针对露天煤矿半连续工艺成本高、设备协同性差等问题，本文开展轮斗连续采煤工艺的优化研究。基于可采煤量等参数完成轮斗挖掘机及配套设备的计算选型，研究轮斗连续工艺的工作模式与开拓运输系统布置，揭示轮斗台阶与下部水平的耦合关系，构建煤层优选模型定量分析工艺应用效益，提出分级投入的流程方案。以红沙泉一号露天煤矿为例开展验证，结果表明：优化后B₄煤层单套工艺应用年节省成本6240.56万元，B′₂+B₃+B₄煤层组合应用后年节省成本提升至15966.98万元，单位成本降幅达23%~35%；通过设计“三采一移”与“两采一移”循环作业模式，结合确定的端帮带式输送机分级移设策略，年有效作业时间提升至4842h，设备空转率较原工艺降低21%。该研究成果可为高寒地区露天煤矿轮斗连续工艺实现“安全-经济-高效”协同优化提供理论参考。

高效、智能、安全是未来智能采矿可持续发展的核心方向。本研究提出一种基于“设备感知—原始数据—传输—平台”四层协同架构的带式输送机智能管理系统，构建了覆盖设备感知、数据处理、在线监测、故障诊断与智能决策的全链条智能化闭环框架。设备感知层通过多传感器获取异构数据；原始数据层利用网络模型对数据进行处理、融合与压缩；传输层依托工业以太网和5G等技术实现数据的实时传输与远程监测；平台层则借助闭环网络、相关算法及专家系统完成故障预警与智能决策。基于该架构，本文详细阐述了其组成、原理与功能，可实现复杂工况下的设备监测与保护，保障运输系统安全高效运行，提升煤矿智能化水平，减少安全事故的发生及其带来的损失。

为解决煤炭工业生产操作区容许振动标准不统一的问题，在系统分析煤炭工业建筑主要振源振动特性的基础上，运用1/3倍频程分析法和振动计权分析法，结合振动强度、频率、方向和暴露时间等参数，构建了以暴露界限、疲劳-工效降低界限和舒适性降低界限为核心的分级振动控制评价标准。研究结果表明：采用容许振动计权加速度级作为振动控制标准偏于保守，更有利于劳动保护。

以鄂尔多斯矿区正南正北向通廊式职工公寓为研究对象，针对严寒C区气候特征，通过能耗模拟量化分析浅色系、深色系及分向颜色真石漆外墙饰面对建筑节能减碳的影响。研究基于建筑实际参数（6层框架结构，体型系数0.17，各向窗墙比0.28~0.32），分春夏秋冬四季及全年周期，对比不同外墙颜色的采暖、制冷能耗差异。为验证模型准确性，将模拟结果与同类建筑运行数据、严寒C区能耗设计指标进行交叉对比；同时开展太阳辐射强度、室外温度波动的敏感性分析，明确颜色方案的节能稳定性。结果表明：深色系在冬季可降低采暖能耗（黑色较白色节能15.19%），浅色系在夏季显著减少制冷能耗（白色较黑色节能27.48%）；全年综合来看，中灰色外墙节能效果最优，较白色基准节能1.95%，对应减碳量4551kgCO₂。分向颜色方案1（南向中灰+东西向浅灰+北向深灰）全年节能率达6.53%，碳排放减少29742 kgCO₂。敏感性分析显示，深色系对太阳辐射波动更敏感，浅色系在室外温度升高时节能优势更显著，分向方案在气候参数波动下稳定性最优。研究为严寒C区矿区建筑外墙颜色的节能减碳策略提供了量化依据和实践参考。

针对王坡煤业3206孤岛工作面巷道在回采期间强采动应力、围岩难以控制的实际工程难题，综合运用工程地质分析、覆岩结构理论、现场测试、数值模拟及现场工业性试验等方法。基于对工作面覆岩结构运动规律的分析，揭示了其围岩变形的核心机理在于高位坚硬顶板的悬臂效应与侧向采空区应力传递的耦合作用；通过现场测试，确定了以区段煤柱上方40m处砂岩交互层为目标的定向长水平孔水力压裂关键层位。数值模拟结果表明：实施区域压裂后, 巷道煤柱侧应力峰值由38MPa显著降低至20MPa；顶板下沉、底鼓及两帮移近量降幅分别达46.7%、61.0%和49.8%~52.1%；围岩塑性区面积由116.3m²缩小至69m²，缩减40.7%；关键层垂直平均应力由20.8MPa降至16.9MPa，应力分布趋于平缓。现场工程应用监测数据验证了该技术的有效性：工作面周期来压平均步距由17m减小至11.6m，降幅32.2%；平均动载系数由1.75降至1.42；巷道顶板下沉、底鼓及两帮移近量平均降幅分别为58.8%、47.9%与51.2%，围岩变形速率最大降低87.36%；支架工作阻力分布向低阻区间显著转移。研究表明，通过针对高位关键层实施定向水力压裂以切断侧向应力传递路径，可显著改善高应力孤岛工作面巷道的围岩稳定性。

软岩巷道的稳定控制已成为制约我国众多新老矿井纵深发展的关键问题之一。针对新上海庙矿区软岩煤巷支护技术难题，通过现场调查和数值模拟阐明了软岩巷道围岩变形特征，揭示了巷道底鼓大变形机理，采用极限平衡原理构建了巷道底板围岩力学模型和分析方法，提出了底板微型桩新型支护设计方法，并开展了支护参数的优化研究。结果表明：巷道底板岩层在地下水作用下强度显著降低，叠加工作面回采高应力，致使巷道在高应力强度比作用下围岩渐进破坏，其自承载能力发生下降并超过支护控制能力，产生挤压剪切形成滑剪破坏，最终发生大尺度底鼓变形。采用巷道底板微型桩新型支护方式能够显著降低底鼓围岩不平衡推力，提高底板围岩的稳定性；底鼓围岩不平衡推力越大，微型桩受力和所需配筋面积呈线性增大；微型桩直径越大，其受力和所需面积呈幂函数减小特征。研究结果得到现场工业试验验证，可为上海庙矿区及软岩煤矿围岩变形控制提供理论和技术参考。

为防治厚硬关键层破断诱发的冲击地压灾害，基于关键层理论与弹性力学分析，揭示了主、亚关键层破断能量释放及传导致灾机制，明确了关键层积聚的弯曲弹性能与岩层厚度平方及抗拉强度2.5次方呈正相关，且破断能量向采掘空间传播后的剩余能量是决定冲击矿压风险的核心要素。以门克庆煤矿3101强矿压工作面为工程背景，采用FLAC^3D数值模拟与现场实测相结合的方法，探究了覆岩离层注浆防控机理，并优化了匹配工作面地质条件的注浆工艺参数。通过充填覆岩离层空间构建人工承载结构，重塑围岩应力场，可有效抑制厚硬关键层的破断运动。数值模拟结果表明，离层注浆可显著优化采场应力分布，使工作面煤体应力集中系数平均降低10%, 采空区中部应力峰值提升149%，有效缓解了围岩应力集中现象。现场微震监测数据显示，注浆后工作面10³J以上高能微震事件占比由16.98%降至3.72%，矿压显现强度大幅弱化，冲击风险显著降低。

针对桑树坪二号井3号煤层顶板破断距长、垮落困难引发的强矿压及冲击地压风险，本研究开发并应用了顶板定向长钻孔分段水力压裂卸压技术。基于水力压裂力学原理，建立了裂缝起裂与扩展的力学判据，揭示了高压流体在顶板岩层中形成贯穿性裂隙网络的演化规律。工程实践集中在3311工作面，设计并施工了覆盖大范围卸压区域的定向长钻孔，实施精细化分段压裂工艺。结合微震监测、巷道变形监测及矿压分析，系统验证了压裂效果。研究表明，该技术在顶板中构建复杂三维裂隙网络，显著降低顶板强度与应力集中，压裂影响区域内顶板悬顶跨度减小，巷道围岩应力得到缓解，顶板离层与巷道变形稳定，支架阻力下降，矿压显现强度与影响距离减小，实现了顶板能量可控释放与有序垮落，提升了工作面安全性。

针对厚硬顶板下冲击地压工作面高位顶板难以实现大范围卸压的问题，以大海则煤矿20101工作面为工程背景，采用理论分析、工程实例演算与现场监测相结合的方法，研究了井下定向长钻孔水力压裂的防冲机理，并评估了其压裂效果与防冲效能。结果表明：该技术可在厚硬顶板内形成网状裂隙，弱化岩层完整性、减小破断步距，同时促进采空区矸石充分垮落并支撑上覆岩层，有效降低煤岩体静、动载应力；施工压力与流量变化、疏水孔出水特征证实目标岩层裂隙充分发育并相互贯通，造缝效果良好。现场监测数据显示，压裂区微震事件总频次、总能量分别下降55.57%、67.87%，大能量微震事件显著减少；工作面周期来压步距与动载系数分别下降17.9%、27.1%，非周期来压阶段支架阻力基本稳定。研究证实井下定向长钻孔水力压裂可有效防控厚硬顶板诱发的冲击地压，可为同类矿井灾害治理提供参考。

冲击地压灾害严重影响煤矿安全高效生产，基于超高压水射流切割煤层卸压原理，提出了冲击地压煤层射流割缝防冲技术。首先分析了切割缝槽两侧的应力波强度，揭示了水射流在煤层内部切割缝槽的动载阻隔作用，切槽能够阻断煤岩层内动载传播路径，应力波透射进入切槽内部后波强大幅降低，从而降低冲击载荷对采掘空间的破坏；研究了割缝煤体沉降与支承力的关系，随着超高压水射流切割煤体并破坏其完整性，割缝煤体承压能力降低，从而改善煤层应力环境，实现割缝煤层的卸压减荷；分析了割缝塑性区宽度与冲击地压启动条件间关系，临近采掘空间割缝能延展巷道围岩塑性区宽度，水射流割缝对煤体具有增加冲击屏障作用。然后对采煤工作面及区段煤柱割缝区域煤体应力分布状态进行数值模拟分析，得出高压射流在煤层内部切割形成的切槽能有效缓解割缝区域内的应力集中状态，使高应力区向深部煤体转移。从应力卸压角度获得了煤层割缝合理化工艺参数，合理的割缝钻孔深度为20m、割缝钻孔间距3m。通过在胡家河煤矿综采放顶煤工作面进行超高压水射流割缝卸压防冲技术现场应用，100m回采里程范围内平均事件能量下降18%、单位进尺微震能37%、工作面地音趋势法评估需采取措施次数降低56%，表明超高压水力割缝技术能有效降低采掘工作面冲击地压发生危险，为煤矿冲击地压灾害治理提供了更多的技术手段。

为了提高工作面生产场景中关键目标对象，特别是小目标对象在工况条件下的自动检测识别准确率，提升智能监测效果，本文基于YOLOv8提出一种改进型的轻量化工作面目标对象自动检测算法模型。在算法模型网络中，首先使用C2f-Faster卷积模块替换C2f模块，通过结构轻量化与计算优化，降低模型复杂度，减少模型冗余计算和参数数量；其次，增加SimAM注意力机制，利用特征间的能量尺度作为特征注意力权重的分配因子，增强模型特征表征能力，以较小的计算开销提升模型对多尺度目标的检测精度，特别是对小目标对象的检测能力；同时，针对模型训练过程中CIoU损失函数损失项退化，无法反映真实宽度与高度回归状态的问题，提出了一种新的损失函数NIoU，增强反向传播过程中梯度对目标对象预测框宽高比误差的敏感度，从而提升目标对象检测精度与召回率。通过国内多个矿井工作面场景实际数据实验验证, 结果表明，与YOLOv8模型相比，本文算法模型参数量减少39.13%, 计算量下降39.90%，目标对象检测结果准确率提升1.8%，推理速度提高24%。最后，将本文提出的目标检测算法模型应用于工作面智能视频监控，效果良好，满足工程化应用的实时性与可靠性需求。

坚硬顶板特厚煤层开采过程中，第四系松散层常突发冒落型动力溃砂灾害，该类灾害具有突发性强、破坏力大的显著特点，但其形成动力机制尚不明确，严重制约矿井安全生产与灾害防治。为系统揭示其成灾机理，本文以不连沟煤矿F6204特厚煤层综放工作面为研究对象，综合采用现场调研、物理模拟、数值仿真与理论分析相结合的研究方法，对溃砂规律、演化过程及力学机制进行了多维度探讨。研究结果表明，第四系松散层冒落型动力溃砂在表现形式、物源特征及动力来源方面，与浅埋深非动力型溃砂存在本质差异。物理模拟与离散元数值仿真共同揭示了溃砂的演化规律，即：巨厚砾岩压力拱结构破断后，迅速形成贯通性溃砂通道；砂体颗粒在重力作用下相互挤压、流动，以大规模、瞬时性方式涌入下部离层空间，进而诱发地表突发性“V”型塌陷坑；该过程持续至砂体充分充填离层空间并达到新的力学平衡为止。最后，本文揭示了该类型动力溃砂的力学机制，指出复合关键层的瞬时破断失稳是溃砂的根本动力来源，其成灾过程可概括为“关键层破断—压力拱演化—溃砂通道形成—松散层流动充填”四个阶段。该研究可为坚硬顶板条件下特厚煤层安全开采及冒落型动力溃砂的有效防控提供借鉴与参考。

冲击地压频发对煤矿安全生产构成严重威胁，为实现该灾害的智能化分析处理与领域知识共享复用，本文提出构建基于本体的冲击地压预测与防治知识库。首先，在分析本体构建需求并对比现有方法的基础上，采用标准七步法构建领域本体；基于TextRank算法从文献中提取关键概念术语，明确概念间关联关系，进而利用Protégé软件完成知识库的构建；同时，以综合指数法和SWRL语言为基础建立推理规则；最后，以某煤矿为工程实例，通过规则推理确定冲击地压危险等级并生成适配的防治措施方案。结果表明：该知识库能够实现规则驱动的风险预测与防治推理，辅助事故致因分析与防治决策，为提升煤矿安全生产的智能化水平提供有力支撑。

为提高工作面直线度智能监测水平，围绕工作面直线度视觉监测展开系统研究。首先构建轻量化YOLOv8改进型语义分割模型，在有效减少模型参数量的情况下，实现采场视觉结构化实时动态划分，准确提取出液压支架底座、推杆等关键目标区域边缘特征；其次设计一种双参数视频图像畸变自矫正算法，无需外部参数标定，完成工作面监控视频图像畸变自矫正，获取矫正后的关键区域目标轮廓信息；最后建立视觉图像像素平面与三维物理空间的距离映射模型，进行相邻液压支架间错位距离与推溜行程视觉估算，并据此构建可视化直线度变化曲线，实现基于非接触视觉感知的工作面直线度智能监测。经过实验测试验证，轻量化YOLOv8改进型语义分割模型在参数量降低40%的情况下，实现采场视觉结构化实时动态划分，各目标区域平均分割准确率高于95%，单帧图像处理耗时为12.3ms；相邻液压支架间错位距离与推溜行程视觉估算误差小于5cm，满足工作面直线度智能监测工程化应用需求。

针对煤矿智能化开采中多源数据传输实时性差、断点续传机制缺失等问题，提出一种基于消息队列的分布式数据协同传输与存储方案。通过构建Kafka与RabbitMQ混合消息队列架构，实现数据发送与接收解耦，结合事件驱动非阻塞I/O模型与多路复用机制提升并发传输能力，并设计智能断点续传模块保障数据完整性。方案整体架构包含数据源、集控采集、数据传输和数据监测平台四层，通过OPC UA等工业协议统一采集设备数据，经加密处理后分发至Kafka主题，利用ClickHouse分布式集群实现PB级数据存储。试验数据表明，该方案在十余个典型工作面应用中，单月累计采集数据超10亿条且无丢失，数据传输延迟缩短至秒级，较传统方法效率提升显著，为煤矿集团矿群数据管控提供了可靠的技术支撑。

针对煤矿矿区巡检效率低、空域监管难、应急响应慢等痛点，本文提出一种基于5G-Advanced（5G-A）的低空智联网解决方案。系统阐述了5G-A低空智联网的“空地一体覆盖、通感融合、内生智能、高精度定位”四大核心能力，并以露天矿无人机巡检、低空飞行器监管、应急通信与运输调度为典型场景，结合矿区实测数据验证其可行性。结果表明：采用5G-A低空智联网后，无人机巡检效率提升8倍，安全告警时延降至秒级，定位精度达到厘米级。研究表明, 5G-A低空智联网可有效赋能煤矿“空-地-网”协同作业，为实现矿山安全、高效、绿色开采提供新的技术路径。

针对深部煤矿注浆改造地质条件日趋复杂、传统评价方法精细化不足的问题，以邱集煤矿11煤顶板四灰、五灰含水层注浆改造工程为背景，选取注浆终压、单位注浆量、单位吸水率、钻井液漏失量4项指标，采用层次分析法（AHP）与熵权改进CRITIC法实现主客观组合赋权，通过灰色关联分析法修正传统TOPSIS法判别缺陷，结合RSR秩和比分级理论，构建GRA-TOPSIS-RSR注浆效果综合评价模型。应用模型对54个注浆点进行评价，结果表明研究区大部分为达标区，中东部与西南部为优良区，中西部及边缘为相对薄弱区；模型拟合优度R²=0.962，与14个验证孔涌水量（不小于10m³/h）及裂隙填充率（大于85%）高度吻合。该模型融合主客观优势，显著提高了注浆效果评价的精细化程度与分区能力，工程适用性良好。

针对我国煤矿厚层坚硬顶板垮落性差、动载灾害突出，且煤层顶板尚无统一可压性评价体系、水力压裂层段优选缺乏量化标准的工程难题，以曹家滩煤矿122104工作面顶板砂岩为研究对象，综合开展X射线衍射矿物组分测试、常规三轴压缩试验、半圆盘三点弯曲断裂韧性试验，选取脆性矿物含量、脆性指数、断裂韧性、抗压强度、裂缝发育程度5项核心评价指标，通过参数归一化处理消除量纲差异，依托层次分析法计算各指标权重，构建适配浅埋煤层坚硬顶板的多因素可压性综合评价模型。研究结果表明：岩体脆性为影响顶板可压性的主控因素，指标权重表现为脆性矿物含量、脆性指数权重均为0.3，抗压强度、断裂韧性权重均为0.15，裂缝发育程度权重为0.1；基于指标边界阈值划分三级可压性评价标准，即高可压性最优压裂层段（FI≥0.53）、中等可压性备选层段（0.395<FI<0.53）、低可压性不适宜压裂层段（FI≤0.395）。模型应用结果显示，研究区37.5~42.0m层段为最优压裂改造层段，15~28.5m、44.5~50.0m层段可作为备选压裂层段，42~44.5m层段可压性较差，不建议开展压裂施工。该研究构建的评价模型针对性强、适配性高，可为坚硬顶板水力压裂层段优选、工艺参数优化及矿井动力灾害防控提供重要理论依据，也可为鄂尔多斯盆地同类条件矿井开采提供技术参考。

为降低煤矿粉尘污染，克服传统化学抑尘剂存在的生物降解性差、环境风险高等问题，本研究旨在开发一种基于天然生物质的高效环保型泡沫抑尘剂。该抑尘剂以大豆分离蛋白（SPI）与鼠李糖脂（RL）为主要活性组分，以海藻酸钠（SA）和氯化钠（NaCl）为助剂，通过复配实验优化配比确定最优制备工艺；采用旋转流变仪测定溶液黏度，罗氏泡沫仪测定发泡体积与泡沫半衰期，万能试验机测试固化层力学性能，依托自主搭建的模拟巷道装置评估抑尘效率；并结合傅里叶变换红外光谱（FTIR）与扫描电子显微镜（SEM），分析抑尘剂在煤尘表面的作用机制。结果表明：当SPI质量浓度为0.5%时，RL-SPI抑尘剂综合性能最佳，其溶液黏度为25.5mPa·s，发泡体积达820 mL，30min泡沫稳定性为96.34%；在煤尘表面形成的固化层抗压强度为0.52 MPa，在9m/s风速条件下，抑尘效率仍可维持在94.23%。FTIR分析显示，抑尘剂分子与煤尘之间形成了更强的氢键作用；SEM图像表明，煤尘颗粒被抑尘剂有效包裹，并桥接为连续整体。该RL-SPI复合泡沫抑尘剂兼具优异的抑尘性能与环境友好特性，为矿山粉尘治理提供了可行的绿色技术方案。

为系统评估煤炭自燃引发的安全风险，选取了具有代表性的不同变质程度煤样（不黏煤、弱黏煤和贫煤），采用程序升温实验方法，对其自燃特性进行了系统研究。通过实时监测气体产率、耗氧速率、放热强度等关键参数，并结合表观活化能分析，深入揭示了煤样在低温氧化过程中的热化学演化规律。在此基础上，重点研究了煤自燃的临界条件参数——最小浮煤厚度（h_min）、下限氧气体积分数（C_min）和上限漏风强度（Q_max）的温度依赖性。研究结果表明，低变质煤种具有更高的耗氧速率，且其氧化过程均呈现“稳定—缓慢增加—快速增加—趋缓”的典型特征；在160℃之前，低变质煤表现出更低的活化能和更强的放热能力，显示出更高的自燃倾向性；极限参数的演变规律显示，h_min和C_min与煤的变质程度正相关，Q_max则相反。本研究为煤矿火灾风险评估和精准预警提供了理论基础和数据支持。

针对传统水泥基堵漏风材料脆性大、易开裂、耐久性差等问题，本文提出以硅灰、偏高岭土和硅酸钠为核心组分，构建多元复合无机堵漏风材料体系。通过系统研究硅灰、偏高岭土和硅酸钠的掺量对材料黏附性、抗压强度、渗透性及自修复性能的影响，揭示了其协同增强机制。结果表明：硅灰掺量为6%、偏高岭土掺量为10%、硅酸钠掺量为3%时，材料综合性能最优，黏附量达22.63g，抗压强度显著提升，渗透率在养护25d后降至0.48×10^-2mD，表现出优异的堵漏风性能。自修复实验显示，适量掺量的硅灰和偏高岭土在碱激发条件下可形成C-S-H与N-A-S-H复合凝胶，协同钙矾石等膨胀性产物，实现对裂隙的有效填充与密封。研究为深部矿井高效、耐久型堵漏风材料的设计与应用提供了理论依据和技术支持。

针对郭屯煤矿煤柱在开挖屈服后易发生塑性流动的问题，揭示峰后循环加载条件下煤样的塑性变形规律及力学响应特征。开展不同围压及加载路径下煤样的循环加卸载试验，系统分析剪切屈服后煤样的轴向应力-应变响应特征；基于试验数据，利用机器学习方法的优秀泛化能力，构建描述煤样复杂塑性行为的本构模型，并设置动态弹性模量和损伤演化参数，以表征试验中煤样的前期压实与破坏过程。结果表明：随着围压的增大，煤样峰值强度从37.69MPa提升至68.36MPa，此外峰后的残余强度、塑性变形能力及整体抗变形能力均呈现增强趋势。循环加卸载阶段，应力-应变呈现明显滞回效应，第1至第3个滞回环面积逐次减小，累计衰减率达10.56%~68.45%，表明塑性耗散能逐渐降低；随围压由2MPa增至8MPa，总滞回环面积从0.051增大至0.153，塑性变形能力显著增强。基于试验数据，构建了机器学习本构模型，模型预测与试验结果的最大相对误差为5.97%，验证了模型的合理性。

针对煤矿井下灾害突发性强，传统静态避灾路径规划方法难以适配动态灾变环境的问题，本研究以三道沟煤矿智能通风系统为工程背景，提出一种基于多源数据融合的煤矿动态避灾路径实时生成技术。通过构建矿井通风网络拓扑模型，融合风速、温度等环境监测数据与人员定位信息等多源异构数据，建立动态更新的井下灾害演化模型；基于改进的Dijkstra算法，引入巷道通行影响系数与当量长度计算方法，实现对避灾路径的动态优化；开发与智能通风系统联动的实时解算模块，确保了避灾路径随灾害演变动态更新。工程应用表明，该技术可将路径规划响应时间缩短至30s以内；在火灾场景下，人员整体撤离效率提升40%以上，显著提升了矿井应急避灾的时效性与可靠性，为智能化煤矿建设提供了可行的动态避灾解决方案。

矿工不安全行为是煤矿事故的核心诱因，其风险后果因作业场景差异而显著不同，深入揭示不安全行为与事故类型对应的事故后果，对实现不安全行为的精细化管控具有重要意义。通过整理近年来全国2697起煤矿事故报告，提取了8类典型不安全行为与9种事故类型，构建了逻辑回归、随机森林和增强随机森林三种预测模型，对不安全行为和事故类型交互作用下的事故等级进行了预测评估。结果表明，增强随机森林模型在准确率、精准度、召回率、F1值、AUC五项指标中均表现最佳，对事故等级的整理正确识别率超过85%，综合预测性能最优。在72种不安全行为—事故类型组合中，“违反安全规程行为+水害事故”和“管理指挥与监督不当行为”以及“瓦斯事故”是最具代表性的高危组合，预测等级均为重大事故，表明煤矿事故风险呈现出由行为偏差与情境因素共同作用的复杂特征。进一步引入风险评价机制，对72种组合的事故预测结果进行量化排序，为煤矿企业开展不安全行为的分级预警和差异化防控提供了理论依据。

为实现对综采工作面煤岩颗粒的高效、安全采集与实时分析，本文设计了一种基于风力筛分原理的煤岩颗粒采样与分析一体化装置。该装置集成了负压风机、旋风分离器、压力传感器、平台控制系统、光学检测等取样、传输与分析模块。采用计算流体力学离散颗粒模型（CFD-DPM），以分离效率和总压降作为核心评价指标，模拟并优化颗粒在采样装置中的分离过程。结果表明：该装置可在保证负压密闭与防爆安全的前提下，实现煤岩颗粒的高效收集与分离，最大分离效率可达95%以上；通过CFD-DPM模拟分析获得的优化参数，有效提高了颗粒在旋风分离器中的分选能力，改善了颗粒输送路径的稳定性与连续性；集成传感模块与二维云台装置可在颗粒定量收集后，自动将物料输送至防爆密闭腔体，完成光谱快速分析，为煤岩智能识别提供了可行的动态反馈机制。综上所述，本文提出的煤岩颗粒采样与分析装置具备结构紧凑、安全可靠、适应性强等优点，为复杂矿区环境下煤岩颗粒识别难题提供了解决方案。

为了推进煤矿井下近钻头随钻测量技术研发，在分析煤矿井下特殊应用场景的基础上，对比了蓝牙、电磁波和声波信号传输的适用性，优选蓝牙传输近钻头数据，提出了跨螺杆钻具无线通信技术方案。研究了水中蓝牙无线信号传输特性，构建了无线通信仿真模型，获取了发射功率、传输介质和传输距离对蓝牙信号强度的影响规律。在完成整体方案设计和仿真分析优化的基础上，进行了结构、电路和程序开发，研制了跨螺杆钻具无线通信装置，开展了室内通水测试，供电、采集和发送等指令均正常，理论分析、仿真模拟和室内测试结果一致性较高，验证了信号传输特性分析合理可行。依托试验基地开展了地面实钻试验，试验进尺249m，实现了近钻头伽马、扭矩、振动等多种参数跨越螺杆钻具无线传输和双向交互通信，可为煤矿井下近钻头随钻测量技术研发提供关键技术支撑。