摘 要：关退矿井空间资源开发利用是推动老矿区转型发展和煤矿全生命周期开发利用的重要途径和必然要求。为进一步提高关退矿井资源利用效率，文章以龙东煤矿为背景，分析了关退矿井空间资源现状，总结了矿井关闭退出九大特征；分析了当前关退矿井资源利用模式的不足，重点围绕“能否利用、怎么利用、利用关键点”三个方面，提出了“整体规划、分期实施、先期启动、滚动发展”的开发策略，构建了“一核两翼多点”关闭退出矿井空间资源立体化开发利用模式，研究成果可为我国关退矿井空间资源开发利用的研究和实践提供参考。

曹家滩煤矿在开采过程中产生大量煤矸石固体废弃物，地面堆积会造成土地资源浪费和环境污染等问题，煤矸石资源化综合利用存在着一定的局限性且利用率不高。为解决这一问题，本文设计了一套煤矸石规模化注浆充填工艺，并开展了现场应用。该系统工艺“三级破碎+球磨制粉”的“多破少磨”地面破碎制浆方案，通过邻位注浆充填工艺将煤矸石浆液注入井下采空区的冒落带，实现了煤矸石的无害化、规模化处理。系统工艺流程包括煤矸石的破碎、制浆、泵送及管道输送等环节，确保浆液质量和系统高效运行。工业应用表明，浆液扩散效果良好，堆积高度和扩散半径符合预期，有效减少了矿区环境污染，降低了煤矸石外运成本，实现了煤矸石规模化处置。后期将持续优化注浆充填工艺，从而提高井下可充填空间的利用率及提高规模化注浆充填能力，为煤矸石井下注浆充填技术提供借鉴。

以山西三元煤业3号煤条带充填工作面为工程背景，首先，基于固支梁理论模型，分析了条带充填开采支巷顶板的变形与受力特征；其次，采用数值模拟方法揭示了循环间隔条带充填开采支巷间的相互作用及支巷围岩的塑性区分布特征，综合理论解析研究结果并结合三元煤业充填工作面实际条件，确定多轮循环间隔条带充填开采支巷的合理宽度为5m；最后，通过工程实践验证了支巷宽度的合理性，实现了压覆煤炭资源的安全采出，促进了三元煤业的绿色可持续开采。

摘要：煤矿源网荷储一体化系统的运行目标为绿电作为煤矿生产支持性电源，力求最大限度的减小煤矿生产对电网的调峰需求。本文首先总结归纳了不同工作制下煤矿负荷的运行特性，结合该特性分析了风光发电与之在电力、电量上的匹配关系，得出了瞬时发电电力盈余较大、整体用电电量缺额较大的矛盾情况。针对此矛盾情况，分析了储能充放电流程以及其削峰填谷、平衡消纳电量的支持性作用。提出了微电网“源荷互动”的控制策略。

矿山闭坑是一个用时较长、涉及面广且政策性强的行政管理的工作过程，在国际上受到广泛、高度的关注。本文借鉴国外经济发达或矿业发达的国家和地区以及一些机构的矿山闭坑实践，结合国内矿山闭坑机制现状、露天矿闭坑种类、矿山闭坑管理及面临的技术问题，基于国家法律及制度提出露天矿闭坑财经保障机制、煤炭露天开采用地模式改革、露天矿闭坑机制贯穿于露天矿全生命周期以及加强露天矿闭坑能力建设的思考及建议，有助于完善我国露天矿闭坑机制，对企业信誉和社会可持续发展具有重要意义

摘 要：钢井架因良好的结构性能在大中型煤矿的竖向提升中被广泛应用。本文以实际工程为例，阐述了四斜柱式钢井架设计的布置选型、受力分析、荷载组合等设计要点。对同一模型分别采用不同规范的分项系数进行计算，并对结果进行对比，结果表明按照新规范的分项系数进行设计更安全，可供类似工程参考对照。同时提出了重视前期方案设计、进行参数化、模块化设计的想法。

文章通过地下人防工程设计，对人防地下室、平战结合、消防设计等问题进行了分析，总结了实际工程中的相关经验。

强开采扰动作用下深部沿空巷道围岩稳定性控制是一项技术难题。为了研究深部沿空巷道在动载荷作用下位移及应力场的演化特征，以高家堡煤矿103工作面为背景建立数值模型。然后，利用FLAC3D软件分析了动载作用下深部沿空巷道位移及应力场演化特征。最后，通过机器学习的方法，进行了巷道响应参数敏感性分析。结果表明：（1）根据重要性得分，不同动荷载因素作用下巷道围岩对动荷载幅值响应最为明显；（2）不同动载幅值作用下巷道最大变形速率达到17.5 mm/MPa，两帮最大变形速率达到16.1 mm/MPa，塑性发育最大速率达到3552.5 m2/MPa。（3）利用回归分析方法得到了动载荷条件下的经验方程。在此基础上，提出了“让压-支护”协同控制技术，以缓解沿空巷道围岩变形。数值模拟与现场监测结果验证了协同控制技术的可行性。

针对芦岭煤矿9#煤层松散软弱围岩煤巷掘进技术难题，分析松散软弱围岩煤巷高效掘进支护主要影响因素及优化关键支护工序，并实现松散软弱围岩煤巷卧底、控顶、护帮整体控制效果，采用FLAC3D数值模拟软件对芦岭煤矿Ⅱ946风巷掘进支护方案及高效掘进工艺进行计算机模拟，设计松散软弱煤巷围岩稳定性控制措施，即“注浆锚杆（锚索梁）超前主动支护+协同柔性支护”工艺，分析现场试验表明芦岭煤矿II946风巷每日掘进尺寸从2.4m增加到3.0-3.6m，控制了松散软弱围岩的变形，提高了掘进效率。

井工煤矿开采过程中有时面临原有巷道断面尺寸不能满足正常生产而需要扩帮的情况。针对扩帮增跨存在巷道围岩稳定性降低、扩帮施工工艺及支护设计等问题，以汇兴煤矿5-2煤层北翼盘区带式输送机巷赋存情况和现有支护条件为背景，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，研究了扩帮段围岩安全稳定性和顶板极限跨距，论证了北翼盘区带式输送机巷扩帮增跨可行性；对比分析了扩帮前后围岩应力演化规律、塑性区发育特征和护巷煤柱安全稳定性，并结合巷道支护极限自稳平衡拱理论得出北翼盘区带式输送机巷扩帮前后两帮破坏深度基本不变，扩帮后顶板破坏高度和极限平衡拱高度分别增加了13.1%和10.9%。基于此，确定了扩帮段支护参数，提出了“扩帮前顶板补打锚索、扩帮时及时支护新掘顶板及扩帮侧帮部”的施工工艺。最后，进行了扩帮施工及支护现场应用研究，结果表明，扩帮段围岩内部未见明显裂隙，围岩表面未出现明显片帮和移动变形，巷道整体安全稳定。

煤巷掘进工作面冲击地压风险防治直接关系到煤矿的安全生产水平，研究旨在建立掘进工作面冲击地压风险分级管理体系，着重从管理层面提高冲击地压防治效果。为了得到更加合理的分级管理体系，采用因素分析法，首先对煤巷掘进工作面冲击地压影响因素进行研判，获得掘进工作面冲击地压主要风险源。在风险因素分析的基础上，利用风险核查法确定采用两个一级指标和七个二级指标，对煤巷掘进工作面冲击地压风险进行综合评价分级。其中，两个一级指标为煤巷掘进工作面防冲理论及技术指标、煤巷掘进工作面防冲人员及管理指标，并针对一级指标提出了对应二级指标。采用层次分析法对各指标权重进行了计算，形成了煤巷掘进工作面冲击地压风险分级体系，将分级结果划分为“安全”、“较安全”、“中等”、“较严重”、“严重”五个等级，并根据不同风险等级，针对性的提出了合理化管理体系。最后，将分级体系应用到金庄煤矿掘进工作面，该工作面初始评级为“较严重”，制定针对性防控安全对策和配套制度措施并实施后，将危险等级提升至“较安全”级别，表明建立的分级管理体系较为合理，研究结果对掘进工作面冲击地压防治具有一定参考意义。

为提高唐山矿0291综放工作面的顶煤回收率，针对生产过程中的端头损失、架间损失、初采损失等七个方面理论计算了顶煤损失量，分析了工作面顶煤损失分布特征，将步距间损失作为优化对象，选用PFC2D软件对放煤步距进行优化，按照见矸即停原则，比较不同放煤步距的顶煤放出量，模拟结果表明：顶煤放出量随着支架的推移而呈现明显的波动性，“一刀一放”的步距放煤量在80-560块之间，“二刀一放”的步距放煤量在50-680块之间，“三刀一放”的步距放煤量在100-1100块之间，从放出总量来看，放煤效率最高的是“一刀一放”，其顶煤放出总量为3832块，因此放煤步距优化为“一刀一放”时，可有效降低放煤步距间损失。

煤矿瓦斯灾害防治工作中，能否准确掌握煤层瓦斯赋存规律，对于判别瓦斯防治措施是否有效具有有较大的意义。针对不同取样工艺对煤层瓦斯含量测定的影响，在百灵煤矿6、7号煤层中开展对比考察试验，分析顺层钻孔和穿层钻孔取样过程中的最佳取样方式，确保煤样采取的有效性，进一步提升瓦斯含量测定的可靠性。顺层钻孔取样过程中，深孔定点取样方式明显优于风排渣孔口接煤粉的取样方式，瓦斯含量测定最大超差值为1.3387m3/t，误差最高达23.47%，且风排渣孔口接煤粉的取样方式容易增大伤人事故发生的几率；穿层钻孔取样过程中，深孔定点取样方式优于风排渣孔口接煤粉的取样方式，瓦斯含量测定误差控制在10%以内；通过实验室煤样扫描分析，深孔定点取样方式能够较大程度上保证并筛选出有效的煤粉粒径，降低了瓦斯损失量。为了保证瓦斯治理的可靠性，顺层钻孔取样应采用深孔定点取样方式进行取样，穿层钻孔取样应充分考虑煤层厚度及煤粉粒径等问题，综合选取合适的取样的方式。

针对中兴煤业2#煤层煤与瓦斯突出、被保护层工作面长度大、抽采能力有限等问题，提出了上保护层双工作面开采方式。通过理论计算、数值模拟和现场实测相结合的方法，研究了采用该方式时被保护层工作面的垂直应力和垂直位移的分布规律，分析了2#煤层的卸压效果。结果表明：随保护层工作面长度的增大，卸压比例总体呈减小的趋势，当保护层工作面长度为110 m时，被保护层工作面的垂直应力和垂直位移的卸压比例分别达到91 %和87.4 %。卸压后现场实测2#煤层最大残余瓦斯含量和最大残余瓦斯压力分别降低为5.37 m3/t和0.44 MPa，孔隙率增加到4.05 %，煤层透气性系数增加到1.08 m2/(MPa2·d)，最大膨胀变形量大于3 ‰，各指标均表明卸压增透效果显著。上保护层双工作面开采方式可为类似条件矿井防突提供有益的借鉴。

基于突出矿井瓦斯超限，覆岩裂隙带卸压瓦斯抽采效果不佳的问题。以新郑煤电有限责任公司11210工作面为工程背景，采用物理相似模拟实验方法，研究了煤层群叠加开采上覆岩层采动裂隙带发育特征，揭示了煤层群叠加开采对上覆岩层采动裂隙的演化特征，并通过现场验证确定了瓦斯抽采的最优层位。结果表明：煤层群叠加开采过程中，在卸压区域外，形成了较大的应力集中，在卸压保护范围内，应力集中现象不明显，且应力峰值小于二1煤层原始应力；煤层群叠加开采引起了采场上覆岩层的叠加卸压，使上覆岩层的位移场发生了叠加变化，岩层最大下沉量进一步增加；煤层群叠加开采结束后，采空区上覆岩层中部岩层被压实，两端岩层裂隙较为发育，形成了一定范围的裂隙发育区。通过现场试验，确定了裂隙带钻孔合理层位选择，并在现场进行钻孔监测，验证了物理相似模拟结果的合理性。

针对松软薄煤层煤巷条带长距离消突下斜钻孔，易塌孔、易钻遇煤层顶底板、易积水堵塞瓦斯抽采通道的技术难题，提出了松软煤层氮气排渣下斜定向钻进成孔与护孔技术，采用高压氮气进行排渣，选配大功率气动螺杆钻具、大通孔低风阻螺旋通缆钻杆、有线随钻测量系统解决松软煤层长距离定向成孔的难题，采用大通孔钻具内下三层管护排水技术解决塌孔及积水堵塞瓦斯抽采通道的难题。在平煤一矿进行现场试验，试验完成8个孔深超300 m下斜定向长钻孔，煤层钻遇率达90%以上，全孔段下三层管护孔，平均护孔深度302 m，支管平均抽采纯量1.66 m3/min，平均瓦斯浓度17.5%。试验结果表明：该技术可有效解决松软薄煤层下斜钻孔定向成孔、全孔段筛管护孔和排水的技术难题，提高了松软煤层煤巷条带消突钻孔深度和煤层钻遇率，实现了下斜孔全孔段护孔和排水，保障了钻孔瓦斯抽采效果，为松软薄煤层煤巷条带长距离消突提供技术保障，该技术在类似地层条件中具有广泛的应用推广价值。

近直立煤层由于顶底板的挤压撬动作用，其冲击地压防治难度较大。以乌东煤矿南采区为工程背景，进行了近直立煤层顶底板岩体爆破卸压防冲方法的研究。通过案例分析、数值模拟和现场验证等方法，本研究分析了近直立煤层发生冲击地压期间采取的深孔爆破措施卸压防冲效果。尽管深孔爆破能够减少顶底板的压撬作用产生的动载，但对工作面近场围岩的弱化及静载的降低效果不佳。针对这些不足，提出了深浅孔爆破卸压防冲方法，结合深孔与浅孔爆破，既弱化了压撬作用导致的动载又有效弱化工作面围岩并降低静载集中，具体方法包括深浅孔交替爆破和深浅孔同时爆破。相比于单一深孔爆破，这两种方法都能进一步降低巷道围岩水平应力峰值。深浅孔同时爆破的防冲效果优于交替爆破，但工程成本更高。在乌东煤矿南采区应用了深浅孔交替爆破防冲。微震监测结果显示，相较于深孔爆破实施深浅孔爆破后，104J以上大能量事件的发生率从9.3%降至0.2%，微震能量以“低频高能”转变为“高频低能”平稳释放，有效减低了冲击地压危险。这些研究成果可为近直立煤层冲击地压的防治工作提供重要支撑。

临空巷道围岩变形控制是巷道控制的技术难点，煤层开采厚度越大、覆岩强度越高，临空巷道变形控制难度越大。论文针对榆树坡煤矿大采高工作面开采的临空巷道动压控制难题，建立了临空巷道侧向悬板结构的力学模型，理论分析得到基本顶侧向最大悬顶长度为4.69m，基本顶应变能密度最大值位于煤柱内5.51m处，其值为2.831×106 J/m3，基本顶积聚应变能为3.269×107J。进一步采用数值模拟的手段对临空巷道围岩塑性区发育、变形规律及围岩应力分布特征进行分析，得到临空煤柱支承应力可达35MPa以上，是造成巷道煤柱帮锚杆索受力程度大、煤柱帮变形破坏的主要因素。现场采用“卸压孔+侧向切顶”的综合技术手段对临空动压巷道进行控制，设计卸压孔孔径为108mm，孔深7m；水力压裂孔分为L孔、S孔，孔径60mm，间距8m，垂直压裂高度分别为50m、30m，注水量80L/min。现场实践表明，相比未实施卸压措施段，巷道围岩变形量减少30%以上，巷道底鼓量得到明显控制。

目前我国液压支架系统动态地控制顶板、冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害无法进行准确预测，综采工作面的复杂环境支架支护时周期来压的预测一直是综采无人工作面的重大难题。为了解决这一问题，研究发现通过理论分析、数据采集与预处理、模型评估与优化等方法，建立了具有时空关联分析与POI（Point of Intersesting）数据的ConvLSTM模型。来得到周期来压预测的最优解。实现工作面环境状态的实时感知和预测。试验结果表明:POI-ConvLSTM的工作面周期来压预测模型，均方误差为0.159，R2评价指标为0.999，相比于Seq2Seq和ConvLSTM模型的均方误差分别降低了68.07%和4.22%。因此，融合了多元数据POI-ConvLSTM模型的预测精度更高，普适性更强，能够准确地提前预测周期来压问题。

水力压裂卸压是煤矿巷道释放工作面顶板压力的主要卸压手段。本文理论分析了钻孔参数（方位角、倾斜角）与地应力场类型对水力压裂过程中裂缝开裂压力的影响规律。结合采动影响下顶板三维主应力演化的实测研究，确定了天地王坡3308运输巷道压裂时机与钻孔空间布置原则。在此基础上提出针对天地王坡二次采动巷道3308运输巷道的双侧压裂新方案。煤柱钻孔应力监测结果表明采用新压裂方案相比常规压裂方案其峰值应力减少52.9%。巷道围岩变形监测显示新压裂方案与原压裂方案相比，顶板下沉量降低了14.0%，底鼓量降低了37.8%，两帮移进量降低了56.6%，3308运输巷道围岩得到了较好的保护。

螺纹钢锚杆在特殊外形结构及多种类型载荷作用下，应力应变沿杆体分布复杂，而应力应变状态对其服役长期稳定性起到重要作用。针对锚杆应力应变复杂多变、难以准确实测的问题，在开展实验室拉伸测试及DIC监测的基础上，采用数值模拟分析了正常及存在缺陷螺纹钢锚杆在不同工况下杆体应力应变特征及其演化规律。研究得到：锚杆杆体最大应力、最大真实应变和最大塑性应变均随着载荷值和载荷类型的增加，总体上呈增大趋势；当锚杆含缺陷时，缺陷部位应力应变明显集中，而缺陷形态、位置等会影响应力应变分布。由于螺纹和横肋等结构以及缺陷的存在，杆体易产生局部应力和应变集中，塑性应变也更大。在高载荷和腐蚀等影响下，塑性应变集中处易发展成为裂纹源头，进而导致锚杆断裂失效。相关结论可以为锚杆结构优化、状态监测和寿命预测等提供参考。

摘 要: 为探究鸡西矿区浅埋煤层矿井地应力分布规律，采用水压致裂法在5座代表性矿井的30个测点开展地应力测试并对测量结果进行深入分析。结果表明：测试矿井垂直主应力比最大水平主应力要小，水平应力占地应力主要部分，构造应力场特征显著。无超高地应力场区，低、中及高地应力场区均有分布，以低及中等地应力场区为主。鹿山煤矿及滴道精煤九采区六井最大水平主应力方向集中在NE；东海煤矿、二道河子煤矿最大水平主应力方向集中在NW；平岗煤矿九采区一井3个测点最大水平主应力方向集中在NE，6个测点最大水平主应力方向集中在NW。水平主应力总体上与埋深呈正相关关系，最小水平主应力与埋深相关性相较最大水平主应力要差。侧压比处于1.16-5.28范围且全部超过1，随埋深增加，侧压比整体逐渐减小，但离散性加强。随着埋深增加，最大、最小主应力相对差值有增大趋势，水平主应力差比逐渐接近0.5，矿井不同开采水平水平主应力差均较大。研究成果对于鸡西矿区浅埋煤层矿井采掘工程设计及围岩控制具有重要的指导意义。

含水率对煤体力学特性具有重要影响，为深入探讨三轴加载条件下含水率在煤体力学中的作用机制，选择平顶山矿区代表性煤样并设置不同含水率水平的实验组，开展了不同含水煤样的单轴压缩试验和不同围压条件下的含水煤样三轴压缩试验，并对不同含水煤样进行应力-应变关系、抗压强度等方面的综合性能测试。结果表明：不同围压条件下，含水煤体的应力-应变曲线呈现相同趋势。三轴加载条件下，含水煤体轴向方向的应力-应变曲线与单轴加载时的煤体轴向方向的应力-应变曲线形式相同。相同含水率条件下，不同围压的试验煤样出现应力峰值时的轴向应变略有不同，整体呈现围压越大，其出现应力峰值对应的轴向应变越小。整个加载过程中，试验煤样轴向应变始终为正值，即煤体轴向方向发生轴向压缩变形，与此同时，试验煤样径向产生膨胀变形。单轴/三轴加载条件下，随着含水率增加，峰值强度整体呈降低，含水率与峰值强度呈一元二次函数关系。随着围压增加，峰值强度整体呈下降趋势。随着含水率增加，岩石软化系数整体呈现降低趋势。含水率与软化系数呈一元二次函数关系。研究结果为平顶山矿区煤炭资源的合理开发和利用提供了科学依据。

针对涡流控尘装置径轴向风量分配问题，提出通过监控风机频率来调控径轴向风量的思路。实验室搭建了由压入式风机、涡流控尘装置和试验管道组成的试验系统，在压入风机40Hz、45Hz、50Hz频率下，以及在涡流风机30Hz、35Hz、40Hz、45Hz、50Hz频率下，采用截面动压法测试得到径轴向风量分配规律：压入风量Q压和轴向风量Q轴与压入风机频率f1呈单调增的关系，与涡流风机频率f2呈单调减的关系。基于径轴向风量分配规律，建立了关于5f1-f2的一次函数和关于f1/f2的二次函数风量调控模型。最后通过试验实测验证，模型计算值与实测值基本一致，最大绝对误差为7.2m3/min，调控模型的准确性较好。

为了使煤矿设备检测平台能够精准快速识别出复杂矿用设备的关键部件，提出一种基于YOLOv4的轻量化改进模型Ghost-YOLOv4，模型引入GhostNet作为YOLOv4的CSPdarknet-53，减少模型参数量与冗余计算量的同时，降低模型训练时间；GhostNet当中的shortcut结构减少网络退化现象，提高模型特征提取能力。实验结果证明，GhostNet参数量与YOLOv4相比减少83%，与MobileNet3-YOLOv4相比减少6%，识别平均准确率达到92.51%，图片检测速度（FPS）可达到33.75帧/秒，相较于YOLOv4提升了43%。在复杂矿用设备的关键部件检测任务中有效地解决了检测速度慢、模型体积大的问题。

为了确定双线性钢丝绳内聚力模型法向、切向、临界应力等参数值，本文提出了一种基于钢丝绳内聚力模型的构建与验证的方法。首先建立内聚力理论模型，分析法向、切向拉伸粘合强度与位移的变化关系；然后通过小型硫化装置制备法向和切向拉伸粘合强度测定实验试样，使用万能拉伸试验机对参数进行测定。最后基于实验结果提取的双线性内聚力模型参数值，使用有限元仿真软件ABAQUS对实验过程进行模拟仿真验证。实验结果显示仿真结果与实验结果最大误差约为2.7%，准确测定所需的钢丝绳-橡胶粘合界面的内聚力参数，适用于描述钢-橡胶界面的粘合、失效等情况。

钢丝绳是矿山、电梯、索道等众多行业部门用来牵引、提升运输及承载设备的关键部件。在长期运行过程中，钢丝绳会出现断丝、截面磨损、锈蚀等损伤而引起不安全隐患。进行钢丝绳健康状态的定期安全检测监测和评估极为关键。论文针对常用的强磁检测法的不完善之处，提出基于空间磁场平衡机制检测的新型钢丝绳损伤判别方法。首先研究采用PRO/E 进行三维实体建模，进行了磁路设计，其次采用有限元分析，比较X轴、Y轴磁化方向的优劣，依据磁力线密度、中间直线磁场变化强度得出Y轴磁化方向优于X 轴磁化方向；最后通过运用三维磁场数值分析软件，设计计算出合适的传感器聚磁环结构和感知单元。实验研究结果分析表明，基于空间磁场平衡机制的新型钢丝绳探伤传感器的检测效果较传统强磁探伤传感器的检测效果有明显改善。

摘 要:在粉尘环境中，井下监控图像会出现雾化退化现象，而在井下难以进行环境控制实验开展图像雾化的研究。因此，本文利用相对平均梯度定义图像雾化程度、分析了井下粉尘粒径构成、提出了井下粉尘配比方法、设计并搭建仿真气室模拟井下雾化图像。结果表明：1. 利用平均梯度定义的雾化程度优于其它常用评价参数，其评价结果与人眼判断结果相符，而井下图像的雾化退化程度可以达到80%，此时图像的细节信息基本被雾化影响所掩盖。2. 井下粉尘样本的测试结果显示：99%的井下粉尘粒径小于30 um，粒径小于10 um的粉尘的粒子数占比约为93%。3. 利用仿真气室生成的雾化图像不仅可以涵盖井下图像雾化程度范围，相较于雾化算法生成的结果，具有更准确地模拟粉尘下的光散射扩散效果的优点。本文为井下图像去雾研究提供了实验基础。

为了研究含氧官能团对煤表面电位的影响机理，测定了含氧官能团不同的三种变质程度脱灰煤表面的Zeta电位，结合分子动力学模拟与密度泛函理论计算，揭示了煤表面的带电机理。结果表明，煤的表面电位与其表面含氧官能团数目相关，煤表面含氧官能团越丰富，其表面电位负值的绝对值越大；OH-在煤颗粒表面的优先吸附促进了含氧官能团中羧基、羟基基团中O-H结构的解离，从而使得煤表面带负电，随着煤变质程度的提高，煤中-COOH基团、-OH基团含量呈下降趋势，因此长焰煤、焦煤和无烟煤的负电位绝对值依次下降，最终引起颗粒与气泡间静电力的差异性。

振动筛筛上物料载荷异常作为工业生产中的一种常见问题，不仅影响生产效率还可能导致安全隐患，因此实时准确地监测筛上物料状态具有重要意义。然而传统的监测方法主要为人工现场监测，检测力度大、速度慢、有极高安全隐患并且不容易发现设备微小故障，不能满足筛上物料状态监测需求。本文基于TOF相机的振动筛上物料状态动态监测方法，提出了一种联合KD树于帧差法的点云数据补全方法和基于曲面重构的筛上物料动态监测方法，实现对筛上物料状态动态监测。联合KD树于帧差法的点云数据补全方法可以有效修补因筛上物料表面的水分以及物料之间缝隙，使得在TOF相机进行拍摄过程中出现点云数据的缺失问题，并通过对补全后的筛上物料进行点云曲面重构分析，判断欠载、过载、左偏载和右偏载四种筛上物料状态，实现对筛上物料实时检测。本研究通过TOF相机直接获取筛上物料状态信息，对筛上物料实时检测，减少了人工干预的需求且具备实时性。为筛上物料状态实时监测问题提供了一个高度有效和可靠的解决方案。

文章采用显微镜下观察统计法，研究了洗中煤样在不同破碎程度下的粒级分布和解离规律，确定了洗中煤深度浮选最佳解离粒度；根据洗中煤的灰分，矿物赋存形式等特性提出了洗中煤与原生煤泥混合浮选理论，并且为了验证洗中煤浮选系统对煤泥的兼容性，按不同的洗中煤干基与原生煤泥干基配比，进行了两者的混合浮选验证试验。研究结果表明：当洗中煤样经破碎至-0.5mm，单体解离度仅为27.95%；当煤样经破碎至-0.125mm，单体解离度达到75.72%，即随着破碎程度的加深，洗中煤的单体解离效果逐渐趋好；并且采用与洗中煤入选的流程结构、药剂制度、矿浆浓细度相同的方案，随着煤泥掺混比例的增加，当入选煤泥掺混配比由25%增到75%时，浮选精煤的灰分由9.95%降至8.61%，；尾泥灰分由76.52%增大至78.02%。即掺混煤泥后，得到的开路精煤产品产率增加，精煤的灰分降低，尾泥的灰分增大，选别指标明显趋好，能实现原生煤泥与洗中煤的混合浮选。

通过对无极绳连续牵引车和绳牵引卡轨车的梭车制动装置、车辆编组形式，以及相关规范、标准、规程条文的研究，探讨无极绳连续牵引车和绳牵引卡轨车在斜巷运输系统中是否需要设置跑车防护装置的问题，通过分析研究提出了跑车防护装置设置的原则和建议。

针对国能新疆屯宝煤矿井下复杂环境下的日常巡检及参数测定等工作，提出一种针对煤矿运输系统的智能巡检机器人设计。从高精度识别技术、安全性与能源补充技术、强空间适用性技术、状态反馈技术以及平台对接技术等5大技术对巡检机器人设计进行全面分析。最终确定了巡检机器人设计及其参数，经过现场试验，该系统能够准确高效地完成煤矿现代化设备的智能巡检任务，显著降低了煤矿企业运营成本，提高了生产效益，并确保了煤矿的安全运行。