煤炭工程杂志

煤炭工程杂志2026年第1期

• 煤矿智能常态化理论体系与顶层架构研究

  李　瑞,王高伟,王忠强

  针对煤矿智能化建设中存在的常态化运行管理机制缺失、系统效能未达预期、技术生态不健全等关键问题，旨在构建一套系统化的煤矿智能常态化理论体系与顶层架构。通过引入“管理一体化、系统智能化、运行持续化、评估标准化”的综合理念，融合“智能技术+管理”双轮驱动模式，设计了涵盖业务逻辑、技术体系、数据架构与评价管理的煤矿智能常态化顶层架构。研究明确了该架构中业务管控、AI协作、安全保障与评价管理四大体系的协同关系，阐述了基于PaaS云底座、智能运维AI引擎及全生命周期数据架构的技术实现路径，并提出了以成熟度模型为核心的闭环评价管理流程。结果表明，该顶层架构能够为煤矿智能系统实现长期稳定、自适应优化的常态化运行提供理论指引与方法支撑，有助于推动煤矿生产向安全、高效、绿色、智能的可持续模式转型。

• 水文地质复杂矿井无巷配水排水泵房设计

  陈进朝

  针对矿井井下传统排水泵房存在结构复杂、施工难度大、施工周期长、作业环境恶劣等缺点，提出无巷配水排水泵房的设计理念和设计方案。该方案采用通长布置的吸水井代替传统的配水巷、配水井、吸水井和吸水井壁龛，具有设计结构简单、施工机械化程度高、劳动强度低、建设工期短、后期运行维护简单等特点。与传统方案相比，无巷配水排水泵房设计方案能够使排水泵房施工工期缩短1.5个月，概算投资减少71.1万元，降低了9.7%。该方案在煤矿和非煤矿山具有普遍的实用性和可推广性。

• 基于AHP-FBS-TRIZ 的矿井避难硐室设计研究

  关凯元,孟宪宇,耿林松,靳月鑫,白　千

  针对矿井突发事故应急避难需求，旨在设计一款具备快速响应、灵活部署能力的可移动式避难硐室。通过整合层次分析法（AHP）、功能—行为—结构模型（FBS）与发明问题解决理论（TRIZ），构建了一套系统化、创新驱动的设计方法。首先运用AHP识别并量化矿工应急需求，确定关键功能指标；继而通过FBS模型实现从功能到结构的映射，明确设计路径；最后借助TRIZ工具解决设计矛盾，提升方案创新性与可靠性。基于该方法完成了避难硐室装置设计，并利用人机工效学分析软件Jack进行数字仿真验证。结果表明，所提出的AHP-FBS-TRIZ集成设计模式能有效引导设计重点，显著提升装置的设计效率与综合性能，为实现可靠、高效、快速的矿井应急避险提供了可行方案，对提高矿难救援效率具有实际意义。

• 基于Transformer的多任务协同监控架构研究

  牛云鹏,索智文,王惠伟,屈　波,周超逸,张丽芳

  煤矿智能管控面临动态响应滞后和多源数据割裂的挑战，针对传统模型难以捕捉井下瞬态异常和协同分析多模态数据的问题。文章提出基于Transformer的多任务自适应架构（MTATransformer），通过跨模态特征融合与共享编码器，统一建模设备振动、瓦斯浓度等数据，实现开采环境的多尺度动态感知，解决对开采环境的动态监控与风险超前预警问题。实验表明，在轴承故障检测任务中，该模型准确率达93.5%，误报率（FAR）为2.0%，响应时间在5ms内，较传统模型有较大提升；瓦斯浓度预测NRMSE为7.83%，预测区间覆盖概率（PICP）达91.7%，超前预警时效可达6h。MTA-Transformer为矿山智能化建设提供了可落地的模式。

• 含煤废水油-浊协同处理及资源化工艺优化

  包　宇,李一龙,才振刚

  针对含煤废水传统处理工艺中存在的固液分离效率低、化学药剂依赖性高及再生水回用率不足等问题，以选煤厂废水为研究对象，创新构建碳化硅陶瓷膜分离系统，通过表面改性及动态过滤方式强化陶瓷膜界面吸附-筛分协同作用机制，优化关键参数及工艺流程，耦合在线气水脉冲反冲技术，实现高效短流程废水资源化。工程实践表明：在进水COD、浊度、油类物质含量较大波动的工况下，系统稳定实现主要污染物SS、石油类、COD去除率大于97.5%，再生水回用率提升至97.6%，吨水运行成本降低61.8%。研究针对废水特点，提出基于陶瓷膜技术的高效短流程处理工艺，为废水资源化及工业近零排放提供新的技术路径。

• 薄基岩松散含水砂层“驱水固砂”注浆治理技术及应用

  吴燕军,杜博涛,史永理

  为解决煤层顶板薄基岩区松散层溃水溃砂这一重大矿井水害难题，系统剖析了灾害发生的水砂物源、运移通道、动力源及容纳空间四大必要条件。据此提出“驱水固砂”注浆治理技术，其核心是通过高压注浆重构松散层水动力场，形成纵向延伸、横向交错的“根系骨架”空间网络结构，实现松散砂层水分驱替与地层稳定性强化的双重治理效果。基于该治理理念，针对性地确立了不同水文地质条件下的钻探选型标准与核心参数，厘清了平推式、中心开花式、盖顶式、锁边式四种注浆模式的适配条件，以及配套注浆材料、压力、用量等关键参数。五沟煤矿现场工程应用表明，注浆治理后第四含水层砂层最大单位涌水量降至0.000474L/（s·m），检查孔注浆压力较治理前提升15.3%~57%；通过串浆返水特征、浆液扩散距离监测及钻孔取芯结果等多维度数据，充分印证了“根系骨架”浆液扩散网络的有效形成，显著降低了水砂溃涌灾害风险，为煤层薄基岩区松散层水害防治提供了集理念、技术、参数于一体的系统性解决方案。

• 迎采对掘巷道分区破坏演化机理与卸压-顶帮底联动控制技术研究

  任　强,曹　闯,谢正正,武文君,杨　勇,向喜伟

  为解决迎采对掘巷道多重叠加应力扰动而产生大变形的问题，以红一煤矿1150403工作面回风巷为工程背景，结合钻孔窥视与数值模拟，对试验巷道采动影响下的四种分区破坏特征进行了系统研究。研究表明：强采动应力、软岩赋存、支护结构不合理等是巷道产生分区破坏的关键因素。因此，提出了“切顶应力调控+分区治理+注浆重构+多级协同加固”的巷道控制策略，形成了卸压-顶帮底联动控制技术。模拟与现场监测表明：直切顶卸压-顶帮底联动控制方案降低了巷道应力峰值10.29%以上，减少了应力集中面积54.25%以上，顶底板和两帮移进量分别减少了79.2%和53.8%，显著提升了围岩控制效果。

• 浅埋强风化条件下综采工作面破碎顶板改性控制技术研究

  刘国庆,梁　明,武　岗,胡浩东,王　强,乔一洋,梁　顺

  针对浅埋强风化破碎顶板条件和沟谷地貌耦合作用下的顶板管理难题，以冯家塔煤矿3209 浅埋工作面过强风化区顶板管控为工程背景，采用现场实测、数值模拟、理论分析以及工业性试验方法，研究了3209工作面过浅埋风化区掘—采全周期围岩稳定性控制技术，评估了掘巷期间注浆锚索对顶板的补强支护效果，揭示了浅埋工作面在地表沟谷地形及顶板风化复合作用下的矿压显现机理。结果表明：在工作面回采期间运输巷顶板最大垂直应力达到2. 45MPa，顶板最大下沉量为248mm，塑性区最大发育范围约20m，顶板内裂隙以拉剪裂隙为主。冲沟地貌下工作面上方地表最大下沉量为1.76m，超前支承压力峰值为5.40MPa，应力集中系数达到1.8；工作面开采距离超过80m后，裂隙趋于稳定增长，并提出了工作面强风化、破碎顶板注浆“再造”的安全回采控制技术方案，现场实施效果表明：顶板注浆措施有效提升了围岩整体稳定性和抗变形能力，工作面回采期间仅局部出现了煤壁片帮、端面漏冒情况，工作面整体顺利推进，且未出现压架情况；有效解决了工作面过浅埋风化区掘—采全周期的围岩控制问题。

• 特厚煤层综放末采阶段回撤通道围岩控制研究

  黄　凯

  为了解决特厚煤层综放工作面末采阶段停放顶煤和支护参数不合理导致的回撤通道撤架期间矿压显现严重的难题，采用现场调研，理论分析，数值模拟等手段对回撤通道合理位置、顶煤停放参数以及围岩控制措施展开研究，结果表明：末采阶段停放顶煤可以显著减弱工作面矿压显现强度，基本顶断裂线位于采空区上方形成的覆岩结构对回撤通道围岩稳定最有利；合理的停放距离为20m，可以保证采空区的有效充填以及基本顶的及时断裂卸压；回撤通道分区锚杆索非对称支护系统（支护方案Ⅵ）实现了回撤通道煤壁和顶板预应力场的联通，达到了基于强弱支护需求差异化原则针对性控制回撤通道围岩的目的；现场实践表明合理停放距离搭配科学支护后的回撤通道围岩控制效果显著，减少了煤炭资源的浪费以及遗煤自燃发火的安全隐患。

• 混凝土充填沿空留巷分区支护技术研究

  宋官林,梁文勖

  针对混凝土巷旁充填沿空留巷围岩控制问题，通过实验室试验的方法测试了不同养护龄期条件下混凝土充填体的单轴抗压强度，获得了混凝土强度-养护龄期关系曲线及其峰值抗压强度；通过钻孔窥视的方法获得了巷道不同位置围岩松动破坏范围，基于此确定了沿空留巷顶板锚索长度不小于4.90m、两帮不小于3.70m；通过数值模拟的方法获得了工作面超前采动影响范围及不同位置围岩的扰动影响程度，确定了超前加强支护的合理距离为不小于19.08m。基于此，提出了混凝土巷旁充填沿空留巷围岩分区域非对称控制技术方案，通过充填体内部围岩压力、顶板离层、围岩移近量等指标分析了分区非对称控制技术的可行性，验证了研究成果的合理性。

• 沟谷区房柱式采空区下浅埋煤层开采矿压显现规律研究

  邓雨培,胡佰玉,崔　博,姜大鹏,张坤铭,潘卫东

  神府矿区地表沟壑交错纵横、高差大, 在开采扰动和地表形态共同作用下，工作面过沟谷区域时矿压显现规律复杂，同时上部煤层采用房柱式开采，遗留煤柱对下煤层开采的顶板稳定性造成一定影响。针对此问题，以郭家湾煤矿51208工作面为工程背景，综合运用理论分析、数值模拟和现场监测等方法，研究沟谷地形下工作面过房柱式采空区的矿压显现规律。结果表明：沟谷区房柱式煤柱应力向坡顶延伸段增大，最大影响位置向坡中段偏移呈现“坡上增大、坡底减小，台阶分布、向心偏移”的特点；沟谷地形主导下层工作面矿压显现，实体煤下开采对比房柱式采空区下开采工作面顶板应力差值仅为1%；现场监测矿压显现规律与模拟应力特征相似，坡底区域周期来压步距约7.45m，上坡段周期来压步距为9.54~11.74 m，坡顶及稳定回采段平均周期来压步距为10.0m，整体矿压呈现“坡底短并小、坡中乱且大、坡顶稳而广”的分区特征和“初期单侧集中、中期异步波动、后期全域稳定”的规律。

• 基于"载荷三带"理论的掘进工作面冲击地压防治技术研究

  孔　贺,谭花文,谭国龙,田国庆,张泽辉

  针对大采深、断层构造与采空区侧向应力耦合作用下掘进工作面冲击地压防治的难题，采用理论分析、现场实测与工程反演相结合的方法，系统探究掘进工作面矿压显现规律，提出“钻-爆结合+反向掘进+定点补强支护”的冲击地压综合防治措施，实现了耦合高应力集中区的安全掘进。研究结果表明：基于“载荷三带”理论估算,掘进工作面最大静载荷为45.67MPa，采空区侧向支承压力峰值距采空区60m；微震监测数据显示，微震事件主要集中在顶底板30m范围内，其中煤层顶板30m范围内微震事件能量占比40%、频次占比38%，该层位范围主要为煤层顶板23.6m处13.4m厚的中砂岩，可为以关键层为导向的断顶施工参数优化提供依据；微震数据反演结果表明，在距3下101采空区55~80m处存在应力积聚，与载荷三带理论计算的60m峰值位置基本吻合。

• 特厚急倾斜综放面采空区煤自燃分级预警体系构建与应用

  吴　军,潘　博,汪　强,王冰山,曹　琛,邓仕杰

  采空区内煤自燃隐患的监测与预警，是预防煤自燃火灾的关键前置环节，也是当前矿井火灾防控领域亟待突破的核心技术难题。为解决赤城煤矿5-2煤层1502-2特厚急倾斜综放工作面回采期间的煤自燃监测预警难题，采用煤自燃程序升温实验，系统揭示了测试煤样在不同温度下自燃氧化过程中，CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等气体浓度随煤温的演化规律。结合现场实测数据, 经指标优选确定了CO、C2H4为煤自燃预测核心指标气体，同时选取Δφ(CO) /Δφ(O2)、φ(C2H4)/φ(C2H6)作为关键预警指标，构建了“灰、蓝、黄、橙、红”五级分级预警体系，并明确了各等级对应的现场预警阈值，形成适配该类工作面的煤自燃分级预警技术体系。该体系在5-2煤层1502-2综放工作面成功应用，实现了煤自燃隐患的早期预警，有效提升了矿井煤自燃火灾防控技术水平，为工作面安全高效回采提供了可靠保障。

• 大倾角负煤柱采空区煤自燃危险区域判定与防控技术研究

  王　雨,魏高明

  为解决大倾角煤层开采中，巷道负煤柱布置虽能有效规避冲击地压，但易与周边采空区形成漏风通道，进而诱发煤自燃灾害的问题，以华丰煤矿412W工作面为研究对象，系统分析大倾角负煤柱工作面开采特征及采空区煤自燃风险隐患，采用现场观测与数值模拟相结合的方法，探究采空区温度场、压力场与气体浓度场的多物理场耦合规律，精准划分自燃危险区域，最终提出适配大倾角负煤柱开采条件的采空区自燃防控技术方案。结果表明：大倾角负煤柱采空区进、回风侧存在显著压差，漏风通道发育，与相邻采空区连通后进一步扩大漏风范围；主要漏风区域集中于412W工作面支架间及回风隅角，后部采空区向该工作面漏风量约146. 56m3/min，411W采空区向412W工作面上平巷漏风量约78.76m3/min。基于上述研究，构建高位钻孔灌注复合凝胶与采空区循环注氮的协同防控技术体系，通过隔氧封堵与惰化降温双重作用，有效遏制了采空区煤自燃隐患，为大倾角负煤柱工作面安全开采提供技术支撑。

• 基于WOA-模糊PID的带式输送机开关磁阻半直驱系统多电机协同控制

  李　冲,王小龙,鲍久圣,马传明,阴　妍,刘　鹏,张　磊,王　雷

  针对传统带式输送机多电机驱动系统传动效率低、同步性差及新兴开关磁阻电机（SRM）低速转矩脉动等问题，提出了一种基于鲸鱼算法（WOA）优化模糊PID与改进偏差耦合的多电机协同控制策略。首先，设计了一种“SRM+内置式行星齿轮减速机构”一体式开关磁阻半直驱多电机系统；其次，针对带式输送机多点驱动需求，提出了一种基于WOA优化模糊PID 的直接瞬时转矩控制方法，通过动态调整PID参数提升SRM的动态响应与抗扰能力，仿真结果表明：相较于传统PID与模糊PID控制，WOA优化策略在空载工况下转速超调降低至0.33%，启动电流降低20%；针对多电机协同控制需求，引入同步补偿系数与加速度补偿机制，设计了改进偏差耦合控制结构，仿真显示三台电机最大转速差由4r/min降至3r/min；最后，利用带式输送机双滚筒三电机半直驱试验平台开展验证性试验，得出植入新型控制策略的驱动系统在空载与带载试验中三台电机之间的最大转速差分别为3.8r/min与3.4r/min，验证了所设计策略的同步控制效果。

• 急倾斜水平分段联合开采围岩破坏特征及应力传递规律研究

  伍永平,茹笑辉,解盘石,王红伟,王立伟,杜玉乾,闫壮壮,田程阳,王乐辰,王正富

  急倾斜煤层群水平分段开采过程中，多分段采动导致顶板运移与应力演化复杂。为研究其破断特征与应力演化机制，以新疆天顺矿为工程背景，结合物理相似模拟与数值计算，研究了围岩非对称破坏特征及能量-应力协同机制。结果表明，采动应力场呈明显非对称偏转，沿倾向采空区顶板上下部形成应力集中区，中部为应力释放区，第三主应力逆向偏转，形成非对称应力包络拱。围岩破坏呈三阶段演化：一、二分段为初始稳定阶段，主应力偏转较小，围岩轻微垮落；三分段为临界失稳阶段，主应力偏转显著增大，微震能量和卸荷量均达峰值，承载拱突变失稳，高位岩层剧烈垮落；四、五分段为链式扩展阶段，卸荷范围扩大且微震频次增加，破坏范围随采深扩展。研究揭示顶板稳定性受开采工艺和主应力偏转的协同控制，分段高度为25m时顶板阶段性失稳，三分段为临界阈值。

• 工作面开采顶板突水溃砂机理及防控技术研究进展

  李晓欢,李宏杰,杜明泽

  煤矿顶板突水溃砂灾害机理复杂，且防控难度高。针对工作面开采时突水溃砂灾变征兆不明显、瞬时突涌量大、难以预测预报等问题，从水文地质条件、灾变机理、防控技术和监测预警等方面总结突水溃砂灾害研究进展。选取典型浅埋薄基岩采场、深埋弱胶结岩层采场、近松散层采场突水溃砂工程案例，分析典型突水溃砂水文地质条件及灾变特征，总结突水溃砂发生的基本条件，阐述不同沉积环境下突水溃砂灾变机理。突水溃砂受沉积环境和采动条件共同影响，沉积环境提供水砂来源与动力环境，采动决定水砂通道形成及突水溃砂启动条件。针对三种类型突水溃砂致灾模式，阐述了含水层改造、常规疏水降压、地面直通泄水孔和“预置导流管+扇形疏放水”等防控技术。在此基础上，结合井上下多物理场监测数据，构建“感知-预警-决策”智能化预警防控架构，形成工作面顶板突水溃砂动态监测-预警-防控技术体系，并指出突水溃砂防治的发展方向。

• 迎采动大断面巷道围岩破坏特征及影响因素分析

  闫德忠

  为解决迎采动压大高度巷道围岩控制难题，以寨崖底煤矿3924回风巷为研究背景，采用数值模拟方法分析了该巷道迎采掘巷动压影响范围、不同采掘阶段巷道围岩塑性区及最大剪切应变分布特征；基于巷帮煤体剪切滑块理论，构建了力学模型并推导巷帮煤体安全系数计算表达式，代入实际参数后系统分析了巷道稳定性影响因素，结合数值模拟与理论分析结果设计了迎采段围岩支护参数并开展现场工业试验。结果表明，受采动应力影响范围为采掘间距40~-60m，围岩塑性区与最大剪切应变分布范围高度吻合；巷帮肩角、底角为剪切破坏起始区域，受采掘叠加应力作用，迎采段煤柱帮形成X型剪切滑移带，将煤体分割为不稳定三角块，该三角块在动压与自重共同作用下滑移引发片帮，而动压是激活煤柱侧剪切滑移面的直接诱因；巷道高度与巷帮稳定性呈负相关，煤体强度、支护力与巷帮稳定性呈正相关。现场监测数据表明，实施该支护方案后，迎采段巷道围岩变形量较小，整体支护效果良好，可为同类条件巷道围岩控制提供参考。

• 三轴连续加载条件下红砂岩渗流特性试验研究

  张　顺,洛　锋,王金涛,王　鹏,王铁记,胡佳琦,徐振铭,黄政文

  为研究三轴连续加载条件下岩石应力场-渗流场耦合作用机制，开展了不同孔隙水压红砂岩渗流试验，分析流固耦合作用下红砂岩的力学响应和渗流特性，并采用颗粒流数值模拟与Fipy耦合方法进行试验验证和细观解释，揭示了流固耦合作用下岩石裂纹发育、扩展及渗流演化规律，阐明了有效围压对体积应变、细观破裂与渗流影响机制。结果表明：根据裂纹体积应变，将孔隙水压力作用下红砂岩全应力-渗透系数-应变曲线划分为4个阶段；在有效围压作用下，岩石试件上端有效围压的降低会促使力链断裂和微裂纹萌生，从而进一步增大渗流速度和渗流量，同时导致下端应力集中和裂纹局部化发育，最终诱发宏观破裂；孔隙和裂纹作为渗流的主要通道，渗流在应力作用下会因岩石内部新生孔隙和裂纹的生成而演化，同时由于不同区域的孔隙结构和裂纹分布存在非均匀性，导致渗透系数呈现空间差异性；在岩石破裂过程中渗流通道由分散的微观孔隙网络逐渐向集中的宏观破裂面转变，导致渗透性能显著增强，并在破裂面中形成了一个连续且相对稳定的渗流路径。

• 纯水液压支架供液管路压力损失仿真研究

  魏栋梁,杨文龙,周　锋,范春永,田　莹

  为使用纯水液压系统替代传统乳化液系统，分析了纯水液压系统具有的无污染、环保、成本低等优势。并利用AMEsim软件中管路各单元压力损失仿真模型的准确性和可靠性，以ZY29000/45/100D型支架液压系统建立了单进单回、双进双回和三进三回的供液管路布置形式仿真模型，分析了在乳化液和纯水介质下不同管路布置形式中的压力损失表现。结果表明：在实验模型条件下，纯水介质的沿程压力损失比乳化液介质管路低20%~30%，随着供液管路支路数量增加，纯水介质的压力损失优势更为显著，但需对平衡提升系统工作面稳定性和管路成本之间进行综合考量。

• 煤矿井下电能质量治理电流综合补偿方法研究

  郝思睿,布朋生

  为解决煤矿井下复杂工况下电能质量较差的问题，针对异常电流的检测及补偿方法进行研究。详细分析了各型二阶广义积分器的结构原理及功能特点，实现电流的精准跟踪及高效滤波。进一步提出了一种电流综合补偿方法，基于二阶广义积分器结构实现基频滤波，利用对称分量法提取电流正序分量，利用瞬时功率理论提取电流有功成分，进而统一获取负载电流中的基频正序有功分量，将实际负载电流与该分量的差值作为需要补偿分量的总和，实现电流的综合检测及补偿。基于Simulink平台对多种非理想负载情况下的补偿效果进行仿真实验，验证了理论分析的准确性，结果表明该方法可实现无功、谐波以及不平衡等异常电流的综合性检测及补偿，在煤矿井下复杂工况的电能质量治理中具有可行性。

• 基于cBert-GCN 的煤矿“ 三违” 数据短文本分类

  吴徐燕,杨超宇

  针对煤矿“三违”文本分类数据存在专业性强、语义易混淆、样本比例失衡3种问题，提出cBert-GCN煤矿“三违”文本分类模型。考虑到存在除专业领域信息外，煤矿“三违”文本数据简短，同时具有上下文关联紧密以及固有二义性，引入拼音、字形向量以增强表达煤矿“三违”文本数据。文章将GCN用于煤矿“三违”文本分类中，构建文本共现图以捕获文本中的结构信息和依赖关系，采用中文预训练模型和图卷积神经网络结合的方式进行特征学习，融合字符级和词级，设置二者权重以实现对煤矿“三违”数据的准确分类。结果表明“cBert-GCN模型在训练样本上的准确率高于其他模型达到97.03%，且在测试样本中准确率达到93.17%，具备良好泛化能力。因此，cBert-GCN模型在煤矿“三违”文本数据方面具有比较明显的应用优势。

• 半干旱煤矿区蓝绿空间构建

  武书军,谢松岩,张　锁,王　林,赵　剑,潘　慧,胡炳南,白国良,陈永福

  新街台格庙矿区位于毛乌素沙地东北缘，受气候变化与人类活动双重影响，区域水资源短缺、生态承载力已接近上限，而大量煤矿排水却难以有效利用。针对上述问题，分析了水资源均衡配置在半干旱区蓝绿空间融合的重要性，结合区域地质历史环境变迁、自然地理现状和矿区开发沉陷预期，提出了区域蓝绿空间构建的基本框架。同时，通过遥感影像分析、年鉴统计数据等综合研究，系统分析了区域沙地-湖泊-草原景观格局下的蓝绿空间要素及属性特征，并重点围绕矿井水量质特征及其综合利用潜力，提出了区域蓝绿空间供需平衡和生态系统稳定提升的蓝绿协同融合策略及空间格局分区优化建议，以期逐步实现自然资源保护利用、城乡人居环境质量提升和区域生态格局安全稳定，从而探索形成矿地融合发展的半干旱煤矿区生态综合治理和资源综合利用新模式。

• 模糊控制技术在矿物加工中的应用研究进展

  陈　岩,孙玉金,董宪姝,弓佩文

  随着矿物加工行业向智能化与高效化转型，模糊控制技术凭借其对非线性、多变量及不确定性系统的优越处理能力，成为该领域技术升级的核心研究方向。为了掌握模糊控制技术在矿物加工行业的应用研究进展，重点分析了其在磨矿分级、浮选、重介分选等关键工艺中的实践成效。研究表明，多变量模糊控制系统通过解耦建模、“双输入单输出”设计及模糊神经网络等方法，有效缓解了变量间耦合问题；与神经网络的结合（如模糊“前馈-反馈”策略、模糊神经网络控制器）显著提升了控制精度与鲁棒性；复合控制技术（如模糊PID、PLC 集成）则优化了系统的自适应性，解决了传统工业控制参数固化、滞后性强等瓶颈。此外，智能算法（如加权WM算法、案例推理结合RBF网络）在模糊规则提取中的应用，以及变论域控制、滑动窗口、APSO 算法等技术对系统稳定性的改进，进一步加强了模糊控制的工程适用性。未来，模糊控制系统将与浮选、重选、磁选等矿物加工过程全流程协同，助力矿物加工行业的智能化、高效化发展。

• 不同连接形式冻结管承载力及变形对比研究

  王锦恒,王　彬,张子浩,梁秀玲

  为提升人工冻结法的安全性与可靠性，通过对比不同规格及低温条件下的外衬与内衬焊接构造冻结管的力学性能差异，明确其承载能力和变形特性对工程选型的影响。采用内衬与外衬两种不同焊接方式的冻结管，分别选取Φ140mm×5mm+Φ140mm×6mm、Φ140mm×6mm+Φ140mm×6mm、Φ140mm×5mm+Φ140mm×5mm三种规格，在模拟低温环境中系统测试其轴向承载力和挠度变形特性，结果显示：在相同尺寸和实验条件的对比下，外衬构造冻结管的平均承载力明显低于内衬构造管，但其挠度值更高。这表明焊接构造形式对冻结管力学性能具有直接影响，内衬构造抗压性能更优，而外衬构造则具有更强的变形适应性能。采用曲率检验法对两种不同焊接方式的冻结管进行安全评估，结果表明两种焊接方式的冻结管均满足安全规范要求。

• 泥化煤泥压滤脱水过程滤饼“夹心”颗粒-水分分布特性研究

  王景洲,马晓敏,樊玉萍,董宪姝,陈茹霞,张　辰

  为了解决板框压滤机煤泥脱水的“滤饼夹心”问题，采用自主设计的板框压滤试验机和数值模拟方法，研究了当前设备条件下的最优入料条件；滤饼的形成过程、滤液浓度、脱水速度、滤饼粒度和水分分布情况；滤室内颗粒相与液相迁移规律，以及滤室厚度对滤饼内部水分分布的影响，探究滤饼生长规律及其“夹心”现象成因。结果表明：存在临界入料压力和最优入料浓度。在最优参数下，压滤时长为8min，滤饼平均含水量为23.44%。滤饼的形成过程可分为基底积累、结构成型及内部填充三个阶段；板框压滤过程中滤饼“夹心”主要出现在滤饼中心偏上区域，为滤饼最后形成且滤液最难排出的位置；滤饼粒度分布不均，粗颗粒主要集中于滤饼底部和中心层，而细颗粒则集中于中上区和表层，泥化煤泥中高岭土和蒙脱石对滤饼结构孔隙的填充，进一步阻碍了中心层滤液的排出，是导致滤饼“夹心”现象的重要原因。模拟结果显示：在最佳参数下，颗粒和液相运移顺畅，中心区域滤液能完全排出，有效避免“夹心”现象；当滤室厚度增加到38mm后，“夹心”开始出现并从滤饼入料层向中心移动，中心区域液相体积分数升高，水分滞留显著。

• 煤矿防爆车辆油-电双动力并行驱动关键技术研究

  赵海兴

  为了促使煤矿防爆车辆实现节能减排，依据柴油机易启动、持续工作性能好和电动机无尾气污染且噪声小的优点，研发了油-电双动力并行驱动技术，将柴油机和电动机设计为分时工作模式。文章阐述了防爆柴油机驱动和直流架线电动并行驱动的关键技术包括：车载集电装置、高压直流电驱动系统设计、防爆柴油机与液力机械传动系统的匹配、防爆电动机与动力换挡变速箱及驱动桥的匹配、车辆实时监测系统设计；介绍了防爆柴油机驱动和交流电缆电动并行驱动的关键技术包括：车载集成式自动卷缆装置、高压交流电驱动系统设计、防爆柴油机与液压泵及马达的匹配、防爆电动机与液压泵及马达的匹配。试验表明，采用防爆柴油机和直流架线电动运输车并行驱动的能耗比值约6∶1，且后者可减少辅助运输设备保有量及三分之一的作业人员；采用防爆柴油机和交流电缆电动单臂锚杆钻车并行驱动的能耗可降低约20%，且后者尾气排放减少三分之一、设备作业的振动和噪音降低50%。

• 煤矿井下自动钻机可拆卸式主动钻杆研制及应用

  蒋　威,张溟晨,史书翰,王清峰,闫保永,万　园

  针对传统整体式主动钻杆存在的装拆复杂、更换效率低、磨损后需整体更换以及更换成本高的技术问题，研制了一种可拆卸式主动钻杆。通过深入剖析可拆卸式主动钻杆的基本需求，提出了分体式结构设计的技术解决方案，并提供了一种确定螺纹锁固剂最优填充量的方法；通过对螺纹锁固剂失效参数进行数值模拟，探明了施加扭矩、最大接触压力以及最大接触扭矩三者之间的影响关系，得到了螺纹锁固剂失效的施加扭矩值，为减少实验测试次数和降低实验成本提供了数据参考；最后，开展了可拆卸式主动钻杆的实验测试、实钻实验和井下试验。井下试验结果表明：该主动钻杆在打钻过程中连续、稳定，无脱扣、卡扣、变形断裂等不安全现象的发生，且满足井下应用的适用性、安全性、强度以及稳定性要求；磨损部件可实现单一更换，无需整体性更换，且装拆方便、更换高效，能够有效降低更换成本和时间。