数字孪生技术作为连接物理与虚拟世界的核心纽带，在工业智能化转型中发挥着关键作用，尤其为煤炭行业复杂环境下的安全高效生产提供了新路径。本文围绕数字孪生技术的发展现状、共性关键技术及煤炭领域（以液压支架为例）的应用展开研究。首先，梳理了数字孪生技术的概念演进与多行业应用特征，分析了当前技术在建模精度、感知可靠性、通讯实时性、跨系统兼容性等方面存在的瓶颈；其次，系统阐述了数字孪生技术架构、几何建模、机理建模、通讯、监测预测及控制等共性关键技术的核心原理与应用现状；最后，针对煤炭领域的需求，构建了液压支架数字孪生技术架构，明确了物理实体优化、虚拟模型构建、虚实交互机制及全生命周期管控流程。本研究可为煤炭领域数字孪生技术的落地应用提供理论支撑与技术参考，助力智慧矿山建设与煤矿智能化升级。

针对厚煤层沿空掘巷窄煤柱大变形难控制问题，以120605工作面为工程背景，采用理论分析、数值模拟等方法，对沿空巷道窄煤柱留设宽度合理性及巷道布置方式进行研究。基于弹性地基梁理论建立基本顶断裂力学模型，计算得到基本顶断裂位置位于实体煤内约11.3m处，结合极限平衡理论确定煤柱破碎区宽度约5.0m，据此确定窄煤柱合理留设宽度为5.0~6.5m。在此基础上提出错层位沿空巷道布置方案，并通过数值模拟对比分析传统沿空掘巷与错层位沿空掘巷煤柱应力及塑性区分布特征。结果表明：传统沿空掘巷条件下窄煤柱基本处于整体塑性破坏状态，煤柱内垂直应力峰值为8~18MPa；采用错层位沿空掘巷后，煤柱塑性区范围明显减小，煤柱内垂直应力峰值提高至10~24MPa，较传统沿空掘巷提高约33%~67%，煤柱承载能力显著增强，同时巷道两帮应力差异明显减小。综合理论计算与数值模拟结果，建议工作面采用5m窄煤柱错层位沿空掘巷方案，有利于保证煤柱稳定性的同时提高资源回收率。

深地开采是未来采矿技术的发展方向，矿井热害是制约深部矿井安全生产的主要因素之一，传统降温技术难以满足深部矿井大焓差降温需求，亟需开发高效及低碳的大焓差制冷系统。论文提出一种矿井制冷制热联供热泵系统，以乙二醇溶液为低温载冷剂，建立矿井风流降温与井上供热的协同体系。对比热泵工质热物性、 循环性能和安全性等因素，R515B工质的综合性能最优。构建了矿井制冷制热联供热泵系统模型并验证了其可靠性，模拟表明，乙二醇溶液出口温度每升高1℃，制冷性能系数提升3.8%；热水供水温度每升高1℃，制热性能系数降低2.2%。系统可显著改善井下湿热环境，在温度28 ~ 38 ℃、相对湿度80%的高温高湿矿井环境下的送风温度降低至11~16℃，同时可制取热水温度为40~48℃。

大型近水平煤田采用露天开采时通常采用分区开采模式，新旧采区的过渡接续问题对矿山经济效益和生产稳定至关重要。针对宝日希勒露天煤矿二采区服务年限结束后的转向接续问题，研究发现排弃空间紧张、剥离运距远以及未来五年内可能面临的内排高度过高、运距过大和成本增加等挑战，将显著影响矿山的整体效益和可持续发展。为此，本文围绕二采区向三采区合理过渡转向，通过比较直角缓帮留沟、扇形转向和重新拉沟三种转向方式的特点，结合层次分析法确定四项核心指标的权重，采用ELECTRE评价方法构建和谐与不和谐矩阵，通过阈值对比确定优先级别关系，系统评估三种转向方式的适用性。结果表明：直角缓帮留沟、重新拉沟及扇形转向的净优势值分别为2、0、-2, 直角缓帮留沟在ELECTRE评价法评估中表现最佳，确定为宝日希勒露天煤矿采区转向的最优方案。

火电及煤炭储配产业在“双碳”目标下面临实现高浊微污染废水近零排放与再生利用的政策要求和技术挑战，本文以江西某煤炭储配发电一体化项目为研究对象，针对现有系统存在的处理效能不足、面源污染管控缺失及分质回用能力欠缺等问题，创新提出并实践“微介质沉淀-陶瓷膜”耦合工艺路线，通过微介质“絮核强化”作用加速胶体脱稳与絮体沉降，结合陶瓷膜错流过滤截留微污染物，构建“粗颗粒快速分离-微污染物精准管控”协同体系。运行结果表明：出水水质全面优于《城市污水再生利用 工业用水水质》（GB/T 19923—2024），SS 稳定低于6mg/L、浊度低于3NTU、COD低于15mg/L；SS去除率大于99%、浊度达标率100%、COD去除率79%，氨氮、总磷去除率分别约30%及96%。系统日均处理水量达设计值91%，陶瓷膜平均通量72L/（m²·h），反洗频率延长至5~6h。该工艺实现了高浊度废水近零排放与再生水超量回用，降低新鲜水耗量约600m³/d，吨水直接运行成本约1.04元，预计达产后年节约水费约73.6万元，为煤炭行业废水资源化提供了技术示范，兼具环境效益与经济可行性。

为解决定向钻进施工智能化过程中系统认知模型缺失的问题，提出一种层次化知识描述方法。首先解析并明确钻进工艺、钻机动作及钻机内部模块作为定向钻进施工的核心要素，并对上述要素进行分层与定义；在此基础上，融合专家经验与知识图谱理论，分别完成对钻进工艺、钻机动作及钻机内部模块的知识表征，进而通过耦合上述表征构建出定向钻进施工过程的知识描述模型。将该方法应用于保德煤矿现场长距离钻孔施工过程描述时，所呈现的结果能反映出定向钻进施工过程的工艺特征与运行规律。因此本文提出的层次化知识描述方法及构建的知识模型，为定向钻进施工智能化过程提供了技术支撑，具备重要的工程应用价值。

针对新疆准东矿区特厚煤层综放开采条件下地表沉陷严重的问题，需采用离层注浆等措施进行治理。为精准把控注浆层位、注浆时机与注浆量，提升覆岩沉陷控制效果，以准东二矿1101工作面为工程背景，首先基于关键层理论计算覆岩关键层层位与数量，预测离层可能发育的位置；再通过导水裂隙带发育高度计算，确定稳定有效的离层空间层位，从而选定注浆层位；并结合工作面推进过程中覆岩运移规律与离层发育特征，确定最佳注浆时机；随后依据均布载荷下薄板挠曲曲线进行二重积分，求解离层空间体积，初步预测注浆量；最后采用UDEC 数值模拟及现场微震实测数据对上述结果进行验证。研究结果表明：注浆层位应选择关键层 2下方的稳定离层空间，注浆时机宜控制在工作面回采至200~220m区间；理论计算得到的注浆体积约为1. 03×10⁴m³，数值模拟结果为0. 89×10⁴ m³，两者相对误差为13.6%，吻合性较好，验证了本次注浆层位、注浆时机及注浆量计算结果的合理性与可靠性。

针对寸草塔二矿110工作面回风巷因多工作面采动叠加导致的应力集中超限、巷道变形剧烈等工程难题，采用大直径钻孔治理技术，通过理论分析卸压机理、结合FLAC^3D数值模拟，系统研究孔径、孔深、 孔距对巷帮应力与位移的影响规律，明确最优卸压参数及调整方向，并通过工程实践验证了方案的有效性。研究结果表明：①钻孔后应力峰值降低且转移至深部，孔径过小卸压效果不明显，孔径增大卸压区域逐步增大，孔径过大煤壁失去承载能力，确定最优孔径为0.3m。②孔深过小没有卸压效果，孔深增大应力峰值降低且向深部转移，卸压效果增强，卸压范围增大，孔深增大至15m后卸压效果不再增强。确定最优卸压孔深范围为9~15m（L_p<L_h≤3.3L_p）。 ③孔距减小钻孔间由双应力核逐渐演变为单应力核，应力形态分别为双峰型（分离态及过渡态）、单峰型、无峰型，钻孔间位移逐渐贯通。确定孔径 0.3m时最优卸压孔距为1.0~1.6m（2X₀≤L₂≤2X₀+2D）。工程实践结果表明：采用优化参数实施卸压后，巷道应力趋于稳定，顶底板及两帮收敛量分别下降86.15%、86%，解决了应力集中超限与巷道变形剧烈的核心工程难题。

针对深部煤层群开采中系统巷道因强采动应力叠加导致的围岩大变形与控制难题，以潘三矿西三8煤采区系统巷道为工程背景，通过现场调查、力学试验、数值模拟与工业性试验，系统研究了巷道围岩变形机理, 并提出“卸支协同”控制技术。研究表明：上覆煤层采空区与本煤层采动应力强烈叠加，导致巷道围岩应力集中系数高达2.19，峰值应力达37.3MPa；同时, 围岩塑性区持续扩展并相互贯通，致使巷道间弹性核区宽度急剧缩减至约10m，这是巷道严重变形与失稳的本质原因。基于此，提出了以“应力场优化”与“结构稳定性控制”为核心的“卸支协同”控制技术。现场应用表明，该技术可使巷道后方应力峰值降低28.24 MPa（降幅达40%）；围岩变形速率由3.85~4.01mm/d显著下降，最大变形量控制在80mm以内，有效保障了巷道服务期内的稳定性，为解决类似条件下的巷道稳定性控制问题提供了有效途径。

针对浅埋煤层沿空留巷柔模墙合理宽度确定的问题，以柳塔煤矿22103工作面运输巷沿空留巷为工程背景，采用理论分析、数值模拟和现场工业性试验的方法对浅埋煤层沿空留巷柔模墙合理宽度的确定进行研究。结果表明：在浅埋条件下，沿空留巷柔模墙合理的宽度范围为0.8~1.6m，且随着柔模墙宽度的增加，柔模墙的承载能力逐渐增加，巷道围岩变形量逐渐减小；当柔模墙宽度达到1.2m时，柔模墙内承载能力大幅增加，巷道顶板下沉量、底鼓量、柔模墙侧移近量和煤壁侧移近量也明显减小，有效降低了沿空留巷围岩体系的变形量，满足了煤矿安全生产需求。现场工业性试验表明，合理的柔模墙宽度对沿空留巷围岩稳定性控制效果显著。

以神东石圪台煤矿31305工作面为研究对象，系统探讨综采工作面末采阶段主回撤通道的能量聚散动态演化机理。通过力学与能量法假设、FLAC^3D 数值模拟与声发射物理相似模拟现象，从能量演化的视角，推演末采阶段主回撤通道能量聚散机理。同时，以剩余煤柱承载状态条件，将主回撤通道能量演化过程划分为“大”煤柱承载阶段和“小”煤柱失稳阶段。研究结果显示：以末采阶段剩余煤柱的极限承载能力为判据，建立其与宽度的对应关系，区分“大”煤柱稳定承载与“小”煤柱失稳两个阶段；从剩余煤柱向主、辅回撤通道煤柱转移的能量转移量占通道煤柱能量的59.24%，且工作面距主回撤通道5m处为“大”煤柱承载阶段和“小”煤柱失稳阶段分界线。“大”煤柱承载阶段，能量从工作面沿煤岩体传递并积聚在主回撤通道围岩，“小”煤柱失稳阶段，则主回撤通道剩余煤柱侧能量耗散与失稳加剧，而能量积聚核心区在通道煤柱侧。

针对深部高瓦斯煤层开采过程中引发的动静耦合灾害防控难题，以赵庄矿700m埋深3^#煤层为工程背景，开展瓦斯-应力耦合作用下矿压危险性评价技术研究。通过实验室试验、地应力测试及数值模拟相结合的方法，揭示了瓦斯吸附对煤体强度的弱化效应，构建了动静结合的矿压危险性评价体系。实验表明：0、1、2MPa瓦斯压力下煤样单轴抗压强度分别为9. 838、9.254和 8.338MPa，证实吸附态与游离态瓦斯共同作用导致煤体强度劣化。基于三维地应力反演及动态开挖模拟，可得出赵庄矿1311工作面初次见方（150~350m）、二次见方（415~655 m）和周期来压及末采阶段（撤架通道前方100m范围）形成了10~66.1MPa的应力集中区。 综合多因素耦合分析，构建了包含地质构造、见方效应和煤柱区域等关键指标的评价方法，将工作面划分为 4个中等和4个一般危险区。针对性提出“顶板定向压裂+聚能爆破+限速回采”综合防治方案，实施顶板水力压裂钻孔433个、聚能爆破钻孔317个、大直径卸压孔 1542个。研究成果揭示了深部瓦斯煤层矿压致灾机理，形成了“试验研究-地应力反演-动态评价-分区防控”的技术体系。

为解决深部多工作面采动叠加诱发的强矿压与复合动力灾害防控难题，以赵庄矿1311工作面三次见方区域（走向698~938m）为研究对象，综合采用微震监测、应力在线监测、支架阻力分析及裂隙发育观测等多源监测手段，深入分析采场围岩结构动态演化规律与强矿压致灾机制，并通过现场实践验证顶板定向水力压裂与聚能爆破防控技术的应用效果。研究结果表明：微震事件呈垂向“拱”型分布，集中发育于煤层顶板60m范围内，工作面中部顶板活动最为剧烈；超前支承应力影响范围可达150m，且随工作面推进持续增长，区段煤柱应力随工作面临近呈先增长后稳定趋势，煤柱进入采空区后应力缓慢降低；工作面呈现“上大下小”的来压特征，上部平均来压步距为10.96m，动载系数1.28，下部平均来压步距缩短至10.08m，动载系数1.34，揭示出工作面下部强矿压风险更为显著；实施顶板定向水力压裂与聚能爆破后，巷道顶板11~27m层位裂隙集中发育，顶板完整性降低，有效阻断了应力传递路径；巷道深部9m范围内围岩离层量显著大于浅部离层量，证实低位岩层垮落是动载扰动的主要诱因。基于上述研究结果，提出“静-动双源”致灾机制：即超前支承应力构成的静载环境，与低位岩层“裂隙发育-离层扩展-垮落触发”的动载扰动相互耦合，共同形成复合致灾条件。

针对相邻工作面相向回采过程中，邻域采空区互相漏风导致复合采空区煤自燃危险区域判定困难。本研究采用数值模拟与现场实测相结合的方式，研究相邻相向回采工作面相遇前、后复合采空区煤自燃危险区域的演化规律，分析煤柱孔隙率及工作面压差对煤自燃危险区域分布的影响。结果表明：两工作面相遇前，2201和2206工作面采空区最大氧化升温带宽度分别为39m和37m；两工作面相遇并相交后，随着煤柱孔隙率增大，2206采空区中部及回风侧氧化升温带宽度增加了66m，2201、2206采空区进风侧的自燃危险区域减小；负压差增大时，2201采空区氧化升温带宽度小幅增加，2206采空区回风侧和中部的氧化升温带最大宽度可达97m，负压差每增大一倍，危险区域面积增加48%。正压差增大时，2201采空区进风侧和中部氧化带宽度增加，2206采空区散热带和氧化带范围均呈扩大趋势，正压差每增加一倍，2201采空区进风侧氧化升温带宽度增加69%，2206采空区煤自燃危险区域面积扩大约1.2倍。

针对我国软硬复合煤层渗透性差异显著、常规压裂技术适应性差导致的煤层气抽采效率低等问题，以晋城矿区3号软硬煤复合层为对象，提出“地质-工程一体化”开发理念，创新研发套管外不固井水平井分段压裂技术。通过“油管+环空”双通道联合注入压裂工艺（排量8.0 ~9.0m³/min，加砂强度6~8m³/m），结合自主研发的扩张式封隔器（耐压70 MPa）、 防砂水力锚（抗拉强度>200kN）及大排量水力喷射-压裂联作工具，形成“射孔-压裂”联作模式，实现软硬煤层的分段均衡改造。现场试验表明，单井日产气量突破5000m³，软煤层产气贡献率提升至35%，抽采2a后瓦斯含量降幅达24.2%，施工成本降低10万元/段，效率提升30%。该技术有效解决了井壁失稳、煤粉堵塞等难题，显著提升了泄压体积与抽采效率，为煤矿瓦斯灾害防治、煤层气规模化开发及“双碳”目标下的绿色矿山建设提供了技术支撑。

针对厚硬顶板易诱发冲击地压问题，以胡家河矿厚硬顶板强冲击工作面为工程背景，综合采用理论分析、现场监测等研究方法，揭示了厚硬顶板诱冲机理，建立了厚硬顶板冲击启动的判据式，提出了井下定向长钻孔分段区域水力压裂技术，对比分析了压裂区域与未压裂区域微震时空响应变化规律，验证了区域压裂降载防冲效果。结果表明：工作面上覆厚硬顶板形成的“F型”悬顶结构作为动、静载荷的供给源头，为诱发冲击启动提供了路径；所提出的井下定向长钻孔分段区域水力压裂技术可弱化厚硬顶板，使其丧失诱发冲击启动的载荷条件，阻断冲击启动路径；压裂后微震事件的能量释放形式由“高能低频”转变为“高频低能”，未压裂区域以10²~10³J的微震事件为主，占比约为60.3%，压裂区域以能量小于10²J的微震事件为主，占比约为46.2%；压裂区域内微震日平均能量与每米释放能量均处于较低水平且变化稳定，采动集中影响范围远离工作面，降载防冲效果良好。

为解决特厚煤层坚硬顶板条件下临空巷道矿压显现强烈的问题，以济矿集团阳城煤矿4305 工作面为工程背景，提出了“爆破预裂-大直径钻孔”联合卸压技术。通过理论分析、数值模拟与现场监测相结合的方法，研究了不同联合卸压技术参数下巷道围岩位移与应力演化规律。结果表明：基于关键层理论，确定顶板爆破目标层为距煤层2.0m处的15.1m厚细砂岩和37.6m处的10.6m厚细砂岩，预裂高度分别为17.1m和48.2m；采空区侧爆破角度为83°与87°，实体煤侧爆破角度为38°与66°。利用FLAC^3D软件分析了不同卸压参数下巷道围岩位移与应力变化，最优方案确定为采用Φ250mm×30m钻孔按3m间距布置，并结合差异化爆破角度，可使巷道顶板最大位移降至3.55cm，垂直应力峰值控制在0.3MPa，形成了“深浅协同、分层破断”的立体卸压体系。现场通过对比卸压区与未卸压区巷道围岩变形数据表明，联合卸压技术显著减少了巷道顶底板及两帮的移近量。该技术有效提升了临空巷道围岩稳定性，为特厚煤层坚硬顶板条件下冲击灾害防控提供了理论依据与工程应用支持。

为了减少现有测风求阻算法中设备的调控次数，实现巷道等效风险的实时在线计算，首先，根据矿井通风系统的实际情况，分析了阻力变化的类型及其关键特征，确立了基于阻变的测风求阻算法设计思路的可行性；其次，设计了基于最小顶点覆盖理论的节点压力传感器布设算法，并证明了通风网络可以划分为线型子网和星型子网；然后，以通风子网为基本单元，配合巷道的实时风量，提出了基于阻变的实时在线测风求阻理论；最后，以寺河煤矿部分区域的通风系统为例开展了模拟实验。结果表明，所提理论和算法可以将单条巷道的等效风险的相对误差绝对值控制在5%左右，所有巷道的等效风险的平均绝对误差为0.1468%，有效减少了设备的调控次数，提高了巷道等效风险计算的实时性。

为了掌握深部开采煤层卸压钻孔的裂隙漏风特性和煤自燃防治的重点区域，结合生产现场实际情况，理论分析了卸压钻孔裂隙漏风影响范围，通过SF6示踪气体法测试了卸压钻孔间和巷帮竖向裂隙贯通情况，计算了卸压钻孔间裂隙和竖向裂隙的漏风速率，提出了针对性的煤自燃防控方法。结果表明：卸压钻孔内外压差为11.84~20.51Pa，为氧气从巷道向钻孔裂隙区渗流扩散提供驱动力，是导致漏风供氧的关键因素。钻孔周边的竖向裂隙与钻孔内存在贯通漏风现象，钻孔间漏风方向与巷道风流一致，释放点下风侧平均漏风速率为0.0041~0.0166 m/s。针对卸压钻孔裂隙漏风特性，提出了“两堵一注”封孔方法减少钻孔与巷道的直接漏风量、分段注凝胶隔离钻孔间漏风通道、巷帮喷浆阻断竖向裂隙漏风的综合煤自燃防控方法， 钻孔内氧气浓度长时间保持在0.87%~6.71%，有效阻断了漏风微循环，达到了煤自燃防治的效果。

为系统评估煤矿采掘系统智能化改造的综合效益，文章从经济、安全与环境三个维度出发，构建了智能化改造综合效益影响因素评价指标体系，并采用层次分析法确定指标权重。在此基础上，运用流率基本入树建模法建立系统动力学模型，通过标准化处理消除多效益指标间的量纲差异，结合神东矿区某矿实际改造数据验证模型。进一步借助因果链追踪与敏感性分析识别智能化改造对综合效益的作用路径，采用蒙特卡洛模拟量化其影响程度，并引入正交试验法评估系统鲁棒性。研究结果表明：智能化改造通过经济、安全与环境三条关键路径显著提升采掘系统综合效益;即使在基础失误率、煤炭价格与吨煤能耗等因素波动下，其综合效益仍优于未改造系统，且随改造程度加深，效益增长趋势更为显著，体现出良好的鲁棒性。

针对现有矿井巷道场强预测模型存在建模复杂、预测精度低、泛化性差的问题，文章提出一种基于CNNSE的矿井巷道路径损耗预测模型。通过研究矿井电磁波传播的因素，选择天线频率、巷道壁粗糙度和湿度等作为模型的输入参数，以路径损耗作为输出，精确预测巷道中的路径损耗。模型结合Squeeze-and-Excitation（SE）模块和多尺度空洞卷积技术，增强对复杂环境下电磁波传播特征的捕捉能力，提升了对关键特征的关注。采用投影梯度下降（PGD）对抗训练策略，提高模型的泛化能力，使模型在矿井环境中保持较高的鲁棒性和预测精度。实验结果表明，该模型的平均绝对预测误差为0.7485，相关系数达0.9957，有效提高预测精度与泛化能力。

为解决贵州矿区广泛分布的半煤岩巷道在采动应力下易发生非对称大变形的问题，以盘江矿区典型半煤岩巷道为工程背景，基于数字图像相关技术（DIC），开展不同煤岩分界面倾角、高度比及强度比条件下无锚煤岩组合体的单轴压缩试验，同步获取宏观力学响应与全场变形数据。结果表明：DIC应变场演化清晰呈现“煤体应变集中→煤体主破裂→应力转移→岩体滞后破坏”的分时破裂全过程；分界面倾角增大通过增强界面剪切滑移分量，促使破裂模式由煤体压溃主导逐渐转向界面滑移主导；煤岩高度比通过调控煤体在结构中的主导性与岩体约束效应，影响分时破裂的时序特征与破坏剧烈程度，其中1∶1高度比是分时破裂序列最为典型的临界构型；煤岩强度比是驱动分时破裂的本质因素，其差异越大，分时破裂序列越显著、时间差越明显。

高应力松软煤层水力化增透技术工艺存在煤泥和水锁效应，产生的新裂隙易快速闭合，导致瓦斯治理效率低下。针对上述问题, 基于无水化裂切技术，研究了定向膨胀裂切时松软煤体的损伤和裂隙发育规律。设计相似模拟实验分析不同裂切、导向孔的布置方式对裂隙发育的影响，并与数值模拟相互印证。分析裂切孔与导向孔相距30、50、80cm情况下优势裂隙的延展情况，结合应力影响区域与塑性分布图分析裂切过程中的四个阶段，研究裂隙发育规律与膨胀应力影响区域关系。研究结果表明：优势裂隙在裂切孔与导向孔连线上产生并发育，多孔裂切效果优于单孔裂切；导向孔与裂切孔孔距50cm时裂隙发育与延伸范围最好；裂切孔在30MPa膨胀压力下，影响区域半径为1.6m，优势裂隙最大发育长度1.5m；当导向孔布置在最大裂切半径的75%~85%长度处，裂切裂隙发育及抽采效果更好。研究成果为松软煤体增透提供了新方案。

采用水力压裂技术处理煤矿坚硬顶板岩层，能够缩短工作来压步距、降低来压强度，有助于降低冲击灾害事故风险。为了探索水力压裂过程中裂缝的扩展规律，通过数值模拟方法研究了不同注水压力、排量、地应力及围岩抗拉强度等因素对裂缝演化的影响。结果表明，在压裂过程中，裂缝初期沿最大主应力方向形成，随着注入流体的持续作用，裂缝逐渐向多方向扩展，形成复杂的裂缝网络结构。较高的注水压力、适中的排量和较大的地应力差有助于裂缝的快速扩展。此外，抗拉强度对裂缝扩展也具有显著影响，抗拉强度较低时裂缝呈现单一方向扩展，随着抗拉强度的增加, 裂缝的扩展方向呈现多样性。

针对选煤厂脱粉筛分和重介质分选环节中工艺参数（如脱粉量与分选密度）人工调整效率低下，导致产品质量波动大的问题，提出了一种基于多目标鲸鱼优化算法（WOA）的煤炭分选过程智能决策与协同控制方法。该方法创新性地扩展WOA为多变量优化框架，构建复合适应度函数平衡灰分偏差、精煤产率及工艺约束，实现参数自动化调整。以山西晋城某选煤厂为例，结合历史数据和浮沉试验，建立灰分-产率预测模型。实验结果表明，与人工调整相比，WOA将平均灰分偏差（实际灰分与目标灰分的平均偏差）从1.5%降至0.85%，精煤产率从38.82%提升至41.73%，发热量合格率从56.0%提高至85.0%，显著减少质量过剩情况并基本消除不合格产品。与粒子群优化（PSO）相比，WOA在灰分偏差、末煤产率和发热量合格率等方面表现出明显优势；同时通过后续生产数据验证了方法的泛化能力。该方法为选煤工艺智能化提供理论与实践参考，证明了WOA在多变量、非线性工业问题中的有效性与鲁棒性。

为提升资源型城市的风险防控能力，构建适用于贵州省煤炭供需协调背景下的区域安全评价体系，从供应能力、储备体系、运输销售渠道、政府保障措施4个维度选取13项评价指标，采用层次分析法（AHP）与熵权法（EWM）组合赋权模型确定指标综合权重与主控因素，构建以“多维指标选取-组合权重计算-空间分区-措施应对”为逻辑框架的煤炭供需安全性评价模型，并结合K-Means聚类算法揭示从毕节市（点）到贵州省（面）的安全性空间分布特征。研究结果表明：毕节市影响煤炭供需安全的主控因素为煤炭探明储量、煤炭生产水平和铁路发运量，权重占比分别为20.68%、15.36%和11.24%；该市“大供应、小需求”的产业结构与清洁能源消费占比提升显著降低了煤炭依赖度，整体供需安全性较高。基于各市（州）综合评分，将贵州省划分为较安全、一般安全、预警三类安全区域，并提出针对性保障措施，可为西南地区资源型城市煤炭供需安全评估提供参考。

充填开采作为减缓采场矿压、岩层运动和地表沉陷程度的有效手段。针对充填开采岩层移动特征与8种典型覆岩载荷形式，建立了六柱式充填液压支架顶梁的平衡方程，充填液压支架的工作状态。为探究六柱充填液压支架底座的疲劳特性，建立了液压支架整体和底座的受力理论模型，基于有限元法对底座进行了强度分析，获得了底座危险工况下的应力集中位置及应力值。根据强度分析结果，通过Fatigue Tool对底座进行疲劳寿命、疲劳损伤、安全系数和疲劳敏感性分析。结果表明：底座在扭转工况下存在多处应力集中，应力集中处疲劳寿命较短、损伤较大且安全系数较小，极易出现疲劳破坏。研究结果为提高充填液压支架使用寿命提供理论参考，从而降低顶板工作面的冲击地压风险以及提升充填开采效率。

压实股钢丝绳相较于普通钢丝绳有更高的断破力以及更长的使用寿命，而逐渐应用于深井提升系统中。文章基于Costello钢丝绳理论研究了压实钢丝绳与普通钢丝绳的刚度特性，并在此基础上基于第一类拉格朗日方程构建了多绳摩擦提升系统的动力学模型。数值计算结果表明：普通钢丝绳与压实股钢丝绳在系统运行过程中所受拉力一样，但普通钢丝绳的最大振幅比压实股钢丝绳最大振幅大50%左右，压实股钢丝绳无论是静扭矩还是动扭矩均比普通绳要小，二者大约相差10倍。压实股钢丝绳相较于普通捻制钢丝绳有更好的抗扭转力学特性，应用于超千米立井提升系统中有绝对优势。