针对浅埋煤层沿空留巷窄柔模混凝土巷旁留设宽度确定问题，以五家沟煤矿15301工作面为工程背景，综合采用数值模拟、理论计算及工程实例相结合的方法展开研究。研究结果表明：柔模墙体宽度大于1.5m时，墙体及围岩应力集中情况、巷道围岩变形量趋于稳定，且巷道围岩稳定性较好。综合考虑经济安全效益，选择1.5m墙体宽度作为施工条件，工程应用结果显示，柔模混凝土沿空留巷技术能充分保证巷道围岩稳定，巷旁支护效果显著，整体提高矿井的安全性，具有良好推广前景。

为了延长矿井服务年限，以山西福达煤矿15202工作面为例，从小(无)煤柱开采技术角度研究资源回收率提升的可行性。根据该工作面开采条件，分别设计了小煤柱护巷、沿空留巷、沿空留墙技术方案，并从技术、安全、经济三方面对各方案进行分析，结果表明：小煤柱护巷实施难度最低，投资少见效快，安全性较好，但长期效益最低|沿空留墙受扩巷施工制约，短期效益较低，但安全性最高|沿空留巷受扩巷及回风系统施工影响，短期效益最低，巷道二次复用维护难度较高，但长期效益最高。考虑到矿井短期内如采用沿空留墙、沿空留巷两方案将严重制约矿井整体效益，最终决定15202工作面采用小煤柱开采技术，后期采掘接续紧张局面得到缓解后再改用沿空留巷布置方式。

基于白龙山煤矿瓦斯抽采及矸石处理的工程背景需求，提出了一套完整的适用于近距离煤层群瓦斯卸压问题的保护层原位充填开采技术方法，阐述了其主要原理及设计流程，分析了保护层原位充填开采方法关键参数，理论计算了底板破坏深度和等价采高，设计了保护层充填高度，通过数值模拟验证分析该组参数下岩层破坏效果、采场卸压效果以及被保护层膨胀增透效果。结果表明，该组参数条件下模拟结果符合规程要求，该技术方法实现了近距离煤层群压煤资源的高效安全开采，研究以期促进保护层原位充填技术发展，可为其他矿井提供工程技术借鉴。

针对目前沿空留巷技术普遍存在辅助运输量大、巷旁支护初期强度低等问题，研究分析了“支卸组合-泵充混凝土支柱”沿空留巷技术。以三江煤矿109工作面为实例，建立了大采高工作面沿空留巷力学计算模型，采用理论计算手段，确定了留巷巷道超前水力压裂卸压高度和巷旁泵充混凝土支柱支护强度，并应用于工业试验。结果表明，采用水力压裂卸压后，端头支架工作阻力平均降低12%|埋深92m、采高5.24m的综采工作面采用1000mm泵充混凝土支柱，留巷期间最大应力27.9MPa，支柱完好，巷旁支护强度足够|留巷期间巷道最大顶底板移近量83mm，顶底板收缩率2%，顶板最大离层量23mm，整体变形较小。“支卸组合-泵充混凝土支柱”沿空留巷技术在大采高工作面的成功应用，可为类似地质采矿条件矿井的无煤柱开采提供技术借鉴。

在分析国内露天矿山智能化建设相关资料的基础上，针对我国智能露天矿山缺乏总体建设框架等问题，系统论述了智能露天矿山的总体架构、关键技术。详细介绍了智能露天矿山在生产层、感知层、网络层、平台层以及服务层的5层架构|梳理了露天矿山在安全生产保障和监测预警应急2方面的协同流程，提出了智能露天矿山建设的大数据采集平台、无人机测量技术、无人驾驶系统、导航开采技术、数字孪生技术、设备故障诊断及图谱等内容。

在EPC总承包项目实施的计划体系中，进度计划是工程项目管理的重中之重，能够更加直观、科学、准确地反映工程实际实施进度和费用控制情况。文章提出将工程的人工时进度和工程费用权重相结合进行进度计划的编制方法，给出结合项目合同、实施计划和项目费用进行进度计划编制的程序，论述了这种进度与费用联合控制方法的优缺点。研究表明，该进度计划的数据能直观和准确地反应EPC总承包项目实施过程中的进度和费用执行联动情况，对于中型项目或项目群的管理更加便捷，便于高层管理人员全面管控所有总承包项目，以及管控总承包项目公司级的费用。

为探讨厚煤层孤岛工作面采动下巷道围岩变形破碎严重，锚固结构易失效等难题，以下沟煤矿ZF303运输巷为研究背景，通过围岩分析、现场钻孔窥视监测确定了影响运输巷围岩变形严重的主要因素。基于现场提出“锚网索+钢带+金属网+注浆”联合支护技术对巷道进行加固，并通过FLAC3D软件模拟证明其可行性。现场监测结果表明：与未修复加固段巷道相比，巷道注浆加固段顶板、底板和两帮最大变形量明显减少，巷道围岩裂隙基本被浆液充填，巷道围岩变形基本得到控制。

为了解决近距离采空区下沿空留巷受多次采掘影响、留巷围岩变形严重的难题，以香源煤业3#煤层1304工作面沿空留巷工程地质条件为背景，采用数值模拟、理论分析研究了上煤层采空区底板应力分布与下煤层巷道变形特征，确定了近距离采空区下沿空留巷围岩控制对策，并提出了留巷“顶板注浆长锚索加固+实体煤帮与顶板高强高预紧力锚杆+巷内强力单体液压支柱+柔模混凝土墙体拉杆加固辅以单体支柱护墙”的非对称耦合控制技术。工程实践结果表明，研究开发的沿空留巷围岩控制技术对极近距离采空区下沿空巷道围岩的控制作用显著，有效限制了顶板破碎下沉及窄柔模墙体侧向挤出变形。

为解决漳村煤矿井底车场硐室群大范围变形破坏的问题，采用数值模拟对井底车场硐室群应力分布及变形特征进行研究，研究结果表明：井底车场硐室群变形破坏的主控因素为岩性软弱和巷间的影响。由于岩性软弱，在硐室周边形成了1.5～2倍巷道跨度的塑性区，在巷间影响下，塑性区相互连接产生的大范围的塑性破坏区是井底车场硐室群变形破坏的根源。在此基础上提出了“低压浅孔、高压深孔全断面注浆”为核心的巷修方案；|通过全长预应力注浆锚索的使用，在现场取得了良好的应用效果。

针对采空区下近距离泥质软岩大巷存在底鼓严重、巷道维护困难等问题，分析了巷道围岩失稳的主要因素，基于Mohr-Coulomb强度准则，利用反演法得到地应力场的分布特征|采用研究平面应变问题的方法，确定巷道与煤层间的扰动尺度|根据矿井首采区1煤集中大巷的实际情况，对巷道底鼓机理进行分析，明确底鼓类型|基于关键部位支护原理，提出合理的支护方案。数值模拟结果表明，优化后的支护方案使围岩变形和底鼓得到有效控制，围岩完整程度显著提高，保证矿井安全生产。

为解决厚硬顶板影响下动压巷道的变形难题，采用理论分析、数值模拟及工程试验相结合的研究方法，综合研究了定向预裂切顶卸压技术及其关键参数，包括切顶角度、高度、炮孔药量及间距。基于曹家滩矿试验工作面工程地质情况，开展了切顶卸压数值模拟和现场试验，确定了合理的切顶卸压参数。研究结果表明，定向爆破切顶条件下动压巷道变形得到有效控制，超前支架前两架底鼓量减小50%，后四架底鼓量减小91%以上，厚硬顶板巷道围岩变形得到有效控制。

元宝山露天煤矿被英金河冲、洪积形成的富水性极强的第四系含水层覆盖，为了保护矿区生态环境和地下水资源、减少疏排水量，拟采用以地下连续墙为主，钻孔注浆为辅的截水帷幕对第四系含水层进行全封闭帷幕截流，从地质条件、施工工艺、截水效果及经济效益四方面研究了截水帷幕可行性。结果表明，岩石强度一般在10MPa以下，第四系含水层渗透系数123～637m/d，帷幕基底渗透系数小于0.08m/d，地质条件允许|截水帷幕最大深度75m，施工工艺成熟|数值模拟结果显示，截水帷幕形成后矿坑第四系补给水量减少79.8%，截水效果明显|工程投资回收时间仅5.04a，经济效益显著。截水帷幕可以从根本上解决元宝山露天煤矿因大规模疏排水引起的环保风险、安全隐患和经济负担，具备可行性。

以布尔台煤矿42204工作面为工程背景，采用理论分析和现场试验等手段，研究了大埋深条件下工作面过集中煤柱时矿压异常机理和防治技术。研究结果表明：在布尔台42204工作面的开采条件下，上覆工作面顶板不失稳的理论最小采高为6.44～10.30m，并通过理论计算了充满采空区所需垮落高度最小值为31m，结合岩层赋存特征确定了合理的压裂层位，提出了“工作面定向长钻孔+巷道浅孔”的水力压裂卸压方案。工作面过煤柱期间矿压监测结果表明，压裂后工作面顶板周期来压步距减小，来压强度降低，采空区能被垮落顶板岩块充实，过煤柱期间工作面机尾三角区顶板最大下沉量200mm，回风巷道顶板最大下沉量80mm，两帮最大移近量为150mm，结果表明水力压裂弱化了顶板的完整性，减轻了煤柱影响区内工作面矿压显现，降低了工作面压架事故率。

针对存在多层坚硬顶板的近距离煤层巷道在工作面开采时处于高应力状态难以维护的问题，以西铭矿近距离煤层为研究对象，采用理论分析和数值模拟相结合，提出了坚硬顶板条件下近距离煤层开采通过切顶卸压消除顶板悬顶结构的方法，研究切顶位置和煤柱宽度对巷道围岩应力及稳定性的影响。研究表明，含多层坚硬顶板的近距离煤层开采时，在上位煤层开采完毕后，存在不利下位煤层巷道围岩稳定的大跨度悬顶结构|合理的切顶位置能有效消除悬顶效应对下位煤层巷道围岩应力分布的影响|上位煤层煤柱宽度影响下位煤层巷道围岩变形率，30m煤柱宽度是巷道围岩变形速率的临界分界点。

为解决浅埋深工作面由突发切顶造成的大面积压架灾害监测预警滞后的问题，采用浅埋工作面现场实测矿压数据分析和相似材料模拟试验方法，从支架工作阻力增阻特性、覆岩应变演化规律、覆岩应变与顶板破断来压的关系方面进行浅埋深工作面覆岩应变特征研究。研究结果表明：浅埋深工作面支架工作阻力在非来压时微增阻，来压时急增阻，增阻速率提升了27～85倍，反映了覆岩应变的突变性|顶板来压前覆岩微应变，来压时覆岩应变突增，切顶时出现尖峰|覆岩应变具有灵敏性和超前性，可以此对顶板异常来压进行监测预警，并提出了以应变为指标的基于分布式光纤技术的切顶压架灾害现场监测预警方法。研究对浅埋煤层开采顶板灾害防控具有实用价值。

针对煤矿井下防爆柴油机无轨胶轮车尾气污染物对井下人员造成健康损害的问题，设计了煤矿井下防爆柴油机无轨胶轮车尾气在线监测系统，用于实时监测井下车辆尾气情况。系统由传感器节点、协调器、监控主机组成，采用LoRa、4G、5G等技术建立无线通讯信道，协调器汇聚传感器节点数据再将数据转发至监控主机。经测试，系统通讯质量稳定监测精度高，满足实时监测煤矿井下空间环境防爆柴油机无轨胶轮车尾气排放情况，可为煤矿提供实时数据。

为解决现有测量方法存在的问题，如全站仪无法获得模型全场变形，2D-DIC无法满足实验对空间测量的需求等，提出模型整体三维数字散斑(3D-DIC)结合直接顶局部全站仪的测量手段，并将其应用于相似模拟实验中，分析2D-DIC由于离面位移产生的理论误差，并对3D-DIC系统测量精度进行校验，进一步详细分析岩层沉降误差及位移演化规律。研究结果表明：2D-DIC测量误差与岩层偏转角度、光轴偏移角度呈正相关，产生误差的根本原因是由于离面位移导致散斑点在相机成像面上的位置发生变化|3D-DIC系统测量误差随岩层变形破坏程度加剧而增大，针对直接顶辅以全站仪测量进行插值拟合计算，最大相对误差为6.2%，满足相似模拟实验精度要求|3D-DIC系统能有效监测裂隙发育周期性演变特征。提出的方法操作简易，效率高又能达到较高精度，结合压力传感器测量系统实现了岩层破坏形态、位移场与采动应力场互馈监测。

针对深部盘区大巷巷道密集，岩柱软弱和采动影响强烈导致的维护困难问题，对长平煤业1305(上)工作面以及其对应的盘区大巷开展了“卸控耦合”超前控制技术应用研究。切顶高度30m情况下，通过数值模拟给出了合理的切顶位置为超前终采线30m，给出了深孔爆破切顶施工工艺。同时基于分区耦合超前加固控制技术通过7.3m和5.3m长的中长锚索和10.3m长的锚索并配合20号高强槽钢梁和钢筋网对盘区大巷进行超前加固支护，增强了盘区大巷围岩整体坚固性。“卸控耦合”超前控制技术应用后，1103巷围岩变形量大幅减小，围岩稳定性得到显著改善，支护结构可靠性得到保障。

根据液压支架的空间布局以及放煤口动作过程的特性，将放煤过程抽象为马尔科夫决策过程。同时，以强化学习为框架，在无需样本训练的情况下，利用Q-learning算法在线学习顶煤赋存状态与放煤口动作之间的映射关系，从而实现放煤口动作的最优决策。为保证放煤过程中煤岩分界面均匀下降，在Q-learning算法中设计了一种基于均值偏差的奖赏函数，并在Linux系统中建立了工作面连续进刀放煤三维仿真实验平台，对算法的有效性进行了验证。实验结果表明，基于均值偏差奖赏函数学习到的放煤口控制策略，能够保证在放顶煤过程中煤岩分界面更加均匀地下降。在工作面连续进刀放煤条件下，基于均值偏差奖赏函数Q-learning的智能放煤工艺，放煤平均奖励可达13467.8，比原Q-learning智能放煤工艺提高8.8%，比单轮顺序放煤等传统工艺提高约10%。

为量化研究松散煤体损伤破坏过程，针对淮南矿区煤体，采用型煤代替原煤，开展了压缩状态下煤体声发射特征监测试验，以累积AE计数定义损伤变量D，研究了煤体损伤演化特征，随轴向应变的增加，煤体损伤变量呈现平稳，缓慢增长，快速增长再平稳的变化趋势。推导出煤体本构关系表达式，并对理论本构模型的合理性进行验证，采用理论本构模型求得的全应力-应变曲线与试验结果相吻合，理论应力值与试验值平均绝对误差仅为0.126MPa，实现了松散煤体应力-应变关系的理论描述。研究成果可为揭示松散煤体破坏失稳力学响应特征、防控失稳灾害提供实验和理论依据。

为解决煤矿井下硐室内怠速状态下车辆排放的尾气严重威胁矿工职业健康的问题，以红柳林公司25211工作面硐室及WC19R(A)型胶轮车为研究对象，基于欧拉方法构建了组分输送模型，模拟分析了不同巷道风速影响下硐室内NO、NO2、CO尾气的扩散特性。结果表明：当风速超过1.0m/s时，因巷道风速的增加，尾气受到硐室内横向涡流影响增强，向硐室口扩散现象逐渐显著|气体在扩散的过程中遵循菲克定律，两侧尾气浓度分别在距硐室口9.0m和1.0m左右达到峰值，同时获得了三种气体的拟合函数关系。经现场验证，模拟结果与现场检测结果误差小于23.7%。

富油煤低温热解产油是煤炭资源清洁高效利用的一种方式。为了研究陕北富油煤低温热解提油基础特性，利用固定床反应器进行富油煤低温热解，研究了张家峁、柠条塔和红柳林的富油煤，在不同粒径、不同热解终温、不同升温速率及不同工业分析等条件下对焦油产率的影响，利用气相色谱模拟蒸馏方法分析焦油品质。结果表明：粒径为0.8～2mm的张家峁富油煤，在热解终温为550℃，升温速率为26℃/min，压力为0.1MPa的条件下，焦油产率达到最大，为13.19%|焦油产率随富油煤的热解终温和升温速率的增大先增加后减小。

针对首采工作面回采初期瓦斯抽采困难的问题，分析了巷道、钻孔施工后周围岩层的变形及卸压情况，建立“钻孔-巷道”双卸压圈模型，计算钻孔和巷道之间任意点的瓦斯应力，得到该点处瓦斯的流动质量方程，从而提出高抽巷内施工下向钻孔抽采瓦斯方案，并对下向钻孔的打孔难题提出了相应对策，最终在1301首采工作面进行工程试验。研究结果表明：回采工作面初次来压步距为22m，而在工作面推进12m左右，高抽巷的瓦斯浓度就已经开始增加|工作面回采期间没有发生瓦斯超限、断电现象。因此，高抽巷内施工下向钻孔瓦斯抽采方案解决了首采工作面抽采初期瓦斯超限问题，证明了“钻孔-巷道”双卸压圈模型是合理的、可行的，对于首采面的瓦斯治理具有指导意义。

从剥采比、剥离台阶的稳定性、采场岩石特征和环境约束、技术经济等方面分析了影响露天煤矿应用抛掷爆破的因素，并指出了抛掷爆破在露天煤矿剥离环节中的适用条件。以黑岱沟露天煤矿为例，介绍了抛掷爆破技术的探索与应用过程，并从抛掷爆破参数设计、效果预测与评价、工艺匹配及参数优化等方面形成了体系完善的抛掷爆破—拉斗铲无运输倒堆工艺。系统总结了台阶深孔抛掷爆破机理，抛掷爆破参数优化，抛掷爆破剥离工艺及开采程序方面的国内外研究成果。客观分析了抛掷爆破剥离技术及其工艺系统特点，并从抛掷爆破后爆堆形态、有效抛掷率以及岩体内部节理裂隙发育程度的不确定性等方面考虑，提出了未来露天煤矿抛掷爆破技术的研究与应用趋势。

立井冻土爆破开挖对冻结壁及冻结管产生振动影响，危害施工安全。通过开展立井冻土爆破模拟试验，分析了不同爆破参数下的振动传播衰减规律。结果表明：单孔爆破时，10%含水率冻土爆破引起的振动速度较大，为15%含水率冻土爆破的3倍，爆炸应力波主要由爆源向周围径向传播，引起未开挖土体的振动大于已开挖侧|双孔爆破时，10%含水率、15%含水率的振速表现差异较大|含水率为10%爆破时，工作面未开挖侧10cm附近三向振速较小，向两侧逐渐增大|含水率为15%爆破时，振速未表现出明显规律|四孔爆破，由于中空孔的存在，爆破能量充分释放，工作面两侧振速小于单孔爆破，爆破效果较好。

以国家矿山救援芙蓉队管理工作为背景，遵循“人—机—环—管”的安全理念，提出了平时训练(Training)、应急救援(Rescuing)、信息(Information)、安全生产(Producing)的煤矿事故应急救援四位一体化模式，简称TRIP模式。首先阐明了四个基本要素的涵义，分析了平战结合下人员、设备、信息等流程管理的路径，然后对平时训练战备管理和精准信息全过程管理等特征进行了诠释。实践表明，TRIP救援模式应对煤矿突发事故具有以人为本、快速响应、决策准确、信息精准等特点，能够安全、有效地保证救援工作顺利实施。

为了解决矿井内粉尘造成的环境污染问题，采用正交实验，对激振器振动纤维栅除尘和高压喷雾除尘的机理进行了研究，分析了激振器的振动频率、纤维丝填充率、喷雾量和风速等因素的对激振器振动纤维栅的除尘效率和净化阻力的影响，通过实验确定了激振器振动纤维栅使用的最佳参数，并设计了无线红外自动控制系统，研制出在高压喷雾基础上的激振器振动纤维栅自动控制除尘工艺。实验表明该激振器振动纤维栅系统连续除尘效率在93%以上。

为了加强西部土地生态利用与管理，推进黄河流域煤矿区土地合理利用，对柠条塔矿区的土地损毁情况和复垦范围展开研究。从矿区自然环境角度出发，综合考虑矿区土地复垦特征和损毁形式，确定塌陷破坏土地、煤矸石和表土场压占土地以及部分取土场、道路挖损土地三种损毁形式|矿区沉陷损毁土地面积广、损毁类型多样、损毁程度严重，压占损毁土地分布集中、负荷大等特征。确定复垦责任范围总面积为8068.02hm2。划分了土地评价单元，并采用指数法对矿区内沉陷地和裂缝地进行适宜性评价，结合其主要评价因子，确定沉陷地更适宜复垦为林地、草地，复垦措施为土壤重构工程、植被重建工程、监测与管护。

选煤过程导致的矿物质组分及有机质成分变化可影响热解过程和其动力学。研究选用神东煤制油选煤厂原煤R-YL和分选加工后得到的精煤C-YL作为实验样品，基于热重分析技术研究了升温速率为5、10、20K/min条件下的热解行为，结果表明：原煤经洗选得到精煤后，灰分下降的同时也改变了灰的酸碱度，但并没有改变有机组分的主要组成特性|洗选脱灰减少了矿物质含量，降低了其催化活性，使得不同升温速率下初级热解阶段(300～550℃)的精煤热解最大失重速率要比原煤的稍低|而洗选后方解石含量的降低，使其受热分解造成的失重减少，造成不同升温速率下高温热解阶段(550～700℃)的原煤最大失重速率比精煤稍高。此外，通过热解动力学分析，发现低温时R-YL和C-YL的表观活化能E值差异几乎可以忽略，表明洗煤过程不会对化学性质产生很大的改变|高温阶段的表观活化能E受固有矿物热力学性质的影响。

为探究采掘机械截齿的退化机制，根据截齿的失效形式，通过考虑自然磨损退化、冲击瞬时退化以及冲击持续时间内的变速率加速退化，建立了随机载荷冲击下截齿竞争失效的退化模型，研究了磨损退化和随机载荷冲击对截齿失效的综合影响。利用工程数据对截齿的退化模型进行了数值实验和有效性分析。结果表明，实验条件下截齿的平均寿命仅为6.45d，为采掘机械消耗最大的配件|考虑持续冲击和变速率加速退化的截齿竞争失效退化模型更符合工程实际，为截齿的可靠性评估、维修决策和备件管理提供了理论基础。

在矿用锚杆自动化生产线中，传统的锚杆进给系统多采用旋转电动机通过中间传动系统(链传动、齿轮箱、滚珠丝杠等)将旋转运动转变为直线运动，存在效率低、噪声大、控制精度低、机械损耗大、维护量大等问题，为此提出了永磁直驱进给系统，通过初、次级电磁感应产生直接推力，省去了中间传动装置，具有结构紧凑、反应速度快、控制精度高、工作噪声小、维护量小等优点，解决了传统进料系统噪声大、故障率高等问题。但由于永磁直驱系统易受外部扰动和非线性效应的影响，且对外部扰动更加敏感，给系统控制策略的研究带来一定的难度，对永磁直驱系统进行了控制策略研究，通过对永磁直驱控制系统进行理论分析和仿真研究，结果表明：矢量控制系统能够得到比较平稳的速度和推力响应，但超调量和推力波动较大|变结构控制模型的跟踪性能较好，具有响应快速、无超调、鲁棒性强、推力波动小等优点。

文章基于Super-SBM-undesirable模型测算了2013—2017年“一带一路”国内沿线省域的碳排放效率，利用空间杜宾模型考察沿线省域碳排放效率的空间影响因素和溢出效应。研究结果表明：沿线省域的碳排放效率较低且呈现明显的地理差异性|沿线省域的碳排放效率与技术水平呈现非显著的正相关，而经济增长、能源结构和产业结构则呈现显著的负相关性|通过分解总效应发现，沿线省域的碳排放效率正向空间扩散效应来自技术水平因素，而经济增长、产业结构与能源消耗的溢出效应是导致邻接地区的碳排放效率下降的主要原因。

为推动煤炭企业高质量与高效益发展，应用比较分析法与问卷调查法，分析探讨了绩优煤炭企业的应有特征，从投入要素、过程管控、经营发展成效三维视角，构建了包含资源禀赋、技术与设施设备等23个二级指标和煤类煤质、地理位置等49个三级指标的绩优煤炭企业特征模型，并进行了实例应用和检验。最后根据应用和检验结果，给出了煤炭企业的发展建议。