顶板突水严重影响着煤矿的安全生产，分析了海天煤业3618上分层工作面含水层和隔水层的特征，考虑渗流场的影响，建立以岩石孔隙率和损伤因子为自变量的损伤-渗流耦合模型，并通过FLAC~(3D)建立深埋厚煤层开采流固耦合计算模型，分析采空区覆岩塑性区、渗流场随工作面推进的演化规律。结果表明，随着工作面不断推进，塑性区和渗流场的分布形态由梯形转变为马鞍形；当工作面达到充分采动时，垮落带、裂隙带的最大高度分别为24 m、113 m;现场监测发现矿井涌水量不受地表降雨影响，50 m厚的砂质页岩被裂隙带连通。
为了解决矿用加水机械臂动力学参数辨识精度问题，提出了一种改进的ISSA算法对动力学参数进行辨识。在改进的ISSA算法过程中，改进Logistic映射函数，以生成多样化变量种群，提高辨识种群的多样性与适应性；调用动态比例调整函数，实现对种群的全面辨识；改进搜索位置更新策略，提高算法的收敛精度；引入Tent扰动和柯西扰动函数，增强对辨识种群的适应性。经机械臂动力学辨识实验，获得了不同关节的激励轨迹、关节力矩、算法收敛图以及算法结果。结果表明，改进后的ISSA算法在准确性、收敛速度等方面性能明显优于传统的SSA算法，为动力学参数辨识问题提供了一种新的解决思路。
倾斜煤层覆岩垮落与运移特征显著不同于近水平和缓倾斜煤层。尤其多水源补给条件煤层，揭示其覆岩“裂隙场-应力场-渗流场”演化规律对于矿井防治水工作至关重要。故以王家山煤矿西二202工作面为背景，开展倾斜煤层长壁综放采场“裂隙场-应力场-渗流场”演化规律研究。得到以下主要结论，覆岩裂隙发育高度随着工作面推进距离增加，先增大，达到峰值后基本保持不变，沿采场倾斜方向裂隙发育高度呈现“上部>中部>下部”。垂直应力沿工作面倾向呈非对称性分布，顶板应力释放区向工作面中上部区域偏移，底板应力释放区向工作面中下部区域偏移。随着推进度增加，工作面裂隙向顶底板扩展，形成导水通道，顶底板水体向采空区方向渗流，顶底板孔隙压力出现负值，且随着工作面的推进向采空区深部发展。最终，针对不同水源类型制定了防治水措施。为倾斜多水源补给煤层安全开采提供了借鉴，具有一定的理论和实践意义。
为解决深埋高应力巷道支护问题，以水峪煤矿81103巷道为工程背景，分析了原支护方案下巷道变形破坏特征，结合地质条件和原支护方案对巷道变形破坏特征进行了评价，通过数值试验分析了动、静荷载作用下U型钢支架和钢管混凝土支架的承载性能。试验结果表明，在侧压力系数相同的情况下，钢管混凝土支架的应力约为U型钢支架的一半，变形减少30%～40%。
随着经济的发展和城市化进程的加快，采空区的土地利用成为一些城市的重要研究课题。为充分利用土地资源，一些新建项目的选址在采空塌陷区，但是由于非正规开采，无地质、采矿资料可供参考，往往使小窑采空区分布范围、开采规模、厚度及地下水位埋深等无法确定。近些年，物探技术快速发展，针对采空区的勘查方法也越来越多样化，因此需要采用多种物探相结合并辅以钻探验证等多种勘察手段相结合的综合勘查。采用高密度电阻率法、浅层地震反射波法联合物探并辅以钻探验证对山东枣庄某一建设项目开展勘查研究及应用，查明采空区的特征。2种方法相互补充、相互验证，有效识别了小煤窑采空区异常形态，圈定了采空区位置，说明了这种联合勘探方法的有效性。
基于煤体力学性质，实践应用了新型采煤掘进机，建立了新型采矿方法—内切外剥法。通过建立力学模型，并利用柱模型和梁模型说明内切外剥法的工作机理。力学模型表明，拉应力比压应力引起更大的挠度，挠度与开采宽度呈二次关系。为了解同煤大唐塔山煤矿的矿压显现规律，提高开采效率，采用UDEC数值模拟方法对二盘区8203工作面的稳定性进行了分析。数值结果表明，8203工作面内切缝宽度为0.8m,外剥落宽度为0.4 m时为最优参数。现场试验结果表明，内切外剥法的回收率在90%以上，比传统方法提高了20%。
为防治孟村煤矿废弃巷道遗煤自燃等安全问题，矿区决定利用井下掘进矸石分阶段充填巷道的方式进行废弃巷道矸石流态化充填，在规模化处理煤矸石的同时密闭废弃巷道，达到充填减灾的目的。为保证充填效果、降低充填成本、提高充填效果，决定进行矸石流态化充填料浆配比研究，通过孟村煤矿所取矸石进行级配分析，研究浓度、粉煤灰掺量、减水剂掺量对矸石流态化料浆的流变特性影响，确定料浆矸石掺量、矸石粒径范围，以及外加剂掺量的最优组合，得出一种浓度为78%的可适用于孟村煤矿长距离管道输送的充填料浆配方以及该配方通过提高煤矸石掺量，增大料浆浓度，以提升固废处理能力，降低外加剂使用量，从而节约充填成本。
针对普通预注工艺通过多钻孔方式弥补碱性吸收液与煤层内硫化氢充分接触，造成的工作面硫化氢治理效率低、成本高等问题，采用高压预注硫化氢吸收液吸收煤层中的硫化氢，将硫化氢吸收液通过高压注水打孔注入煤层中，通过理论分析及现场试验，对高家堡煤矿厚煤层最佳封孔长度进行研究。研究结果表明，封孔长度的增加会直接影响封孔材料所能承受的最大注水压力。封孔长度少于9 m时，封孔材料所能承受的最大注水压力与封孔长度呈正比；大于9 m后，封孔长度的增加对提高封孔材料最大承水压力没有明显作用；采用胶囊膨胀式封孔器后，封孔效率提高远超70%,为工作面的安全生产提供保障。
顶板维护直接关系到工作面能否安全生产。围绕小保当煤矿112203工作面回撤巷道复合顶板破碎难题，通过理论分析、数值模拟、现场实测的方法研究了大采高工作面复合顶板变形破碎机理以及破碎复合顶板注浆煤岩体扩散规律。结果表明，工作面顶板破坏分为重新压实区、端面冒落区、裂隙贯通区、扰动区、未受扰动区，且复合顶板破碎冒落与煤壁片帮失稳相互作用影响；浆液扩散半径与煤岩体渗透系数及注浆压力呈正相关关系，存在合理的注浆压力使注浆加固达到最佳的经济技术效果。基于此，提出了112203工作面回撤巷道破碎复合顶板注浆加固方案，顶板破碎及下沉得到了有效控制，为相似条件下的综采工作面复合顶板控制提供了有效借鉴。
为确定山西和顺正邦神磊煤业1502工作面区段煤柱合理留设宽度，采用理论计算、数值模拟及现场实践等方法研究了不同煤柱宽度下的围岩应力演化规律和塑性区破坏情况，并提出巷道围岩支护措施。结果表明，通过理论计算得出区段煤柱合理宽度范围为8.6～10.1 m,建立数值计算模型，从围岩塑性破坏区、垂直应力及位移量进行综合分析，最终确定合理的煤柱宽度为10 m并采用锚杆、锚索加钢丝网支护的方式来进行支护。经现场实践，得到巷道顶板锚杆、锚索最大受力分别为83 kN、122 kN;巷道围岩顶底板及两帮围岩具体最大位移量分别达到45 mm、110 mm,围岩变形量较小，可保证安全生产。