以淮南矿区板集煤矿副井为背景，分析厚表土薄基岩钻井井筒因突水溃砂引发竖向受压次生破断过程与特征，采用Mohr-Coulomb准则建立井筒底部含水层巨量水砂快速流失引发上覆土层沉降力学模型，推导负摩擦力解析解。分析表明，含水层巨量水砂流失引发井筒周围土体发生剪切破坏产生作用于井筒之上的负摩擦力，该负摩擦力产生的作用于井筒之上的竖向压应力与自重应力超过井壁竖向极限承载力时，井筒发生受压破坏，其后，竖向作用力依次向上传递导致多节钻井井筒发生受压次生破坏。土的抗剪强度指标对井筒竖向受力影响较大，黏聚力c和内摩擦角φ越大，井筒负摩擦力越大。对比分析突水溃砂与疏水沉降情况下井筒负摩擦力特征，表明突水溃砂情况下负摩擦力具有增长迅速及数值大，对井筒安全威胁大的特点。

在世界煤炭生产和消费重心的“一带一路”国家开展煤炭领域合作，是新时期煤炭产业发展的重要命题。通过对“一带一路”国家煤炭开发利用方面优劣势的比较与合作潜力的分析，认为我国与“一带一路”沿线国家在煤炭清洁开发利用领域具有广泛的合作空间。可按照差异化目标等策略，重点与俄罗斯、印度、巴基斯坦、哈萨克斯坦等沿线国家，开展技术装备、煤炭贸易、工程承包与劳务服务、资源开发与转化等四个领域的合作。

为了防止矿井水及瓦斯灾害影响矿井的安全生产，理清可行性研究报告编制中对于矿井水文地质类型和瓦斯等级确定中存在的一些模糊概念，根据相关规定要求及设计经验，研究了可行性研究报告中矿井水文地质类型和瓦斯等级的确定方法，即：矿井可行性研究报告中在确定矿井水文地质类型时应将井田地质勘探报告中的矿井水文地质勘查类型和预测的矿井涌水量为基础，对比《煤矿防治水细则》的规定确定矿井水文地质类型|非突出矿井的瓦斯等级的确定多数情况下应根据《矿井瓦斯涌出量预测方法》，采用分源预测法计算出任一掘进、采煤工作面和全矿井的瓦斯涌出量，对比《煤矿瓦斯等级鉴定办法》规定的高、低瓦斯矿井划分标准确定矿井瓦斯等级。

为了减少资源损失，需要在保护穿层暗斜井安全稳定的前提下，合理规划跨采工作面煤柱及终采线位置等相关参数。以山西神州煤业4102工作面为工程背景，通过理论分析上部煤层开采过程中的围岩应力分布情况和底板损伤状态，当穿层暗斜井位于上部正在回采工作面下方时，根据分析计算结果进行优化决策，确定了4102工作面跨采行人进风斜井延深段的布置方式。与原工作面布置方式相比，优化后该工作面可多回采出约2.2万t优质主焦煤，对于进入资源枯竭阶段的矿井具有可观的经济效益。

近年来BIM技术已在水利、水电、冶金等行业得到广泛应用，但在煤炭行业的研究应用比较滞后，特别是矿井工程采掘设计中探索更少。基于Microstation软件的二次开发及其他工程行业经验借鉴，文章从模型建立和应用两方面介绍了张家峁煤矿采掘工程BIM设计主要内容，论证了煤炭行业矿井设计特别是采掘工程设计应用BIM技术的可行性，分析了目前BIM技术在采掘工程中存在的软件适配性较差、视图范围有限、二次开发工作量大等问题，并指出了BIM技术在煤炭行业的发展方向。

为了形成高效的采区煤流系统，结合顺和煤矿采区巷道布置及围岩结构特征，提出两种煤流转载方案，并通过方案比选确定采用施工采区煤仓进行煤流转载的方案。针对煤仓上口为机轨合一巷道、下口为带式输送机的问题，提出采取“工字钢+钢轨+钢板”联锁支护方式以保证封口强度，以及在下口装载硐室使用“锚索+工字钢+锚喷”支护代替帮部混凝土浇筑支护，同时使用装配式模板一体式预埋浇筑的支护方式。现场应用实践表明采区煤仓的使用确保了采区煤炭的高效运输，其施工工艺可为类似条件下的煤仓施工提供参考。

以开滦集团东欢坨矿选煤厂为例，通过对比分析大量数据，提出多煤层煤质分析的新方法，通过工业分析指标、粒度特性和浮沉特性三个方面的论证将5个煤层合并为2个煤层进行煤质分析，在工业分析指标方面对比了煤种、灰分、硫分和发热量，粒度组成方面对比了煤层赋存条件和开采方法，浮沉组成方面对比了各密度级的基元灰分和浮物累计灰分。煤质分析过程得到简化，分析结果规律性更强，对实际生产也更具指导意义。

介绍了机械式和振动式两种弛张筛的性能特点及其在选煤厂中的应用现状，分析了两种弛张筛的结构和工作原理，比较了两种筛板的安装方式，并结合两种弛张筛在我国选煤厂中实际应用情况，从地基动负荷及功率效率的角度分析了二者间的性能参数。结果表明：机械式弛张筛设备稳定性高，但是耗能较大，相同筛分面积下，安装高度高|振动式弛张筛单位面积消耗功率低，但面积效率和体积效率却要高于机械式。此外，与其他筛分机械相比，两种弛张筛的振动强度和对基础的动负荷都有明显的优势，为广大用户在弛张筛的选择和使用提供了一定的参考依据。

以孙庄洗选厂煤棚骨架支承式膜结构为研究对象，建立了不同的钢结构模型以探究不同支承条件以及考虑基础刚度与否对结构响应的影响，分析比较了各模型自振周期、振型、支座反力、杆件内力、结构位移等的差异性。结果表明：当选择三肢落地支承形式时，基础刚度对结构受力性能影响较大|当选择两肢落地支承形式时，边界条件改变和基础刚度对结构受力性能影响不明显，边界条件建议选用铰接。

为了解决在强富水弱胶结含水层下巷道掘进过程中所面临的防治水和支护难题，首先采用长距离定向钻探技术对顶板含水层进行富水性探查和顶板水预疏放，针对局部隔水层较薄的区域，采用钻孔和锚杆注浆技术对顶板含水层进行加固、改造，对巷道顶板较为破碎的区域采用U型钢棚加强巷道支护。经过实践验证，掘进巷道采取综合防治水技术后，涌水量显著减小，并且避免了水害和顶板事故的发生。长距离定向钻孔对巷道充水水源的探查和疏放，结合钻孔和锚杆注浆对导水通道的封堵，最后配合U型钢棚加强巷道支护，可以有效保障复杂水文地质条件下巷道掘进的安全。

重复跨采作用下软岩巷道变形破坏严重，为解决此类支护难题，以淮北芦岭矿II82运输上山为工程背景，分析围岩地质条件，并对巷道变形破坏特征进行总结，通过岩石力学强度试验、现场钻孔窥视，结合理论分析，分析了巷道失稳的主要原因：围岩自身强度低、围岩流变影响、重复跨采影响、支护方式选择不合理，最后提出“常规锚网喷+浅部围岩注浆强化加固+矿用高强锚索束联合中空注浆锚索支护”控制技术。现场实践表明：试验段巷道在工作面跨采期间顶板、底板、帮部位移量依次为20mm、42mm、25mm，相对于常规支护非试验段巷道降低了43%、60%、57%，实现了巷道围岩的稳定控制。

为解决华烨煤矿4301工作面轨道平巷掘进后顶板大面积下沉问题，采用现场调查、理论分析和数值模拟方法研究了巷道失稳的变形特征，分析了不同支护方案下的围岩屈服强度、垂直应力以及顶板垂直位移变化情况。结果表明：棚式支护结构对顶板具有有效的围岩承载能力，确定了以高强预应力锚杆支护为基础、辅以间距为2m的“11#工字钢+单体液压支柱”钢棚式主动支护方案。工程试验证实，该支护方案效果良好，有效控制了围岩变形，解决了顶板下沉问题，并节省了生产投资，提高了企业经济效益。

采用数值模拟方法分析了目前煤矿小孔径树脂锚固锚索剪应力分布特征，指出其受力本质为拉力集中型，在外锚固起始段会产生严重的应力集中现象，容易造成锚索锚固段渐进破坏，进而导致锚索锚固失效。通过凝胶时间达6～8h、抗压强度60MPa以上缓凝型树脂锚固剂的研发，提出了矿用新型小孔径拉力分散型锚索结构及施工工艺。在现有矿用锚索支护施工工艺不变的条件下，实现了同一钻孔内不同锚固段树脂药卷的分时分段锚固。数值计算结果表明矿用拉力分散型锚索能够将锚固段剪应力分散至两处，显著降低锚固段应力集中程度。工程应用结果表明，该技术能够大幅提高锚索内锚可靠性及锚索强度利用率，有效改善锚索内锚力与破断力的匹配性能，对巷道变形控制效果显著。

山东滕东生建煤矿3下113工作面受采空区、断层、煤柱与采动影响的多重作用，具有强冲击危险性，为掌握工作面内的应力异常区分布特征，提出了利用震动波CT探测技术、结合开采前的静态评价结果，进行冲击地压危险性分析，并开展针对性的防治措施。经过探测与分析，得到A、B、C3个潜在冲击危险区及6个可能未揭露断层，回采前针对潜在冲击危险区采取了大直径钻孔、爆破卸压、断底等针对性措施，并采用微震、应力监测手段进行了卸压效果检验，最终实现了强冲击危险工作面的安全回采。该技术体系可以为类似条件下的冲击地压危险工作面提供良好的借鉴作用。

为对乌东煤矿南区近直立特厚煤层工作面冲击地压危险区域进行划分，综合利用地应力测试、煤岩物理力学实验等研究方法确定了近直立煤层冲击地压致灾因素。建立了上分层煤层开采期间的不同微震等级与冲击危险区域的内在联系，同时基于上下分层相似原理划分了+450水平B3+6工作面冲击危险区域。结果表明：近直立特厚煤层同一煤层上下分层开采，冲击地压危险区域具有相似性和反复性。研究结果对近直立煤层冲击危险区域划分有一定的指导意义。

为了开发更加安全可靠的巷道修复技术，针对煤矿巷道挖底可能影响巷道顶板和两帮稳定性的问题，采用相似材料模拟试验和工程实例分析了巷道挖底对其帮顶稳定性的影响。结果表明：巷道顶底板和两帮是一个相互作用的整体，巷道挖底会改变巷道底板应力分布特征，导致承载圈向深部移动，从而诱发巷道两帮和顶板破坏深度增加，不利于巷道的整体稳定性。基于以上研究，提出了巷道挖底的一般原则，即：挖底前可适当加固顶板和两帮，巷道修复应以清理承载圈内部岩体为主，尽量不要触及承载圈，挖底时留设帮角或在帮角处做圆弧过渡有利于巷道的整体稳定性。

煤矿井下的密闭空间中，具有照度低、瓦斯浓度高、烟尘含量大等特点，结合煤矿井下复杂的作业环境及日常监控的需求，通过研究黑光夜视成像技术、光电转换技术、本安技术及矿用本质安全型黑光摄像仪精确测试技术，研发出矿用本质安全型黑光摄像仪。并进行实验室和井下现场的测试，矿用本质安全型黑光摄像仪的黑白最低照度可达0.0001Lux，水平清晰度为1100TVL，灰阶等级为11级，在井下低照度、煤粉尘大的条件下可清晰地监测并回传井下实时视频画面，对井下安全隐患的排除、日常工作的监控及井下救援都具有重要意义。

煤矿采空区地面井的布井区域通常具有点多面广、位置偏远等特点，导致采空井的配套工程成本投入较大，尤其是基础架线供电线路费用不菲。双燃料发电机组的燃气系统与常规柴、汽油发电机组有很大不同，文章主要介绍了双燃料发电机组的主要特点及配套抽采工艺优化，制定了煤层气发电机空燃比控制方案设计，并引入了监测监控系统，确保相关运行参数可以实现抽采系统自动联锁报警、停机功能。现场应用表明双燃料发电机组可以为采空井配套抽采设备提供电能，并能保障采空井持续、稳定生产。对双燃料发电机组应用情况及经济社会效益进行了分析和探讨，认为双燃料发电机组应用于地理位置偏僻的采空井，可以有效节约架设电线成本及用电成本，对于地理位置偏远、不宜架设电线的采空井，双燃料发电机组具有极大的推广应用市场。

矿井进行瓦斯涌出量预测是煤矿安全生产十分重要的工作，鉴于主成分分析和逐步回归分析方法的优点，将两种方法相结合共同建立瓦斯涌出量回归预测模型。以峻德煤矿30号煤层为例，通过主成分分析得到了影响回采工作面瓦斯涌出量的四个主成分因素，再采用逐步线性回归分析法预测回采工作面瓦斯涌出量。结果表明：采用主成分-逐步回归分析法减少了回归分析所需要考虑的变量个数，预测结果具有较好的准确性，预测精度明显优于一元回归预测和多元回归预测，具有较好应用前景。

为了研究钻孔布置对瓦斯抽采效率的影响，采用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟实验系统，开展了不同钻孔间距条件下瓦斯抽采物理模拟实验研究，探讨了钻孔间距对瓦斯抽采效果的影响。结果表明：在抽采初期，各测点瓦斯压力下降速率和下降量主要受到离钻孔中心距离的影响，与测点距钻孔出口距离基本无关，在瓦斯抽采过程中，靠近钻孔中心位置的瓦斯压力梯度大，瓦斯流速也较大，断面瓦斯压力场中等压线以钻孔为中心呈圆环形分布|相邻钻孔之间产生的抽采叠加效应会影响有效抽采范围，钻孔间距越近，有效抽采范围越大，同时其有效抽采范围也随抽采时间呈指数型增长。

U+L型工作面采空区漏风治理一直以来是矿井火灾防治的重要课题之一，为研究这一问题，采用绝热氧化升温试验、现场监测以及数值模拟的方法，在测定煤自燃极限特征参数的基础上，以陕西杭来湾煤矿实际为例对采空区“三带”区域分布规律进行研究，进而揭示采空区煤自燃特征及危险区域分布规律。研究发现：该采空区煤体自燃的下限氧浓度为12.9%|U+L型通风方式对于采空区“三带”区域划分有着较为严重的影响，进风侧采空区由于辅运巷漏风影响，会出现煤自燃“三带”范围的波动|数值模拟能够更加直观的体现煤自燃危险区域的分布特征。研究结果对于同类工作面的矿井火灾防治具有一定的指导和借鉴意义。

为了提高瓦斯的抽采效率，以林南仓5877Y工作面为研究对象，建立了采空区埋管瓦斯抽放数值模型，在保证其它参数不变的前提下，采用COMSOL模拟软件研究不同抽采负压对采空区温度场、氧浓度场和流场的影响规律。研究结果表明：随着抽采负压的增大，采空区的高温区域逐渐向回风巷一侧扩散|漏风风流由抽采前聚集在回风巷附近转移到埋管口一端|进风侧的自燃带宽度随着负压的增大逐渐增大，而回风侧呈先增大后减小的趋势。最后将模拟结果与现场数据进行对比分析，验证了模拟的准确性。

为了快速准确判别矿井突水水源，降低矿井突水事故给煤矿生产及人类生命财产安全带来的危害，以赵各庄矿为例，提出了主成分分析法(PCA)与极限学习机(ELM)相结合矿井突水水源快速识别方法。结果表明：PCA确定了赵各庄矿中Na+、Ca2+、Mg2+对水样影响较大，为赵各庄矿水样的主控因子，排除了其它指标冗余信息的影响|在MATLAB中导入PCA确定的水样中三种主成分数据，通过ELM模型仿真训练可在10s内得出水样分类结果，分类学习时间迅速|对比ELM模型与BP神经网络对水样的分类结果，ELM仿真训练结果精确度高达100%，而BP神经网络仿真训练结果精确度仅为83.33%，远低于ELM模型精确度。

为了给钢丝绳探伤实验提供稳定、准确的实验平台并且得到可靠数据，利用ADAMS运动学分析模块，采用了多种方案横向对比的方法，分别就速度、受力、扭矩等方面对各方案进行分析对比，并进行实验室实验数据的采集与对比分析。结果表明：文章提出的设计方案能够提供较为稳定可靠的工作环境，可以模拟钢丝绳多种实际工况，并且实验所得波形变化准确清晰，损伤段波形与健康段波形差异明显，满足实验要求的各项指标。

以神东矿区大柳塔煤矿在用的3座地下水库为研究对象，采集了3个进水、4个出水及1个裂隙水水样，通过对采集水样中有机物及其重金属含量测试，分析地下水库岩体对水体中的污染物的去除效果。研究结果表明，大柳塔煤矿地下水库采空区岩体组分中，黏土矿物含量约占35%，有较强的吸附能力。大柳塔煤矿地下水库系统对矿井水有较好的净化效果，出水悬浮物含量低于182mg/L，去除率可达80%～93%，能去除大量的悬浮物|出水COD含量小于35mg/L，去除率可达38%～61%，能去除部分COD|出水TOC含量在7.37～13.28 mg/L之间，去除率为19.1%～46.4%|分析表明颗粒态有机物可随悬浮颗粒物沉降而得到去除，而可溶性有机物可通过黏土矿物的吸附而得到去除。数据显示，进水中Fe和Mn各有99%和84%以上赋存于悬浮颗粒物上，经地下水库处理后，矿井水中Fe的去除率可达68%～100%，Mn的去除率可达75%～99%，表明地下水库针对赋存于悬浮颗粒物上的重金属可起到一定的去除作用。

针对矿山采空区充填固废的封闭问题，通过理论分析、现场调研等方法，对深井固废多层次封闭技术进行了研究，得到以下主要结论：固废深井封存包含固废隔离、长期封闭和固废稳定三方面，确保固废深地质处置达到稳定状态，封存年限为20年以上|建立了固废矿山充填多层次封闭技术体系，包括区域封存、表面封闭、充填体封闭和通道封闭4个层次的封闭结构。对试验矿进行了固废矿山充填多层次封闭技术体系的初步设计，为后期封闭工作的实施提供了理论基础。

针对转载溜槽部件受力过大、磨损严重的问题，利用煤料卸运时的运行轨迹及能量转换关系，得出影响转运的转载溜槽运行条件与结构参数。通过离散元分析软件EDEM对直线型转载溜槽内的煤料在不同卸料输送带带速、转载溜槽倾角下的运行状态进行仿真。结果表明：相同工况下，当带速低于额定带速约25%时，煤料对漏斗的受力平均值最小且持续时间最短，当带速高于额定带速时，漏斗的受力平均值增涨较为明显|当转载溜槽倾角数值越大，则煤料对受料输送带的受力平均值越大、持续时间越长，当倾角小于一定值时，存在煤料堵塞的风险。结论将为矿用装备绿色化发展提供合理依据与数据支撑。

采用丙烯酰胺(AM)为分子骨架，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)为阳离子单体，通过水溶液聚合的方法，合成一种新型有机高分子材料——阳离子絮凝剂PADD。并确定其合成的最佳反应条件：pH=3，聚合反应温度为30℃，反应单体质量分数为25%，引发剂过硫酸钠(Na2S4O8)和亚硫酸钠(Na2SO3)质量分数均为0.10%，药剂单体用量配比为40∶30∶30，聚合反应时间为6h。之后用粘度法测定产物特性粘度并计算了产物的相对分子质量，运用红外光谱对聚合物结构进行分析与表征，使用合成的絮凝剂对选煤厂煤泥水进行絮凝沉降试验，研究其絮凝性能。

为了解决当前薄煤层自动化、智能化开采程度低的问题，文章以“成套液压支架集中远程自动化控制+人工干预”为思路，提出了一种基于双CAN总线的薄煤层液压支架电液控制系统，通过分析薄煤层采煤工艺和自动化、智能化开采的关键技术指标，搭建系统的整体架构，设计了系统的硬件结构和通信方案，通过实验验证了液压支架邻架控制和远程控制通讯功能，证明了系统具有较高的实时性和稳定性。

针对传统采煤机记忆割煤技术自动化水平落后、生产效率低、数据采集不准确和不能实时监控等问题，设计了基于记忆割煤方法的采煤机监控系统。该监控系统以PLC S7-300为控制核心，通过对采煤机机身各部分参数进行实时监控，一方面有效的提高采煤机记忆割煤的精准程度，实现了三角区的自动化割煤，进而提高记忆割煤的工作效率以及自动化水平，此外也有效的降低了采煤机的故障发生率。系统由采煤机记忆截割系统、采煤机监控系统、上位机界面几部分组成，给出了具体设计方案，实际运行表明，该设计方案可行，进一步提高了采煤机记忆截割煤的自动化程度。

针对过卷液压缸缓冲吸收提升箕斗过卷冲击所产生的压力波动问题，通过增加节流阀，接通过卷液压缸有杆腔和无杆腔，对提升机过卷液压缓冲系统进行了优化设计，对优化后的提升机过卷液压缓冲系统工作原理开展了研究，利用AMESIM对过卷液压缓冲系统仿真模型进行了搭建，对比分析了优化前后过卷液压缸有杆腔压力、箕斗位移、箕斗速度的动态性能曲线，仿真研究了节流阀通径对过卷液压缓冲系统的影响规律，研究结果表明：优化后的提升机过卷液压缓冲系统缓冲性能得到提升，节流阀能吸收过卷液压缸有杆腔压力波动，节流阀通径对过卷液压缸活塞复位具有较大影响，当通径为9mm时，过卷液压缓冲系统性能较好，过卷装置动力学特性较好。

为了进一步探究内蒙古煤矿事故特征与发生规律及其内在原因，基于内蒙古煤矿安全监察局发布的煤矿安全月报及煤矿事故调查报告，统计2011—2018年内蒙古煤矿事故数及死亡人数信息，从事故类型、所有制类型、区域类型角度，对全区煤矿事故特征与规律展开分析。在此基础上，剖析事故诱因提出对策，并构建基于多元线性回归分析法的事故模型，分析事故总数与不同事故类型间的定量关系，以期达到明确内蒙古煤矿事故趋势，为制定具有针对性的事故防范与控制措施提供科学依据的目标。

为了加强煤矿危险源风险判识，实现煤矿企业的安全生产预警管理，从人员、设备、环境、管理及信息五个方面建立煤矿风险预警指标体系，并依据相关标准、规程确定预警等级及临界值，构建基于可拓理论的风险预警评估模型。采用熵权法确定各预警指标的权重，避免传统经验的主观性，并使用Matlab软件对可拓理论的关联函数进行定量计算。以贵州省黔西县L煤矿为例进行工程应用，该煤矿综合安全风险预警等级为Ⅱ级，对应“低警”状态，其风险程度较弱，与实际情况相一致。该煤矿企业总体的风险程度表示可以接受，但还需进行进一步优化。研究表明该理论及方法可以为煤矿安全风险预警与评估提供参考依据。