积两种聚煤环境，聚煤作用主要发生在16号煤层底界—煤系顶界的曲流河洪泛盆地沉积环境，形成的煤层厚度较稳定～稳定，分布范围较广，为区内具有工业价值的主要煤层。

以沁水盆地南部为研究背景，采集浅部与深部煤样，进行含气量测试，并利用压力-吸附曲线法预测了柿庄北深部煤层含气量。结果表明：沁水盆地南部煤层实测含气量随埋深的加大呈现先增大后减小的趋势，且15号煤层含气量高于3号煤层。对柿庄北深煤层含气量进行预测发现，含气量的峰值为900～1100m，预测含气量与实测含气量较为吻合。深部煤层在600～1100m存在一个过渡带，含气量发生变化。这与深部地层压力、温度及其所导致的煤储层物性的变化有重要关系。

针对在煤矿井下电网的电能质量治理中，有源电力滤波器等隔爆型开关补偿设备工作在煤矿井下巷道空间狭窄等特殊性环境中，其体积(容量)受到限制的问题，为了提高开关补偿设备的补偿特性，结合CPT(Conservative Power Theory)功率理论，提出了一种体积(容量)受限时的参考电流计算的新方法。该方法将负载电流分解后的正交的电流分量或其组合作为隔爆型井下补偿装置的参考电流，可以依据电网的实际情况实现不同的补偿目标。仿真验证了该方法的可行性。

提出了基于视频的煤矿安全监控行为识别系统的应用解决方案，分析了煤矿安全监控行为识别系统实际需求，实现了目标检测、特征提取、行为分类与行为识别、监控信息管理等功能。使用GMM模型提取前景运动目标，融合LBP作为目标描述特征、结合SVM实现了特征行为分类。基于Spring MVC框架实现了煤矿安全监控行为识别系统完整框架，为煤矿智能监控管理信息化提供了解决方案，提高了煤矿智能监控管理的效率、及时有效地发现煤矿安全生产隐患，降低了煤矿安全事故发生的概率。

针对传统煤矿井下矿用三电平变频器SVPWM过调制区域算法复杂不易实现的缺点，研究了基于60°坐标系的三电平SVPWM过调制算法，在传统过调制方法的基础上演绎出对应的新型过调制算法，同时对新型的SVPWM过调制算法表达式进行数学改进，推导出易于计算机实现的数学表达式。

介绍了桌面云平台的构建及应用，该平台不受时间和空间限制，较好地解决了选煤设计各分支机构、各专业人员之间的协同工作和移动办公的问题，缩短了选煤厂工程设计周期，提升了设计质量。利用桌面云平台的多重安全策略，实现了设计资料只能存储在云平台中，有效杜绝了设计成果的泄露，保护了企业的知识产权。

为使Binder弛张筛动梁更好的满足实际工况要求，提出了一种基于ANSYS Workbench的优化设计方法。在ANSYS Workbench软件中建立有限元参数模型，施加以实际工况，对所设截面的形状大小等进行多参数优化分析|选取螺栓孔纵向与横向的距离以及截面与所设基础面的距离为优化参数，确定螺栓孔位置参数与截面之间的关系|通过形状优化模块对动梁外截面进行优化改进。优化后的动梁截面满足工况要求，为弛张筛的进一步优化提供了参考依据。

为了研究絮团形成过程中的多重分形行为，对机械能输入过程中絮团的生成和碎裂过程进行图像采集和分析。通过分析多重分形图谱及其特征参数的变化趋势，针对絮团的生长规律、絮团形态进行了定量化的描述。结果表明，随着絮团的生长和碎裂，多重分形图谱的形态发生规律性偏移，描述絮体分布均匀性的多重分形谱宽Δα呈现先增加后减小的变化趋势。描述絮团最大和最小概率单元数目比例关系的Δf(α)显示体系中细粒颗粒占主导地位，绝对值先减小后增加，表明细颗粒先减少后增加。

为使矿用中心通缆钻杆能由孔口向孔底输送电力信号的同时，又能建立孔口与孔底设备之间的双向和高速的信息通道，对煤矿中心通缆式钻杆进行了外管设计、内部结构设计以及在中心通缆式钻杆上对于信号传输过程有影响的关键点进行了研究，详细阐述了煤矿用中心通缆式钻杆的设计、热处理、加工制造以及中心通缆式钻杆的密封性和导电性对其性能的重要作用。该煤矿用中心通缆式钻杆的应用为煤矿井下定向长钻孔的钻进提供了技术装备，为煤矿安全高效开采提供保障。

针对现代采煤机的数控操作需求、品牌建设、造型设计与操作人员的安全保障要求不断提升的现状，分析了采煤机人机形态设计的特点、现状和存在的不足，以及遗传算法的原理和应用范围。在探讨了人机交互的特性、算法建立的基础上，提出了将遗传算法应用于产品人机形态设计中的基因编码、初始种群的产生、适应度函数的构造和种群选择等运算方法。最后以采煤机的设计为例，阐明了交互式遗传算法在产品人机形态方面的设计应用。

根据矿用短距重载刮板输送机的结构特点和其链传动特点，研究了刮板链和链轮在啮合过程中的相互受力状态。在考虑离心力、悬垂张力、滚动摩擦力、弹性变形和设计加工误差等可忽略因素不计的情况下，根据刮板链在围齿区间内各链节的力平衡条件，建立了链节张力和链节与链轮啮合力随链轮旋转角度变化的方程式。应用方程式对10齿9°、12°和15°不同压力角链轮和12°压力角8齿、10齿和13齿不同齿数链轮进行了对比分析计算，分析结果表明压力角越小、齿数越少，链轮单齿传递的有效圆周力越大，但链节与链轮的最大啮合力也越大，对刮板链和链轮的强度要求也越高。最后应用计算机模拟仿真对上述结果进行了仿真验证，验证结果与计算分析结果基本一致。

运用多体动力学仿真软件Recurdyn构建煤矿应急排水车单侧越障模型，进行单侧越障仿真分析，重点分析不同障碍高和不同运行速度对左右独立履带的驱动轮转矩的影响。仿真研究结果表明：随着障碍高度和运行速度的增加，驱动轮转矩呈非线性增加，且未超出设计临界最大转矩|越障瞬间由于左右独立履带产生的的转动能不同，会引起左右驱动轮转矩差值。通过对该样机的仿真分析为实车安全稳定运行和进一步优化提供可靠依据。

针对设计阶段工程造价管理存在的许多问题，分析了设计阶段工程造价管理与控制的现状及重要性，然后详细介绍了设计阶段工程造价管理与控制的措施，通过采取有效的控制措施，运用价值工程理论进行了限额设计和优化设计方案。分析表明，设计阶段是工程造价管理与控制的重要阶段，工程设计人员和造价人员要进行多方案的技术经济分析，优化设计，保证设计的技术经济合理性，以取得最优的经济效益和社会效益。

分析了诺兰模型在煤矿企业数字化矿山阶段识别的应用，根据煤矿企业信息化建设的特征，从基础建设、业务集成、信息整合、建模实施四个方面提出了数字矿山建设的周期阶段，设计了分析数字化矿山阶段模型的指标体系和评分标准，建立了基于BP神经网络的数字化矿山阶段识别的决策模型，并根据实际案例进行了分析。