我国西部生态系统脆弱，煤炭开采中水资源的保护与利用意义重大，结合神东矿区20多年煤矿地下水库的技术探索和工程实践，提出了以“导储用”为核心的煤矿地下水库理论框架和技术体系。基于神东矿区30余座煤矿地下水库建设经验，研究了采区式煤矿地下水库系统设计理念，构建了采区水库及巷道布置、坝体设计、水库库容计算、管路设计、相关硐室及设备布置和安全监控系统组成的设计体系，总结了各系统设计的核心技术，对采区式煤矿地下水库设计的推广有重要的意义。

基于曹家滩煤矿122107大采高综放工作面工艺参数实测结果，分析了曹家滩煤矿综放工作面各个工序所用时间和工作面系统开机率，提出了曹家滩综放工作面工艺再优化提高的主要途径，即适度加大工作面长度至350m，提高采煤机截深至1.0m，提高采煤机割煤速度至6～8m/min|支架移架时间应为15.5～17.3s，推前刮板输送机时间应为8.2～9.6s，拉后刮板输送机时间应为8.1～10.2s，伸护帮板时间应为8.6～10.2s，收护帮板时间应为17.1～25.7s，放煤方式调整为“两轮顺序成组往返放煤”，这样工作面月产量可以达到162～217万t，年产量可以达到1784～2390万t，开采效率将是现阶段的1.8～2.4倍。

通过分析巷式似膏体充填开采过程中的矿山压力时空演化规律，阐述了巷式似膏体充填暂留煤柱、充填体在采充过程中的承载演化机制和特性，得到了对充填体极限强度的要求。由此计算得出不同宽度暂留煤柱平均应力，利用煤柱强度理论，计算得到暂留煤柱宽度的合理范围、充填体承受的极限载荷。最后校核充填体强度，采用数值模拟检验并优化暂留煤柱宽度，最终确定了合理的暂留煤柱宽度。

为了解决煤与煤层气协调开发生产系统孤立、接续设计繁杂、传统人工编制科学性差的问题，研究了煤层气地面钻井及抽采、建井开拓、巷道准备、工作面采煤以及贯穿始终的煤层气井下钻孔与抽采等各工艺类型的定义方法，构建了空间布局关系、时间接续关系数据库，采用工程排队法、动态规划法及关键路线法，开发了生产系统智能化设计平台，各工艺、工序数据库构建的同时，施工进度横道图同步生成，便于工程技术人员随时检查各工程任务间的相互约束关系|工程进度报表同步生成，实现了单产单进报表动态统计分析|同时还集成了动态监测功能，包括施工队伍监测、接续关系监测、空间关系监测和关键路线监测，当各任务之间发生时间冲突、空间冲突、接续松弛、接续紧张、施工空闲、施工交错等冲突时，系统会自动报警提示，为工程技术人员修改接续系统提供量化的数据支持。

结合钢骨架索膜结构工程实例，介绍了膜材选用的常用方法，对比分析了考虑与不考虑膜面和支承结构协同作用两种情况下的膜结构设计对主体骨架(管桁架)的影响，重点对比分析了骨架的变形、杆件的应力|同时分析了膜的主应力分布和变形，结果表明，将膜面和支承结构整体进行非线性分析，能更加准确地反映膜对支承结构内力及变形的影响，同时也能反映支承结构对膜材内力的影响，能够更加真实地体现膜材和支承结构间的相互作用。

选煤厂设计多采用二维设计模式，导致大部分选煤厂没有BIM模型资产积累。通过搭建BIM协同设计平台，将三维协同建模理念应用到基于设计图纸的选煤厂BIM模型重建工作中，研究出一套高效率高质量选煤厂BIM模型重建模式，解决设计建设阶段选煤厂BIM模型重建中存在的工作开展难、配合难、碰撞多等影响建模效率和建模质量的问题，适用于BIM碰撞检查、运维管理等应用需求，从而在设计施工阶段需要建立BIM模型的工程项目中应用。

为了解决山西焦煤沙曲瓦斯发电厂二期工程存在的通风、冷却、爆震等问题，分析了现状厂房通风形式、冷却机组布置缺陷，从改善主厂房通风方式、优化冷却机组布置、提高冷却机组自身冷却能力等方面进行优化，使得厂房通风方式由原先的发动机侧自然进风屋顶强制排风变为两侧强制进风屋顶自然排风，主厂房夏季环境温度可保持在38℃以下，闭式冷却水箱能够获得新鲜冷空气进行冷却，缸套水冷却能力由836kW提升至1007kW。经改造后，厂房通风效果及机组冷却系统性能得到大幅提升，机组运行负荷率长期稳定在90%以上，爆震现象在一定程度上得到控制。

针对新元矿冀家垴进风井出现的风化、开裂和鼓出变形问题，基于现场地质生产条件和应力环境，分析得出其破坏影响因素为区域应力分布复杂、地层地质条件差、井壁淋水侵蚀风化和支护方式设计不合理，并指出软弱地层的围岩强度劣化、井壁侵蚀风化导致的井壁强度损失和支护方式不合理是造成井壁变形的主要原因。分析得出井筒周围应力环境的变化主要包括井巷结构复杂引起的应力变化、井壁附加应力变化和井壁水平力的增加，其中附加应力变化是由于马头门等巷道顶板下沉导致井壁垂直应力卸载造成，水平应力增加是由于围岩变形导致岩体内聚力衰减造成|针对井筒支护结构的强度和变形，通过建立井筒结构的力学模型研究得出井筒的破坏条件是井壁水平受力超过了其许用应力极限值，分析指出马头门及上部附近层位岩体都可能出现井壁变形破坏，并据此提出了修复井壁并保持其安全的两个具体方向|在综合各类修复技术优缺点的前提下提出了采用的“注浆+注浆锚索+喷射混凝土”综合修复方案，设计了注浆和预应力锚索支护参数，制定了井壁修复的施工工序，现场实施并开展了变形观测，结果表明该方案控制下井筒保持了安全稳定。

针对下沟煤矿ZF303孤岛工作面推采期间运输平巷围岩破碎严重且变形速度快，致使现场支护困难的工程难题，采用现场试验方法对初期支护条件下围岩破坏规律进行了松动圈探测，采用理论分析方法对工作面推采至初次来压和“见方”期间的“非等宽煤柱”承载能力进行了理论分析，并根据分析结果设计了“锚注加固”的围岩控制方案。研究结果表明：围岩内部0～2m段为一般破碎区，2～4m段为裂隙发育区，4～10m段为完整区|工作面推采至不同区域，“非等宽煤柱”应力承载值不同，且煤柱尺寸在逐渐减小，承载能力降低。“锚注加固”围岩控制方案现场应用结果表明，平巷围岩变形量显著降低，有效地维持了巷道的稳定性。

为解决深埋软岩巷道底鼓大变形控制难题，针对大强煤矿0908运输巷道出现的严重底鼓破坏现象，通过理论分析、室内实验、数值模拟及现场工业试验，揭示了巷道围岩的破坏机制，并通过优化支护，提出了一体化底鼓防控对策。研究结果表明：0908运输巷道围岩受工程岩体强度低、节理裂隙发育和采动高集中应力的影响，整体呈现出顶沉严重、底鼓量大，帮缩量大等软岩大变形破坏特征|经分析确定，巷道围岩为ⅠABⅡABDⅢABC复合型变形力学机制，提出一体化底鼓防控对策，将复合型转化为ⅡB型稳定变形力学机制。现场应用效果显示，巷道底鼓破坏现象得到了有效控制，底板变形量在97mm以内，围岩变形最大不超过120mm。研究成果为类似深埋软岩巷道底鼓破坏机制及控制对策的研究提供了参考和借鉴。

为解决厚煤层沿空巷道稳定性控制难题，以布尔台煤矿为工程背景，采用现场调研、数值分析及现场工业性试验等研究方法，对42108辅运巷道围岩破坏机制及锚注一体化控制对策进行了系统研究。研究结果表明：42108辅运巷道受岩石强度低、强采动应力叠加、厚层坚硬顶板及地下水的影响，围岩变形较为明显，数值模拟结果中42108辅运巷道破坏时巷道顶煤变形和右帮变形明显，分别为658mm和602mm，采用锚注一体化控制对策后围岩的顶、底、左和右帮位移分别为149mm、26mm、7.7mm和79mm，分别降低了77.3%，62.9%，98.3%和86.8%。经现场工程应用验证，在中空锚索注浆支护下，巷道能够承受采动影响导致的变形和压力，现场应用效果良好。

采动覆岩离层注浆是减少地表沉降的重要技术措施，其效果的好坏直接决定了最终的减沉效果，其中注浆钻孔的布置是最终注浆减沉的关键。本文通过工艺原理、工艺流程及关键技术三个方面对减沉注浆的成套钻孔施工技术进行研究，得到了成套的注浆钻孔施工工艺，并应用于范各庄矿铁路桥减沉工程，结果表明：该技术减沉率达到60.99%，该钻孔施工工艺对相关的离层注浆减沉项目的设计和施工具有一定的指导意义。

为了减少边帮涌水对剥采作业的影响，降低矿坑排水作业对生态环境的损害，提出采用经济环保的黏土-水泥浆构筑黏土基柔性帷幕隔水墙，阻断烧变岩水及地表水进入矿坑的通道。以矿坑剥离的黏土为原料，通过现场试验获得黏土-水泥浆液配比，作为建造帷幕隔水墙的注浆材料。帷幕墙建造完成后，矿坑排水量降幅89.82%，帷幕墙内外侧水位变化明显，矿坑周边植被得以较好恢复，与水泥-粉煤灰浆液方案相比，注浆材料费用节约近88万元。工程实践表明，黏土基帷幕墙阻水性能良好，经济效益突出，生态效益明显，实现了保水开采。

针对深埋超长工作面缺少采动底板破坏深度实测数据的问题，采用现场试验方法，分别对城郊煤矿二水平深部超长工作面断层部位、完整煤层底板进行了应力、水压力、应变感应测试。在典型21105工作面布置2个测孔分别用于底板扰动破坏监测，断层部位底板垂深10.5～11.5m分别埋设1个应变、应力传感器、水压力传感器，监测测点采前65m至采后42m|完整煤层底板垂深18.0～32.0m分别埋设4个应变传感器、1个应力传感器，监测测点采前55m至采后52m，获得了采动底板扰动破坏深度的实测数据。试验结果表明：该工作面断层附近超前40m已受到剧烈的采动影响，采动扰动深度远远大于10.5m，水压力、附加应力均呈先增大然后逐渐减小变化规律，说明围岩受采动影响后产生了裂隙，但影响很小|完整煤层附近测点5、测点4应变感应增量变化幅度分别达15779με、12023με，测点3、测点1应变感应程度相对较弱，整个观测过程基本保持了正常的工作状态，测点2附加应力最大值仅为14MPa，说明工作面底板破坏深度为22.0～27.0m。测试数据为城郊煤矿深埋、超长工作面的水害治理方案设计提供了科学依据。

针对神东矿区特大型矿井放顶煤开采矿压监测研究不足的问题，以布尔台煤矿放顶煤工作面为背景，对该条件下的矿压显现规律进行了现场实测研究。巷道变形监测显示，辅运巷顶板位移累计下沉量为100～130mm，正帮帮鼓量150mm，副帮帮鼓量累计100m，顶板离层最大为5mm，巷道变形程度可控|围岩应力结果显示，超前支承压力影响范围大于75m，须严格执行超前锚杆索支护|工作面液压支架受力监测结果显示，初次来压步距为71.3m，来压持续长度为16.9m，周期来压平均步距为14.8m，来压距离约为9m|微震监测结果显示，微震事件多聚集在机头和机尾附近，微震大能量事件聚集在侧向采空区煤柱附近，工作面推进速度越快，微震总能量越大，保持工作面匀速开采有利于工作面矿压治理。该研究结果可为高产高效放顶煤开采矿井矿压防治提供借鉴参考。

针对神东矿区回风隅角低氧现象频发的问题，从浅埋深近距离煤层群开采采空区覆岩结构特征角度出发，以上湾煤矿22104工作面作为例，使用PFC离散元软件对开采过程中覆岩垮落、裂隙发育与采场应力变化规律进行模拟研究。结果表明：浅埋深近距离煤层群开采时，裂隙可发育至地表，形成贯通漏风通道|下煤层开采可导致复合采空区的形成，同时对上部旧有垮落空间具有明显活化作用，裂隙发育程度升高，加剧地表漏风量。上煤层开采会造成下煤层顶板大幅卸压，导致采空区顶板不易垮落，易形成大面积悬顶。提出并建立了采空区漏风控制、工作面调压、强制放顶相结合的低氧防治体系分别解决地表漏风严重、复合采空区低氧气体涌出与大面积悬顶突然垮落问题，有效解决了工作面回风隅角低氧问题。

针对我国目前煤矿辅助作业自动化水平不高，相关设备智能化程度低的现状，文章开展了煤矿井下多轴机械臂控制系统研究，包括两个方面：基于嵌入式Linux操作系统、多源传感器信号采集，分析与融合处理、多轴液压机械臂及其控制系统，智能算法等技术，设计研发了多轴机械臂感知与控制系统|基于多轴机械臂感知与控制系统采集的红外视频图像和激光雷达点云数据，提出基于深度视觉的管架目标识别方法，在实际煤矿井下巷道管架场景下，能够有效识别和标注巷道中管路与管架，展现了所提出方法应用于实际煤矿井下管道辅助安装的潜力。 

为了最大限度减轻工程对生态脆弱区环境的影响，在胜利一号露天煤矿至胜利发电厂13km输煤系统工程建设中，通过优化设计，采用正向输煤、反向运灰、连续转载、多点卸料、同步运输、水平转弯等技术手段，在保护生态的同时最大限度减碳降耗，工程建成投产运行后与设计相比，减少二氧化碳排放7%，降低能耗27%，工程实现了与周边林草湖田和谐共生，对环境“零扰动”，取得了良好的社会经济效益。

针对固定式摄像仪存在视角范围有限、监控覆盖盲区大，云台摄像仪大范围内监控画面无法同步等问题，分析了薄煤层、中厚煤层和大采高工作面对摄像仪配套的关注点，梳理出比较全面的设计需求。经过视场角分析、主要元部件选型、产品架构规划、电路本安化设计，研制出综采工作面本质安全型多目全景摄像仪。该摄像仪在大采高、中厚煤层和薄煤层工作面分别进行了应用测试，应用测试证明：研制的多目全景摄像仪对于工作面自动化采煤过程中涉及到的敏感区域实现了实时、全覆盖、无死角监控，保证了无人化开采工作面的远程可视化割煤的可靠性和安全性，实现了 “看得清”“看得全”，同时为后续“看得懂”的智能识别研究提供最全面的数据源，为智能化工作面系统配套提供了全新的视频监控技术支持和产品支撑。

为探究倾角效应下大采高采场顶板的变形破坏特征，在对顶板变形破坏、滑移充填特征综合分析的基础上，研究了不同倾角条件下大采高工作面顶板垮落运移充填规律。研究表明：受工作面倾角影响，围岩的变形破坏与充填形态呈现出明显的非对称特性，随工作面倾角增大，矸石支撑区域长度增加，充填矸石对顶板沿倾向和走向的非均衡约束效应增强，采场顶板受载与变形破坏特征及其破坏后所形成的堆砌-铰接结构的区域性特征愈发明显，中上部区域顶板破坏程度加大，易发生滑落、变形失稳，形成冲击来压，导致倾向不同区域支架非均衡受载的程度与失稳概率显著增大，“支架-围岩”系统稳定性大幅度降低，极易诱发工作面围岩灾变现象。

为了保证神树畔煤矿31盘区辅助回风巷的安全施工，在总结31104工作面矿压监测数据的基础上，采用煤柱载荷估算和极限平衡区理论计算出护巷煤柱尺寸合理范围|综合实测分析和理论计算取值后，以煤层地质条件和巷道布置为背景，通过数值模拟10m、15m、20m、25m护巷煤柱条件下护巷煤柱内部得应力和变形规律，研究结果表明：31盘区辅助回风巷受一侧采动影响后，按20m留设护巷煤柱可以满足生产需要。

针对顶板事故频发的煤矿生产安全背景，进行测力锚杆原理的分析，构建分布式实时监测测力锚杆系统，包括分布式测力锚杆、实时采集分站、智能网关和动态智能预警平台等，可动态实时监测锚杆轴力、弯矩等工况信息，当锚杆轴力超过安全阀值时，系统会准确发出安全预警。给出分布式测力锚杆工作原理、制备工艺和标定方法。分布式实时监测测力锚杆在淮南顾桥矿1126(1)轨道运输巷和山西汾西高阳煤矿21105工作面运输巷成功应用，依据监测成果分析了锚杆轴力、弯矩演化规律，预测了轴力与采场周期来压的响应关系，揭示了该巷道采动期间锚杆的工况响应规律，在测力区段划分出“非超前支承应力区、采动影响区、剧烈影响区”。为类似条件矿井进行巷道锚杆支护设计优化时提供参考和借鉴。

针对锚杆锚索在矿井水中易发生腐蚀并导致力学性能下降或失效问题，采用化学成分分析、显微结构观察、电化学试验等手段，测试了热轧335、热轧500、热处理600、热处理700四种锚杆以及1860MPa级锚索的基本特性，分析了其在模拟矿井水溶液中的电化学特性和腐蚀速率。研究表明：①测试的锚杆锚索材料极化特征相似，均为活性溶解状态；②在模拟矿井水溶液中热处理600锚杆腐蚀速率最低、热轧500锚杆最高，平均腐蚀速率约为0.2mm/a，热轧锚杆的平均腐蚀速率约为热处理锚杆的1.5倍|锚索的腐蚀速率约为锚杆的十分之一；③矿井水pH值对锚杆锚索腐蚀速率影响较为显著，在pH=2强酸性条件下腐蚀速率最大，在pH=5弱酸性条件下腐蚀速率降为强酸性下的20%左右，pH=5～11区间即弱酸、中性及碱性条件下腐蚀速率总体呈小幅度下降；④Cl-浓度对锚杆锚索腐蚀速率也有影响，当Cl-浓度由0.906mmol/L增大到90.6mmol/L过程中，四种锚杆腐蚀速率均逐渐降低|当Cl-浓度增大到906mmol/L后，热轧锚杆腐蚀速率继续下降，而热处理锚杆腐蚀速率则开始增大。在100倍Cl-浓度溶液中锚索腐蚀速率增加13.35%。

陕北矿区煤层顶板存在多层富水性极不均一的烧变岩含水体，与裂隙发育的风化基岩含水层上下互层叠置，为了准确评价两者的富水性和科学预测煤层顶板突(涌)水风险性，以张家峁井田5-2煤为例，结合风化基岩和2-2煤、3-1煤、4-2煤烧变岩的水力特征、含水层厚度和岩性差异选取富水性评价指标，采用AHP-熵权组合赋权法改进指标确权方法，准确刻画目标含水层的空间富水特征|提出基于修正系数的导高计算方法，以导水裂隙进入含水层程度为依据插值生成顶板冒裂稳定性分区图|两种地学信息叠加，对5-2煤顶板突(涌)水风险性分级、分区预测。研究成果为煤层顶板多含水层非连续互层复杂地质条件下突(涌)水风险性预测提供了一种新方法。

解决顶板问题离不开对顶板岩层结构的窥视勘探，基于多参数多角度识别顶板结构的钻进模拟系统对不同特征岩石进行钻进模拟试验。研究分析了钻孔破岩过程中的主要影响因素和钻进过程中的能量损耗问题，推导出了岩石的单位体积破碎比功值，并提出以岩石的抗压强度作为识别参数进行拟合的方法，通过模拟试验探究了各钻探参数之间的定性关系以及单位体积的破碎比功值η与抗压强度的关系。

针对我国煤矿水害事故应急救援面临的复杂情况，分析煤矿应急救援潜水电泵的生产、使用及技术现状，探讨应急救援潜水电泵存在的问题，研究并提出我国煤矿应急救援潜水电泵的发展趋势，以及需要解决和重点攻关的关键技术。研究表明：适用于水害环境条件和特殊介质的轻型小型应急潜水电泵，具有承压高、重量轻、快速连接、互换性好的应急排水配套管路，是未来发展必然趋势。同时，将提升煤矿水害事故应急救援能力。

非常规水在结冰过程中释放的大量潜热，可以通过相变换热装置提取这部分热量作为热泵的低温热源，解决煤矿常规热源(矿井排水、排风|天然气、电能)短缺的问题。文章开展了面向煤矿供暖系统发展的套管相变凝固换热装置与低温热泵系统耦合的实验研究，研究结果表明：系统在凝固换热阶段COP最高为3.57，结冰厚度在10～30mm时，换热系数由520W/(m2·K)降至285W/(m2·K)，COP由3.57降至3.29。该研究为提升非常规水资源化效益，构建矿井非常规水资源化高效利用模式提供了参考。

利用传统地表移动观测站结合GNSS、无人机、遥感、雷达以及现代传感器技术，研发了地表塌陷区天眼巡查监测系统。该系统依据监测目标和数据获取手段的不同设计5种核心功能|软件架构采用数据采集端、数据服务端和客户端分离的设计理念|数据采集端通过GPRS/4G/5G技术将数据传输至服务器进行数据的存储和管理|服务器端部署有数据存储管理和应用程序，实现数据的管理、分析、开采沉陷计算以及响应客户端请求|客户端通过浏览器HTTPS请求实现数据的查询、修改及大屏展示|客户端和数据服务器设计采用REST API技术实现前后端的分离。以黄玉川煤矿11401工作面地表移动观测站分析、地质环境危险性的分区以及开采沉陷预计三个功能为例进行工程应用示范。

采用ALE算法对高压水射流破岩过程进行数值模拟，通过模拟连续射流破岩过程，分析讨论了高压水射流破岩机理、岩石破坏形态以及岩石损伤特征。研究结果表明，射流破岩过程中岩石受到压应力、拉应力以及剪应力，岩石破碎是由冲击压力、水锤压力、应力波、水楔共同作用的结果，射流破岩具有阶段循环性，在不同破岩循环时期阶段各作用力具有相应的主导性。岩石破坏形态具有时变性，随着时间推移，其破坏形态不断变化，最终破坏形态呈漏斗状或深“V”形，岩石破坏具有局部特征以及分区性，可分为破坏区、损伤区以及原始状态区。岩石损伤具有阶段性，可分为无损伤阶段、密集损伤阶段以及破坏阶段。研究成果对高压水射流破岩领域研究具有一定的借鉴意义。

低密度重介质悬浮液存在强沉降失稳趋势，可能造成旋流器分选富集镜质组的效果变差。以低灰煤泥、蒙脱石及其混配的复合煤泥作为非磁性物，进行了重介质分选试验，探讨重介质悬浮液中非磁性物含量及组成对其旋流场稳定性和实际分选效果的影响，结果表明：随非磁性物含量的提高，悬浮液底流浓缩度、溢流澄清度、浓缩效率及底溢流密度差均下降，稳定性提高，且添加复合煤泥具有更好的稳定性|仅添加蒙脱石时悬浮液的浓缩效率值和溢流澄清度均高于不添加非磁性物的悬浮液，表明悬浮液体系更加不稳定|悬浮液中复合煤泥含量为30%和40%时，可以分选得到灰分小于3%且镜质组含量高于75%的目标精煤，分选的可能偏差E值最低达到0.034g/cm3，而在其含量超过50%，或仅添加低灰煤泥或蒙脱石的悬浮液均未能达到此要求|添加过多的非磁性物后虽然可以进一步提高悬浮液稳定性，但也会对分离过程中被选煤颗粒在旋流器中的迁移运动产生更大的阻碍作用从而使分选效果变差，因此悬浮液中非磁性物含量存在最佳值。

针对国内煤炭检测实验室存在工作环境相对恶劣、化验仪器效率低下、劳动强度高、人工抄写报表容易产生人为误差、以及人为影响化验结果等因素导致买卖双方不认同对方化验结果带来纠纷的现象，基于国家标准《煤的工业分析方法》(GB/T 212—2008 )和《煤的工业分析法 仪器法》(GB/T 30732—2014)，利用物联网技术、工业机器人技术、非标机械自动化技术配合煤炭行业标准化验仪器，设计开发了智能煤样工业分析化验系统，使用工业机器人系统、设计研发的试验辅助设备及自动化机械直接或者间接模拟化验人员的化验操作流程，从而完成工业分析化验指标的自动化测量，并由化验管理系统进行计算，输出报表结果。试验过程无需人工直接操作，节省了成本，确保化验结果准确。

针对宁东枣泉选煤厂煤泥难沉降问题，首先对其煤泥进行测试分析，揭示了其难沉降原因，之后通过沉降试验深入研究了不同种类的凝聚剂、絮凝剂及其联合作用对煤泥沉降效果的影响，并优选出煤泥水处理的最优凝聚剂和絮凝剂联合使用配方。煤泥测试结果表明，该煤泥空气干燥基灰分高达46.15%，含有一定量的高岭石和蒙脱石，易泥化|煤泥颗粒表面含有较多含氧官能团，有一定的亲水性|Zeta电位为-32.47mV，煤泥水中的固体颗粒之间有较强的静电斥力，导致煤泥沉降困难。煤泥水沉降试验发现，凝聚剂聚合氯化铝(PAC)单独使用效果优于聚合硫酸铝(PAS)和聚合硫酸铁(PFS)，且PAC用量为15kg/t时煤泥水沉降效果最佳|聚丙烯酰胺类絮凝剂阳离子型(CPAM)单独使用效果优于阴离子型(APAM)、两性离子型(ACPAM)和非离子型NPAM，且CPAM最佳用量为150g/t|当CPAM添加量为150g/t，PAC添加量为10kg/t联合使用时，煤泥水沉降效果最好，此时综合指标为1.26cm/(s·NTU)。

为了考察神华煤作为航天炉干煤粉气化原料的适应性，系统分析了航天炉使用和试烧过煤种的煤质特点及气化特性，对航天炉适宜的原料煤特征进行归纳总结，以产自燕家塔、大柳塔和巴图塔的3种神华煤为研究对象，从工业分析和灰熔融特性的角度分别对其与航天炉原料煤的性质进行了对比分析，结果表明：航天炉粉煤加压气化技术对烟煤具有良好的适应性，对于高灰熔点的无烟煤，可以通过添加助剂或掺混煤的方式，实现稳定运行|3种神华煤具有高挥发分、高发热量、低灰低硫的烟煤特性，从工业分析特征来看符合航天炉用煤煤质要求，但从煤的灰熔融特性来看，产自大柳塔和巴图塔的神华灰熔点略低，需进一步通过掺混的方式，提高对航天炉的适应性。

采煤机摇臂产生的振动能可通过能量收集技术转化为电能为无线传感器节点供电，但目前普通的压电发电装置固有频率高，输出电功率低。为提高采煤机摇臂振动能量收集效率，对典型悬臂梁压电发电装置建模分析，找到影响输出电压及功率的参数，设计出多层排列型压电结构，并利用COMSOL软件仿真验证。结果表明改变悬臂梁长度及质量可降低固有频率，且设计的压电发电装置在625Hz以下频率范围内的谐振点数增加为4个，在相同外界条件下对比典型压电发电装置的输出电压和输出功率分别增加了65%和172.4%。

为解决采煤机牵引用L、LCL型滤波器体积较大且对整流器开关频率附近高频谐波的抑制能力有限的问题，在分析了L、LCL、LLCL型滤波器的结构和滤波特性的基础上，加入元件体积及损耗作为限制条件，分析电感比、阻尼电阻与电流衰减系数、谐振频率、阻尼损耗之间的关系，提出了一种适用于井下采煤机牵引变频器整流侧专用LLCL滤波器参数设计方案。利用仿真试验和实际测试，确定了LLCL滤波器可提升高频谐波抑制特性、降低回馈电流的谐波畸变率、减小谐波对电网影响的同时，进一步缩小滤波器体积和损耗|相较于传统设计方法，该方法所设计的总电感值和损耗更低，节约了运行成本。

为提高发电效率，保护瓦斯发电机组，在瓦斯气进入发电机组前需要分离出瓦斯气体中的液态水。首先分析了不同气液分离机理的优缺点，据此设计了一种重力与丝网过滤相结合的立式气液分离装置|接着基于气相空间的气体上升速度等于液滴沉降速度80%开展了立式气液分离装置筒体直径设计|然后对气液分离装置的丝网进行了选型，最后开展了筒体高度设计。文中还结合山西兰能发电站DN500mm瓦斯输送管路工况参数，进行了气液分离装置设计，经计算：气液分离装置直径取1.3m|丝网选择公称直径为1.1m的SP型丝网除沫器|气液分离装置总高度为2.92m。