为解决准南煤矿极近距离煤层采空区下1501工作面安全回采问题，运用理论计算、数值模拟及现场实测等手段，研究了1501工作面巷道位置及支护方式。结果表明：为有效避开上部采空区残留煤柱影响，1501回采巷道与上部残留煤柱的合理水平错距应为9m|针对极近距离煤层采空区底板应力分布规律、岩层厚度和力学性质等，提出了巷道支护对策及支护方案；1501工作面回采过程，巷道顶底板相对移近量最大为222.5mm，两帮相对移近量最大为151mm，巷道未出现棚腿压折、冒顶、片帮现象，工作面实现了安全回采。

针对东坪煤矿村庄保护煤柱下的边角煤地质赋存特点，分析了采用连续采煤机短壁开采技术进行该矿边角煤开采的可行性和适应性。根据首采工作面区域条件，进行了连采技术方案设计，包括工作面巷道布置、开采工艺、连采设备选型配套、通风系统等。现场实践应用表明，连采短壁开采技术在东坪煤矿取得了较好的经济效益和社会效益，为该矿可持续发展和转产分流提供了宝贵时间。

分析了煤炭行业现行二维CAD设计的不足、基于BIM技术的三维协同设计的优势、主流三维及BIM软件的特点，并利用Bentley系列软件进行张家峁矿井三维协同设计探索，梳理了三维协同设计的原则、流程，指出了矿井工程采用三维协同设计的可行性及存在的问题。相关研究及经验可为三维协同设计在矿井工程中应用与推广提供借鉴。

为解决鄂尔多斯地区冲击地压矿井综采工作面回风(受二次采动影响)巷道因冲击地压造成巷道底鼓、帮鼓的现象，设计出了一种抗冲击超前液压支架。运用理论计算和实测结果的分析，结合巷道实际情况，确定了支架主要技术参数。通过对实际现场使用观察，抗冲击超前液压支架能够有效解决巷道底鼓、帮鼓现象，降低安全事故发生率，保护了作业人员及设备的安全，为巷道超前支护提供了一种新型技术参考。

大型矿井运输线路长、运量大，运输系统的可靠性对矿井产量有较大影响，为了提高运输系统的可靠性，解决矿井煤炭缓存的问题，设计提出了在运输线路上布置斜煤仓缓冲系统方案，斜煤仓采用反井钻机施工。本次斜煤仓系统的设计及施工解决了大型矿井煤炭缓存的问题，提高了辅助运输的管理效率和煤炭运输系统的可靠性，对于类似矿井大容量缓冲斜煤仓的设计及施工具有参考意义。

针对目前煤矿机电设备运行状态数据量大、关系复杂且利用率低的现状，提出了一种基于Hadoop的煤矿机电设备运行状态大数据管理平台，整合企业资源数据和设备状态监测数据，建立适用于煤矿机电设备的大数据专用模型。对高通量数据管理技术、多源数据融合技术、并行化数据处理技术及数据可视化技术进行研究，并结合实际需求对数据管理分析平台的原型进行设计和开发。实验表明，该平台可实现对煤矿机电设备状态大数据的高效管理，为数字矿山的建设奠定了基础。

为研究低煤阶煤储层的产气潜力，以彬长矿区大佛寺井田4号煤储层为例，引用临储压差、临废压差、有效解吸量、解吸效率等指标，并结合低煤阶储层含气量低、厚度大、渗透性好等特点，运用煤层气数值模拟软件对低煤阶煤储层产气潜力进行定量评价。研究结果表明：大佛寺井田4号煤层的临储压差为1.27MPa、临废压差为0.76～1.26MPa、有效解吸量为1.25～2.35m3/t，最大解吸效率为1.99～2.46m3/(t·MPa)，相对于中高煤阶煤储层都偏低|但由于4号煤层厚度大、渗透率高，抽采数值模拟显示5年平均日产气量达965m3，具有形成工业气流煤层气井的产气潜力|现场单井排采实践也验证了4号煤层定量评价结果的可靠性。论文认为应将煤层厚度和渗透率指标纳入低煤阶煤储层定量评价指标体系中。

为了探明陕北侏罗纪煤田中能亿安煤矿井田范围内的5-1号煤层采空区的分布范围及状况，针对单一物探参数误差大和单一物探方法效果不佳以及反演结果多解性的不足，提出采用三侧向电阻率、自然伽玛、自然电位以及井径等多种测井参数和瞬变电磁法、浅层二维地震法及音频大地电磁法三种地面物探方法组合的多参数综合物探方法对5-1号煤层采空区进行探测，基本查明了勘查区内采空区的分布范围及其赋存情况，研究结果表明：多种物探参数的组合可以避免单一物探参数造成的不同介质物性特征范围重叠的误差，提高探测精度，其中煤层和夹矸按各自的解释原则，其深度、厚度差值均小于0.05cm；多种物探方法结合使用的综合物探方法可以充分发挥浅层二维地震法分辨率高、音频大地电磁法对水体敏感以及瞬变电磁法抗干扰能力强的优势，提高物探结果的可靠性和准确性。

针对松软破碎不稳定岩层中巷道变形量大、底鼓、矿压显现持续时间长等情况，先利用钻孔窥视仪探明石草台煤矿井下变电所围岩中呈现松软破碎特性的位置后，设计利用注浆锚索、注浆锚杆通过定位注浆加固不稳定围岩并辅以反悬拱控制底鼓的形式，提高了巷道围岩整体承载能力，保证了巷道支护效果，同时降低了巷道后期维护成本。

以新庄孜煤矿62310回风巷为工程背景，介绍了原巷充填材料的选取和充填工艺流程，采用理论分析的方法分析了无煤柱掘巷的围岩控制方法，采用高强度锚杆、锚索、中空注浆锚索和钢筋网联合支护，选择合理的充填墙体强度和宽度，有效的控制了无煤柱掘巷的围岩变形和顶板离层。采用现场实测的方法，在1400m的掘巷中布点进行实测，实测数据为：巷道顶板变形量在30～50mm之间，顶板离层量小于20mm，巷帮变形量在40～50mm之间，观测数据表明巷道支护效果良好，巷道围岩变形得到有效控制。

为解决深井高应力巷道围岩变形破坏问题，结合强力支护理论及巷道围岩变形与支护时机关系分析了深井巷道强力-分次支护的力学机制，提出了一次锚网喷、二次全断面锚注配合底板鸟笼锚索相协调的强力-分次支护技术，现场应用实现了深井巷道围岩变形可控。结果表明：随一次强力支护时间延长，深井巷道围岩变形速度先降低后变缓再突然增加，二次支护的最优时机为围岩变形速度变缓阶段。

为了确定巴润矿台阶爆破中最大底盘抵抗线，采用了ANSYS/DYNA数值仿真模拟了底盘抵抗线分别为1200cm、1150cm、1100cm、1050cm不同的4组模型，分析台阶坡底线连续单元的应力值能否达到岩石的屈服强度，得到了最大底盘抵抗线值为1150cm，并进行了现场工业试验验证。实际工况结果表明：采用模拟结果底盘抵抗线1150cm爆破后，底板平整，无明显根底，满足采装设备的采掘要求，模拟结果在巴润矿具有可行性。

常规井下瞬变电磁超前探测技术存在体积效应，仅能确定富水采空区的方位，难以对其边界进行精确探测，为了查明朝阳煤矿9101巷道掘进前方的采空区及其富水情况，基于矿井瞬变电磁超前探测方法，采用瞬变电磁超前探测波场成像技术进行处理，结果表明，同传统全空间数据处理视电阻率结果相比，瞬变电磁超前探测波场成像技术能够确定采空区富水边界位置，波场曲线幅值同含水采空区出水位置对应较好，采空区的富水边界位置同全空间波场成像结果更为吻合。

针对大采高上覆近距离双坚硬岩层破断引起大采高工作面强矿压显现问题。以母杜柴登煤矿30201工作面为研究背景，通过对近距离双坚硬顶板岩层破断后的覆岩结构模型进行分析，认为大采高工作面近距离第I坚硬岩层是诱发工作面强矿压显现的关键。借助水力压裂技术处理第I坚硬岩层，控制其形成“悬臂”结构的悬露长度和完整性，不仅能够降低“悬臂梁”失稳时的能量等级，同时改变上位“铰接结构”失稳时动载荷的传力效应，从而达到降低工作面矿压显现强度的目的。采用微震监测技术对卸压效果进行检验，微震系统监测结果显示弱化处理后，工作面的微震能量和频次均大幅降低，表明卸压措施能有效控制工作面强矿压的显现。

以峻德煤矿17#煤层回采期间冲击地压显现频发为工程背景，并结合“11.14”冲击地压事故对峻德煤矿三水平北17#煤层三四区二段工作面冲击危险性进行了深入研究。结果表明：“11.14”冲击地压事故发生前3d，存在矿震能量小幅度“升—降”的波动变化过程|冲击发生前能量密度云核心区已经开始显现，且核心区显现位置坐落于工作面上侧|数值模拟和理论分析结果验证了工作面回风巷超前段因应力叠加容易形成高集中静载荷，在回采引起的动载扰动作用下，最终发生了冲击地压事故。研究结果可以为倾斜煤层工作面后续回采阶段卸压防冲预防工作提供一定的借鉴。

回采工作面端头弧形三角区域顶板悬顶过长的问题，给工作面的安全高效生产带来威胁。目前主要采用预裂爆破的方式解决工作面悬顶问题，但是由于在高瓦斯矿井采空区禁用火工品，使得该方法的使用受到限制，基于此问题，展开静力定向破岩技术解决煤矿端头巷道悬顶过长问题的研究。通过静态破碎剂膨胀力学性能试验，具体对影响破碎剂的膨胀压力的因素进行分析，并确定工业应用中静态破碎机的最佳水灰比应控制在0.2～0.35。基于弹性力学与岩石力学分析多孔加压下岩石的开裂原理，认为增大孔径或缩小孔间距可有效促进裂纹的扩展|根据具体的工程地质条件，结合静态破碎机膨胀力学试验和多孔加压下岩石开裂原理的分析结果，对施工方案进行具体设计，并论述静态破碎剂注浆施工时运用“三管两进一回”原理的具体操作方法及步骤。现场应用结果表明：应用静力破岩技术处理端头巷道的悬顶问题后，端头巷道悬顶长度减小了36%，效果显著，为工作面的安全高效生产提供保障。

针对付村煤矿大采高综采工作面停采线临断层无预掘回撤通道时液压支架回撤周期长、安全性差等问题，提出了临断层预掘单一回撤通道的方案。通过数值模拟研究了工作面开采扰动前后回撤通道距离断层1m、3m、5m三种情况的围岩变形量及应力变化情况，综合考虑巷道围岩稳定性与资源回收率两方面因素，确定了回撤通道距离断层3m的布置方案。同时提出了回撤通道锚网梯(索)的支护方案，通过进行现场巷道围岩量变形观测，表明支护方案可行，能够满足支架回撤的要求。

随着机械化程度的提高，原煤中的煤泥含量越来越大，多数选煤厂存在粗煤泥分选精度不高、尾矿跑煤严重等问题。通过对大煤泥量原煤进行筛分试验和干扰床分选试验，分析了不同粒级的粗煤泥干扰沉降状态差异。同时针对传统干扰床分选的局限性，提出用两次分选提高精度的技术路线，研制了三产品干扰床试验机。工业实践结果表明：粗煤泥经过三产品干扰床分选后，大大提高了粗煤泥分选精度，粗精煤产品灰分降低了3%|同时有效避免了尾矿跑煤，提高了精煤回收率。

为了解决煤矿采深加大、工作面加长后工作面岩层控制的难题，通过理论分析、相似模拟、现场测试及验证，对深部超长孤岛工作面覆岩垮落结构特征及相应的矿压显现规律进行了研究，结果表明|采空区老顶的破断形态与工作面长宽比密切相关，超长工作面条件下老顶往往形成竖向“X”形破坏，并求得了基本顶上方覆岩下沉挠度函数|通过建立相似模型，分析了覆岩垮落形态和下沉曲线与工作面长度的关系，认为随着工作面长度的增加，工作面倾向极易形成砌体梁结构，使得工作面倾向有可能存在两个或多个压力峰值。并以寺家庄矿15106超长孤岛工作面为例，研究得出其工作面中部老顶并非一次性折断，而是在倾向方向分区域折断，工作面存在多个压力峰值的现象，与理论和相似模拟分析相吻合，为研究深部超长工作面覆岩垮落结构特征提供了理论依据。

针对急倾斜煤层重复采动条件下回采巷道稳定性控制难题，以典型的急倾斜煤层回采巷道为背景，采用现场实测、数值模拟和物理相似模拟实验方法，对重复采动条件下急倾斜煤层回采巷道变形破坏特征进行了分析研究。结果表明：重复采动影响下急倾斜煤层巷道围岩变形破坏具有非对称特点，其变形破坏失稳是一个复杂的时间空间问题。据此提出了“主动支护、关键部位加强控制”的支护原则，采用“强力锚杆+长锚索+W钢带+钢筋网”非对称耦合支护方式，有效地控制了巷道变形破坏，该研究成果可为解决急倾斜煤层巷道支护难题提供借鉴。

为了提高保德煤矿瓦斯抽采效率，实现高效抽采的目标，分析了保德煤矿8#煤层裂隙发育主方向及其与构造应力的关系，测试获得了沿主裂隙不同角度时煤样渗透率的变化规律。结果表明，8#煤层微观裂隙发育的主方向为与工作面呈23°左右的夹角。当煤样取样角度与裂隙发育方向平行时，煤体的渗透率最大|与裂隙发育方向垂直时，煤体的渗透率最小，随夹角的增大，煤体的渗透率逐渐减小。为验证实验结论，在现场施工了与裂隙发育方向分别呈30°、45°、60°、90°的四组抽采钻孔，结果表明当夹角为90°时，钻孔抽采瓦斯的浓度和纯流量最大，夹角为30°的时候最小。这表明井下施工抽采钻孔时，应充分考虑煤层微观裂隙的发育方向。

为确定多因素耦合对煤自燃危险性的影响程度，结合系统工程原理构建煤自燃危险性影响因素的结构方程模型，并基于该模型对煤自燃危险性进行综合评价。通过文献研究，综合煤自燃事故的特点，基于系统工程理论，确定影响煤自燃的危险性因素，建立评价煤自燃危险性的指标体系，构建结构方程模型，确定了各指标的权重，并根据指标体系对宁夏某矿井煤自燃危险性进行综合评价。评价结果和煤矿实际煤自燃危险性程度相一致，说明该模型可以用于矿井煤自燃危险性的综合评价。

以内蒙古褐煤、大同烟煤、黑龙江无烟煤三种变质程度不同的原煤样和经复合阻化溶液处理过后的煤样为试验对象，通过实验测定与动力学分析，对比复合阻化剂对三种煤样的阻化效果，研究表明，复合阻化剂能够有效抑制大同烟煤的氧化反应，增加煤体的活化能，对其的阻化效果远远高于其他两种煤样。

根据特厚煤层采空区内遗煤的分布规律，优化布置气体监测测点，根据现场观测结果分析O2分布规律。根据试验工作面物理模型简化得到数值模拟的计算模型，进行了不同工况条件下采空区自然发火动态数值计算，研究了影响煤自然发火至关重要的关键参数，包括煤自燃危险区域内气体随着时间变化的渗流速度分布及O2浓度分布情况、高温火源点变化趋势，以及防止煤自然发火的工作面最小回采速度等。

以陕北榆神矿区河兴梁井田内的煤层顶板砂岩为研究对象，采用单轴抗压试验，对直径为50mm、径高比为0.5和直径为70mm、径高比为0.7的岩石试样进行了单轴压缩，分析了两种不同径高比完整岩石试件的峰后破坏形式以及端部约束效应在单轴抗压强度试验中对两种不同径高比试件试验结果的影响，验证了将直径为70mm、径高比为0.7的非标准形态岩样单轴抗压强度转换为直径为50mm、径高比为0.5的标准形态岩样单轴抗压强度时单轴抗压强度经验换算公式的适用性。试验结果表明：单轴压缩条件下，0.7径高比完整试件的破坏形态以压裂破坏为主，而0.5径高比完整试件的破坏形态则以剪切破坏为主|端部约束条件相同时，0.7径高比岩样经单轴抗压强度经验换算公式所得的计算值在一定范围内大于0.5径高比标准形态岩样实测单轴抗压强度值|对于细砂岩，将径高比为0.7的非标准形态岩样单轴抗压强度值转换为径高比为0.5的标准形态单轴抗压强度值时，上述公式具有较好的可靠性、可比性和适用性。

不明采空区的存在诱发了多种矿山地质灾害，给煤矿安全生产和生命财产安全带来重大隐患。为了研究煤巷迎头前方存在采空区的条件下槽波地震波场的传播规律，建立了“岩-煤-岩”三层含采空区地质模型并进行了地震超前探测波场数值模拟，分别对三维地震波场快照和三分量合成地震记录进行分析研究。研究结果表明：在对巷道前方采空区进行地震超前探测时，Rayleigh型槽波可以作为识别巷道迎头前方采空区的有效波|反射Rayleigh型槽波在X、Z分量上信号特征明显、干扰小、能量强、易于识别|Y分量信号可以接收到直达Love型槽波。最终，提出利用Rayleigh型槽波对采空区进行超前探测。

为研究增加同步齿轮结构对分级破碎机齿辊转速的作用影响，文章对工业现场同步齿轮机构改造前后的两台分级破碎机齿辊转速进行对比测试，提出并计算了能够表征齿辊转速稳定性和同步性的相关系数|后运用高速摄影技术探究同步状态下齿轮机构的运动规律。结果表明：分级破碎机同步齿轮机构的应用起到了优化齿辊转速同步性和稳定性的作用。

对于高灰细粒难浮煤泥，采用一次浮选工艺往往会由于高灰细泥的污染导致精煤的产率和灰分难以兼顾。分步释放试验的结果表明，精选工艺能够有效地提高难浮煤泥的精煤产率。根据浮选速度试验的结果，随着浮选的进行，泡沫产品的灰分逐渐升高，各产品中高灰颗粒的含量也逐渐升高。以上试验结果为部分精煤再浮工艺的可行性提供了理论支撑。最后，对部分精煤再浮工艺的浮选效果展开了试验研究，并创新性地使用二次加药制度对其强化，得到了精煤灰分10.86%，精煤产率61.30%的浮选效果，相比一次浮选工艺，其浮选完善指标提高了9.48%。

为了提高煤矿开采中采煤机调高的控制精度，提出了一种基于改进的人工鱼群算法采煤机滚筒调高控制的策略。在传统的人工鱼群算法的基础上，引入步长递减和视野变化的策略，以ITAE的倒数作为目标函数寻优计算得到PID控制器的参数。通过采煤机调高系统的传递函数搭建Simulink仿真模型，和模拟退火算法、粒子群算法进行对比，结果表明改进后的人工鱼群算法误差更小，控制精度更准确，系统的阶跃响应更平滑，为实现更为精准的采煤机调高控制提供一种新的方法，为煤炭的高效生产提供依据。

针对采煤机自动调高问题，研究设计了具有电液比例调高系统的采煤机模拟截割实验装置。分析了该实验装置的组成，以NI PCIe-6323数据采集卡和电液比例方向阀为核心硬件，构建了以LabVIEW为基础的采煤机模拟调高实验装置测控系统。该系统具有模拟信号输出、多通道数据采集、数据实时显示与存储等模块。论文进行了测控系统的硬件选型以及各模块的程序设计，给出了测控系统前面板和程序框图，并进行了实验验证。实验结果表明，该系统可以对实验装置运行工况进行实时监控。该系统的开发，为后续采煤机自动调高的实验研究提供了平台。

针对防爆轻型胶轮车在煤矿日常维护中动力性检测成本高难以实现，而排放检测比较便捷的现状，提出用排放检测数据评估轻型胶轮车动力性的多元回归方法。首先根据动力性排放关联因素选择了防爆轻型胶轮车排放检测设备，利用SPSS软件中多元回归法得出最理想的拟合方程，建立矿用轻型胶轮车动力性评估的多元回归模型。其次，进行了动力性评估试验，将模型评估结果与底盘测功测得的底盘最大输出功率对比。试验结果表明，排放中烟度、氮氧化合物、排气温度与胶轮车动力性呈负相关，一氧化碳与胶轮车动力性呈正相关，模型可有效评估车辆动力性的最大底盘输出功率，且模型评估误差不超过±5%。该模型可以作为日常车辆动力性检测的评估依据。

近年来东北三省供暖季屡次出现煤炭供应告急情况，已成为区域重大民生问题，需要找到症结所在，从多方面加以应对。为此，对东北三省当前“域外为主、域内为辅，域外以蒙东为主力、关内和进口为重要补充”的煤炭供应格局进行了梳理，认为冬季用煤高峰期供需矛盾和运输瓶颈是供应保障的关键问题。分析了中长期东北三省煤炭供应的三大制约因素，即自身产量下降、冬季用煤高峰期运输瓶颈长期存在、蒙东产能发挥受限，进而结合煤炭消费情况，预判东北三省煤炭对外依存度还将继续提高、保供压力将持续存在，并从提升蒙东产能、提高铁路应急调运能力、建设煤炭储配基地三个方面提出应对策略。

以《大气污染防治行动计划》(以下简称环境规制政策)的发布作为一次准自然实验，基于合成控制法，构造了与京津冀地区特征相似的合成控制组作为京津冀的“反事实”替身，研究了实施环境规制政策对煤炭消费量的影响，并构建双重差分模型对政策的作用机制进行检验。结果表明：环境规制政策的实施显著降低了京津冀地区的煤炭消费量，且该结果具有稳健性|环境规制政策通过优化产业结构、提高科技水平和能源效率促进地区煤炭消费量下降。