针对煤矿矿区总体规划编制中遇到问题的多样性和复杂性，根据多年来从事矿区总体规划编制和评审的体会，对煤炭矿区总体规划编制过程中地质资料把握与处理、矿区范围的确定、矿区井(矿)田划分、矿区规模的确定原则等主要问题进行探讨研究，研究结果可供煤炭矿区总体规划编制提供借鉴与参考。

为了确定冲击地压矿井合理区段煤柱尺寸，以葫芦素煤矿21103工作面为研究背景，采用理论方法对煤柱极限平衡区宽度进行了计算，从煤柱应力和围岩变形两方面入手构建了不同煤柱宽度下的数值模拟运算，并对21103辅运巷煤柱宽度分4m、6m、8m、10m、12m、14m、16m、18m、20m、22m、24m进行监测，得出：理论计算得到区段煤柱宽度为9.1～10.7m|数值模拟结果显示煤柱应力随宽度增大呈先增大后减小的趋势，5m时应力最低，15m时应力最高。巷道顶、底板及实体煤帮变形量与煤柱宽度成反比，煤柱侧帮位移量先增大后减小，煤柱为10m时位移量最大，综合应力与围岩变形模拟结果建议区段煤柱5～10m为宜|实测数据分析结果显示合理煤柱宽度在10～12m。最终得出葫芦素煤矿区段煤柱最优宽度为10m。

针对同煤集团塔山矿三盘区沿空掘巷巷道围岩控制困难的问题，同煤集团开发了链臂锯切割造缝切顶卸压技术。通过现场监测的方法研究了矿用链臂锯切割造缝切顶卸压的应用效果，研究表明：8311工作面回采过程中，随着工作面的推进，2312巷煤柱和煤体深部应力先增大后减小，最后趋于稳定，且链臂锯切缝试验段煤体围岩应力峰值普遍小于无切顶操作试验段，说明链臂锯切顶卸压效果良好。研究成果对链臂锯切顶卸压技术的推广及应用具有指导意义。

文章通过对影响矿井辅助运输方式选择的主要因素进行分析，提出了各类辅助运输方式的适用条件。并对现有无轨运输系统和轨道运输系统进行了详细的划分和比较，从运输能力、运输速度、辅助运输人员数量、转载环节、占用设备、辅助工作等几个方面阐述了无轨运输系统的优越性，提出无轨运输系统具有运输效率高，转载环节少，载重能力大、运行速度快、辅助人员少，运输成本低的特点，最后提出在新建矿井及改扩建矿井中推广应用无轨运输系统对实现减员增效，安全高效矿井建设具有重要意义。

煤矿无人机智能系统实现了通过无人机与智能化管控平台配合对煤矿矿区地表进行周期性2D正射影像建模及3D建模，对地表沉陷及地表生态环境变化进行了趋势监测，监测精度实现了厘米级。对矿区生产、生活区域昼夜安防巡查，实现规划路线飞行，数据采集平台化管控，极大提高巡防效率及夜间安防质量。对矿区大型基础设施、设备进行设备可见光检查及红外热成像巡检，实现了对重要设施、设备的综合监控。煤矿无人机智能系统在应用过程中采集监测数据同步回传，实时监控，信息智能存储，实现了矿区无人机智能化管控。

针对山西关闭煤矿资源的二次利用现状，分析了关闭煤矿二次利用面临的主要地质问题，并提出地质保障措施，主要包括以下几方面：全面系统收集全省关闭煤矿地质资料，摸清关闭煤矿资源赋存特征，加强基础研究|因地制宜，一矿一策，精准利用关闭煤矿资源，根据煤矿资源赋存特征和类型以及所在区域位置，充分考虑关闭煤矿的资源特性和地质条件，因地制宜地设计不同的开发利用方案|加大对关闭矿坑排水的处理与二次利用，尤其中南部酸性矿井水与北部严重缺水地区的矿井水二次利用|按照关闭煤矿的地质地理条件、稳定性、安全性、密闭性及距离城市的远近，探索关闭煤矿地下空间的梯级利用。

露天开采是矿产资源开发的重要方式，针对其运输成本高、车队协调性差、驾驶员流动性大等问题，文章结合其作业环境人流少、运输路线固定等场景特殊性，分析露天矿无人驾驶系统建设的实际需求，综述了国内外无人驾驶自卸卡车的发展及其系统的技术特点，并总结了其关键技术，包括定位、感知、决策和规划等，分析了发展趋势。

以一种箱形钢柱插入式拼接节点为研究对象，在合理选择节点判断标准、材料本构关系等基础上，运用有限元软件ABAQUS对BASE试件进行单调加载作用下的受力性能分析。在此基础上通过改变轴压比、内套管长度、内套管厚度、法兰板厚度及螺栓预拉力等参数，得出不同参数背景下节点的力学性能。分析表明：在装配式钢结构柱连接中，插入式拼接节点是一种方便、可行的连接方式。

为了研究VSM沉井井壁受力变化规律，结合施工工艺特点对VSM沉井的下沉过程及受力特性进行了分析。首先，依据VSM沉井下沉特点对其施工过程中所受荷载进行梳理，同时划分了沉井一个下沉循环中的典型运动状态|之后以G.G.Meyerhoff公式和规范为基础，对沉井下沉阻力进行分析计算，提出了考虑井内淹水的刃脚端阻力计算公式，并建立了井壁典型状态施工力学模型|最后，以矿山竖井工程为算例计算得出沉井几何参数、下沉阻力、下沉深度以及悬吊力之间的关系。结果表明：VSM沉井悬吊力大小随着下沉深度的增加并不是一直增大的，而是先增大后减小，存在极大值|井壁厚度直接影响着刃脚端阻力大小和侧壁摩阻力变化规律，进而间接影响沉井的下沉深度|沉井悬吊力大小随着施工条件的变化而变化，对于沉井设备悬吊能力的设计应根据实际情况进行综合考虑|对于内径6m，厚度0.5m的矿山沉井井壁，在f=8kPa条件下，其最大下沉深度为56m|根据下沉深度设计减阻泥浆性能是控制下沉阻力、实现系统优化的重要手段。

为解决相邻工作面开采时煤柱大量变形、巷道维护困难等问题，针对海湾煤矿三号井与王才伙盘煤矿井田边界煤柱现场条件，对煤柱稳定性进行力学分析，计算了煤柱承载强度与稳定性系数，确定了两个工作面所留设的边界煤柱都处于失稳和残余变形状态|通过数值模拟分析得出：当采用切顶卸压处理后，在工作面二次采动过程中，工作面前方煤柱仅发生零星破坏，有足够的弹性区，且核区率达到65%左右，塑性破坏主要发生在采空区后方，2206工作面10m边界煤柱垂向应力最大为8.0MPa，小于煤柱极限承载，因此煤柱能有效支撑上覆岩层重量并承受附加侧向应力的影响。 

针对煤巷掘进过程中易发生煤与瓦斯突出的问题，对煤巷掘进工作面煤体的卸压区宽度范围进行了理论分析，得出了卸压区宽度受煤层界面摩擦因数、煤体抗拉强度、煤层厚度、煤岩容重、侧压系数及煤层开采深度等多种因素的影响，采用灰色关联分析法确定了煤体的侧压系数为卸压区宽度的主控影响因素，并采用现场实测的方法验证了卸压区宽度数值分析的正确性。提出了煤巷掘进工作面进行煤与瓦斯突出防治措施应用时，应主要以施加外部荷载的防突措施为主，提高煤体的侧压系数以破坏煤体完整性并增大卸压区宽度，使卸压煤体厚度增大从而抵御煤与瓦斯突出。研究结论可以为煤巷掘进面煤与瓦斯突出的研究提供理论指导。

针对易风化围岩巷道变形严重，传统的喷射混凝土技术存在污染大、施工速度慢等问题，以长平矿六盘区排矸机北巷为背景，对巷道顶板进行岩性分析，提出了围岩薄层快速喷涂封闭技术。实验测得巷道顶板砂质泥岩层间含有大量的高岭石、菱铁矿、白云母，遇水极易发生膨胀破碎。数值模拟和现场试验表明：薄层快速喷涂覆盖效果好，喷涂后巷道变形、顶板离层、支护体受力均明显减小，施工回弹量小，无粉尘，单班喷涂进尺可达8～10m，喷涂最优厚度为8mm或者10mm，喷涂厚15mm时巷道支护可用铁丝网取代钢筋网。

为了解决煤矿瓦斯抽采过程中，利用“三花眼”布孔方式缩短抽采钻孔间距，有效消除了瓦斯空白带，同时带来的钻孔数量增加和部分区域重复抽采问题。通过理论计算，提出了圆内接多边形的设计方案，并优选出了最佳实施方案。同时结合石门揭煤实例进行优化，结果表明，利用圆内接六边形进行钻孔优化布置(即当有效抽采半径为R时，沿煤层走向施工抽采钻孔间距为〖KF(〗3〖KF)〗R，沿煤层倾向施工抽采钻孔间距为1.5R)，比传统设计防突钻孔的工程量减少了3792m，降低率为23%，具有重要的理论意义和实用价值。

为了提高综采工作面块煤率，结合谊丰煤矿生产实际，对采煤机技术参数进行优化研究，研制出了块率滚筒，同时工作面煤壁采用爆破弱化措施进行了煤体预裂。结果表明：谊丰煤矿采用块率滚筒，井下工作面块煤率可提高4.34%|采用工作面煤壁爆破弱化措施，井下工作面块煤率可提高14.22%|采用块率滚筒与工作面煤壁爆破弱化相结合的措施，井下工作面块煤率可提高18.56%。采用采煤机块率滚筒技术，结合工作面煤壁爆破弱化措施可以有效提高综采工作面块煤率。

为解决深部冲击危险工作面震动波反演周期长、射线覆盖率低、结果不可靠的技术难题，提出采用主、被动震动波一体化波速反演技术对工作面冲击危险区域进行监测预警。基于SIRT算法，对监测区域进行波速反演并分析应力分布情况，大大缩短反演周期，利用该技术的预警指标快速获得冲击危险区域。以安居煤矿2309工作面为例，提出单日波速CT反演与连续六日波速CT反演相比较的方法，深入研究深部冲击危险工作面回采期间应力分布规律。研究结果表明：工作面回采期间，该技术准确预判工作面内高应力分布区域，确定冲击危险等级。结合现场钻孔检验，验证了该技术反演预警的准确性，应用效果良好。

为研究爆破孔布置方式对近直立煤层爆破卸压效果的影响，在乌东煤矿+450水平B3+6煤层综放工作面实施了“深孔为主、浅孔为辅”、深浅孔交替布置、“浅孔为主、深孔为辅”三种卸压爆破方案，试验结果表明：浅层岩体爆破孔加密后，微震日均能量和频次明显下降，工作面附近区域应力集中减弱，卸压效果提升|与以深层岩体孔为主相比，深浅孔交替布置和浅层岩体孔为主的阶段卸压工程对降低工作面应力更有效，其中深浅孔交替布置区域降压更加明显。研究成果对于进一步做好冲击地压防治工作具有一定的指导意义。

为了解决新疆地区碎软突出煤层透气性差、瓦斯抽采难度大的问题，将多种水力化增透措施应用于碎软突出煤层瓦斯抽采中。通过在新疆艾维尔沟矿区4号煤层开展了高压水力割缝和水力压裂试验，并从抽采浓度、纯流量、衰减及工期等方面做了比较分析。研究表明：水力割缝和水力压裂后抽采浓度和抽采纯流量均呈现出先升高、后衰减、最后平稳的形态|单孔平均浓度与普通密集抽采孔相比分别提高了7.7和5.7倍，单孔平均纯流量分别提高了3.4和2.1倍|返排期后，抽采纯流量呈指数函数规律快速衰减，且前者明显比后者衰减快。采取水力化增透措施后，钻孔工程量大幅减少、总工期大幅缩短。

针对煤矿井下作业空间小、作业环境差、设备能力有限、无法直接运用地面现有的水力压裂加骨料增透技术这一现状，利用工作面常用的乳化液泵、配合高压加骨料装置和高压气动控制阀门等，运用后置加砂压裂工艺在淮南矿区潘三煤矿进行了2个底板穿层钻孔的水力压裂加骨料增透现场试验。试验骨料选择为20～40目的超低密度聚合物，2个钻孔压裂段长分别为6.8m和6.1m，加注骨料量分别为110.25kg和176.5kg。施工完成后，对试验效果进行了考察，钻孔百孔瓦斯抽采纯量是常规未压裂钻孔的2～15倍，在骨料类型及规格相同的条件下，加大支撑剂比例，有助于提高压裂增透效果。

为了解决特厚煤层坚硬顶板工作面回采期间瓦斯涌出量大、治理难的问题，以小甘沟煤矿11144综放工作面为研究对象，对回采区域煤体开展瓦斯含量精准测定，并结合工作面瓦斯涌出构成对工作面瓦斯涌出量进行精准预测，开展采煤工作面瓦斯动态治理研究。研究表明：通过小间距大量取样测定工作面瓦斯含量、绘制工作面瓦斯含量等值线图，实现工作面瓦斯含量精准测定。根据瓦斯含量精准测定结果和工作面瓦斯涌出量观测结果对工作面瓦斯涌出量进行精准预测，根据预测结果适时调整高位钻孔、采空区埋管抽采参数，可以实现工作面瓦斯动态治理。实施工作面瓦斯动态治理后，工作面回风巷和上隅角最大瓦斯浓度分别从0.88%、1.4%下降至0.3%左右，瓦斯治理效果明显。瓦斯涌出量预测值基本准确。

露天矿抛掷爆破的爆堆形态对于爆破效果的评价以及后续剥离工艺的设计极为重要。当前现场采用的激光扫描手段存在设备笨重、程序复杂、耗时较长、架设位置受限、作业存在安全风险、存在扫描盲区等诸多问题。针对上述问题，研究经过现场反复试验，提出了基于无人机倾斜摄影的抛掷爆破爆堆形态测量方法。对于外业采集方案进行了详细的设计，并对内业数据处理的关键算法：基于sift算法的图像匹配、光束法区域网空三测量、基于PMVS的影像密集匹配进行了分析。研究结果表明，模型误差完全满足比例尺1∶500测绘成果I级精度要求，且无人机测绘技术与传统技术相比，具有测绘作业效率高、设备系统成本低、安全系数高、作业人员少、测绘结果精准等特点。

为进一步提高充填效率、保证充填质量，采用实时压实监测技术，研究一种基于振动性态分析的矸石固体充填效果评价方法。根据现场充填工艺产生的实际作业夯实离顶距机理，并基于振动压实理论，探讨了推压密实机构加速度与充填效果之间的数学关系，提出一种基于加速度与密实充填率的充填效果评价依据|通过分析充填物料压实机理，采用压实监测值(Compaction Value，CV)作为充填物料压实状态的表征指标，深入剖析了推压密实机构加速度波形及振动强度变化规律对充填效果的影响，并建立矸石物料充填效果快速评估模型。试验结果表明：CV与充填体压实度之间存在很强的相关性，所建立的压实度回归模型精度较高。该方法可实现对充填效果的快速评估，为提高充填开采效率提供了一条新途径。

地应力是引起巷道变形破坏的主要因素之一，为了分析最大主应力方向对围岩稳定的影响，采用FLAC3D模拟了夹角α从0°～90°过程中围岩塑性区分布、偏应力及位移变化规律。研究结果认为：α越大，“围岩”塑性区范围越大，且有向顶、底板围岩深部发展的趋势|围岩偏应力呈“单峰”状，顶、底板围岩偏应力峰值随α增大而增大，而帮部偏应力峰值则减小|围岩位移变化呈类“线性”增长，围岩变形随α增大而增大，最大水平主应力方向对顶、底板围岩变形的影响大于帮部。通过现场观测，验证了分析结果的可靠性。 

煤矿采空区覆岩损伤的准确表征对于采空区场地稳定性评价至关重要。而基于受压岩石电阻率变化特征采用高密度电法获取覆岩电阻率可以实现覆岩损伤的表征。基于孔隙率与电阻率、体积应变之间的相关关系推导岩石电阻率与体积应变的表达式，并结合RFPA软件对承载岩石电阻率特性进行验证性描述|采用类比法建立基于电阻率的损伤变量，并引出电阻率比例系数表征覆岩损伤程度|采用电阻率探测、理论公式与钻孔验证的点面结合的方法确定覆岩三带特征。结果表明：受压岩石电阻率由前期孔隙压缩而减小转为后期裂隙扩展而增加|在覆岩采空区处电阻率系数大于1.6，采空区邻近区域电阻率系数在1.2～1.6，其他区域电阻率系数小于1.2，为覆岩三带的确定提供理论参考。

针对综掘面风流状态不能实时动态变化及粉尘源位置不断移动导致巷道粉尘聚集严重等问题，设计了风流调控下粉尘场模拟的正交试验方案，采用FLUENT软件模拟分析了尘源动态变化下风流调控参数对粉尘浓度分布影响规律，并运用极差分析法分析了风筒出风口口径、水平偏转角度、垂直偏转角度三个影响因素的显著性，确定了粉尘场优化分布的风流调控方案。对柠条塔矿S1212胶运巷道出风口距迎头5m和10m时的风流调控进行实际测试得出：回风侧行人呼吸带高度平均粉尘浓度分别降低33.4%和34.3%，掘进司机处粉尘浓度分别降低45.3%和40.4%，结果表明，根据实际需求建立出风口风流调控方案，对出风口风流状态进行调控可以优化粉尘场分布，降低粉尘浓度，改善通风环境。

为了准确测定煤层瓦斯抽采半径大小，分析现有测定方法的特点以及测定过程中的可操作性，发现单一指标、单一方法不能满足抽采半径考察要求，考虑以瓦斯含量和预抽率作为评判指标，将储量法与数值模拟相结合的多指标多方法技术对抽采半径进行考察，并在高河煤矿3#煤层进行应用。结果表明：采用该种方法考察高河煤矿3#煤层抽采半径，当抽采半径分别为1m、1.25m、1.5m时，抽采达标时间为57d、70d、76d。采用多指标多方法考察抽采半径是一种能够有效测得抽采半径的方法，该方法可以获得任意时间对应的抽采半径大小，可操作性强。

以新闭坑的抚顺西露天矿为研究对象，利用Visual modflow构建三维水文地质模型，进行地下水运移规律分析，模拟结果表明，停排后西露天矿坑将汇水到60m稳定标高|受东露天抽水及地层影响，地下水由西南向东北流动，浑河由排泄源变为补给源|水均衡模拟结果可以看出，进入矿坑区84141m/d，人工排出水量为56768m/d，完全停排水不是最佳方案|进一步建立水资源优化模型，利用MATLAB进行优化计算，城镇用水分配600万m/a，工业用水分配400万m/a，生态用水分配700万m/a为合理配置，经济效益和社会效益两个目标所得结果整体较好。

针对目前冲击地压灾害防控技术多以单物理量监控为主的研究现状，巴彦高勒煤矿结合“云技术”，将应力监测、微震监测、钻屑量监测等数据采用多参量耦合预警算法体系进行系统融合，建立了冲击地压风险综合智能监控预警平台，实现了原始数据与分析结果的云实时同步存储。应用结果表明：冲击地压风险综合智能监控预警平台可实现多参量数据自动采集、联合监控预警和分析，能够进行基于多参量的初次来压分析，极大提高了冲击地压的检测效率，减少了经济损失。

为解决手工选煤、湿法选煤中存在的效率低下、劳动强度大、水资源耗费、环境污染等诸多问题。研究了基于机器视觉的煤矸识别方法，在实验室中搭建了试验平台，开发了MFC软件应用平台，实现了煤矸实时识别|选取山西西山、内蒙古和陕西神木的煤和矸石作为样本，建立了样本图像库|取420张图像作为实验样本，提取样本的灰度均值、峰值灰度、能量、熵、对比度、逆差矩6个特征进行统计和分析|采用粒子群优化算法(PSO)对支持向量机(SVM)的进行优化，并对分类器进行训练和分类测试。对特征分析的结果表明，灰度特征比为纹理特征具有更好的区分度|PSO-SVM分类器测试中，以灰度、纹理、组合特征作为输入时，其识别准确率分别为95.83%、72.92%、93.75%，结果表明以灰度特征作为输入识别效果最好。

在新兴能源产业提质增效的迫切要求下，积极推进煤层气产业发展对于缓解目前国内能源现状具有重要意义。地层应力约束下煤储层吸附解吸瓦斯特征直接关系到瓦斯抽采作业的布置方式。基于此，对应力约束状态下煤体对甲烷的吸附和解吸特征进行了试验研究，同时对解吸甲烷后煤体内部结构特征进行了CT扫描测试和分析。结果表明：煤体对甲烷的吸附量与孔隙压力几乎呈线性关系，符合Langmuir模型|80℃是煤体解吸甲烷较为合理的温度点|解吸甲烷后煤体内部会形成较多孔隙，发育较多的次生裂隙，不同层位孔隙率在6.32%～9.38%之间，平均孔隙度可达7.4%|在不同类别孔隙中，孔径低于30μm的孔裂隙比例高达76.36%|总体上，煤体中孔径较小的孔裂隙结构是甲烷解吸、扩散以及运+移的主要通道。

在实验室中还原了西部冻结建井过程，并通过改变冻结温度对洛河组砂岩进行一次完整的冻融过程。对解冻前后洛河组砂岩的质量及波速进行测量并基于力学试验得到洛河组砂岩解冻后的力学性质及围压对洛河组砂岩力学参数及破坏特征的影响。试验结果表明，洛河组砂岩孔隙率大、吸水能力强及饱水性好，解冻后质量损失率为5%，波速损失率达到40%，即洛河组砂岩对冻融作用非常敏感|随着冻结温度的降低，砂岩内部冻胀力增加，损伤加剧，解冻后的洛河组砂岩强度不断劣化，变形增大|其破坏形式也由原来的单一破坏模式向拉剪复合破坏模式转变，破坏时主裂缝变宽，并伴随众多次生裂缝。

针对目前煤矿安全监察部门的执法水平落后，执法监察行为不规范等行业问题，通过研究微机电技术、惯性导航技术、蓝牙定位技术与实时分布式数据库技术，设计了包括执法终端、安全生产执法平台与执法监管云平台三部分的基于捷联惯性导航的煤矿执法系统，经测试在井下执法导航误差不超过3‰。实现了规范执法人员执法、井下执法数据同步、执法过程精准自主导航、执法轨迹可追踪，为煤矿执法监管云平台提供了可信的执法信息。

浮选动力学模型对描述浮选过程具有重要意义，浮选速率常数是模型构建的关键参数。深入研究速率常数与不同变量之间的数学关系，可以增加模型的精度和适用性|在不同操作条件下比较速率常数大小、观察其变化，为评价或优化浮选工艺、操作条件、药剂种类及用量、浮选设备性能等提供更有力的工具。文章介绍了浮选动力学模型随着速率常数的深入研究而不断发展的进程，论述了浮选速率常数K值的研究进展，简述了浮选速率常数的时间函数与分布函数的规律和发展以及K值在实践应用中发挥的作用。对推动浮选动力学不断发展的方向提出展望，深入探索浮选速率常数与微观变量的关系，建立新模型，并且优化拟合算法，精确求解模型中的主要参数，有助于精确地表达浮选过程。

永磁同步电机的极槽配合是影响电机齿槽特性和电磁特性的重要因素之一，而齿槽转矩和反电势谐波会产生振动和噪声，严重时会提高电机温升。为了保障矿用潜水泵进行煤矿水害应急救援时设备运行的安全性和稳定性，以132kW永磁同步电机为对象，重点研究了削弱齿槽转矩和含有较少反电势谐波的极槽配合选择原则，首先分析了齿槽转矩的产生机理，并推导了齿槽转矩的解析表达式，分析极槽配合对齿槽转矩的影响，提出削弱齿槽转矩的极槽配合选择原则|然后提出了三种常用极槽配合方案，分别建立永磁同步电机的有限元仿真模型，分析得出反电势中的谐波分量和幅值，得出谐波含量最少、反电势波形更趋近于正弦波的极槽配合方案|最后仿真三种方案的齿槽转矩，验证之前提出削弱齿槽转矩选择原则的正确性。综合以上两种结果，分析对比得出矿用潜水泵高功率永磁同步电机极槽配合的方案。

防爆柴油机无轨胶轮车运行于长距离大坡度巷道时，存在上坡动力不足和尾气排放加剧、下坡制动寿命短等问题。基于神东补连塔煤矿2#辅运平硐长距离大坡度的工况，对几种改进型辅助运输方案进行了优缺点对比，选择了较为可行的新型架线式无轨胶轮车方案，车辆运行时动力由架线接触网提供。文章重点研究了架线式无轨胶轮车的传动系统、集电系统和绝缘系统。研制的架线式胶轮车进行了地面功能性试验，车辆上坡动力充足，下坡电制动结合轮边制动安全可靠，可实现架线巷道内无轨胶轮车的低噪音和零排放，能够有效解决车辆在长距离大坡度上的运行难题。

基于煤矿环境参数、设备状态及人员情况的巡检需求，针对井下低照度、巷道结构复杂且尚无精确的四旋翼导航定位系统(如北斗、GPS等)等特点，设计了一种煤矿四旋翼巡检机器人。该机器人以机载计算机为控制核心，结合光流、超声波等传感器构建自主飞行控制系统|通过MAVROS向飞控发送控制指令及获取飞行数据|依靠携带的温湿度传感器、气体传感器和摄像头实时获取井下环境信息并通过无线网络将采集到的数据和视频信息实时回传云平台。实验结果表明，该机器人运行稳定，自主性能良好，数据传输可靠。

为了对我国煤炭行业生产矿井与集团公司安全投入进行分析，在博弈双方有限理性的基础上，建立了在政府统一规制下生产矿井与集团公司安全投入的演化博弈模型，得出了博弈双方稳定的安全投入策略。依据建立的演化博弈模型，并根据复制动态方程得到了博弈双方的七种演化策略。通过模型分析和实例验证分析，结果表明，博弈双方稳定策略的选择与集团公司监督成本、生产矿井安全成本、集团公司业绩考核体系中经济指标的权重系数、单位BP安全强制投入额等四方面密切相关，其中随着前三者的下降和单位BP安全强制投入额的上升，集团公司和生产矿井会更大概率地倾向于严格监督和完全投入。该研究成果为集团公司严格监督、生产矿井完全投入制定相关政策提供了依据。

智慧矿山建设能够改变原先煤炭企业粗放发展的方式，是实现煤矿高质量发展的重要支撑。通过描述智慧矿山发展的背景，分析当前国家和地方政府关于促进智慧矿山发展出台的相关政策与取得的成就，深入剖析了煤矿智能化发展遇到的管理和技术两个方面问题，并且从设备感知层、网络传输层、数据支撑层、应用决策层四个维度构建了智慧矿山未来发展的框架，提出了实现智慧矿山高质量发展的关键技术，包括信息化网络架构、安全生产管控模式、智能决策和态势分析模式，最后提出促进智慧矿山高质量发展的对策建议。