为了查明杭来湾煤矿煤层上覆地下水的补给来源以及与含水系统的连通状况，本研究采集了矿区地表水、地下水和矿井水样品，利用水化学组成、氢氧同位素组成(δD和δ~(18)O)和放射性锶同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr),探讨了矿区不同水体之间的水力联系。结果表明，目前直罗组承压水是矿井水主要的补给源；矿区地表的田间洼地和池塘与萨拉乌苏组潜水对矿井水的贡献不显著；萨拉乌苏组潜水目前不是矿井水的直接充水水源。这些结果对煤矿探放水措施提供了重要科学支撑。
鉴于煤炭需求量的持续增长及浅部煤炭资源的日益枯竭，深部煤炭资源开采活动导致煤与瓦斯突出事故频发，为有效提升冲击地压灾害的防控效能，基于含瓦斯煤体的损伤演变机制，阐述了其应力和损伤过程中表现为先压密后破坏的过程。结果表明，断裂区域应减缓区域内煤体强度的下降，应力集中区应减弱挤压变形对前方区域煤体产生的作用力，构建分段函数形式的目标参数体系，能够根据不同情境评估超前钻探等预防措施的效果。研究成果对于指导局部防突措施的科学设计与合理布局具有重要价值，保障了煤矿开采的安全进行。
禾草沟煤矿5号煤层工作面巷道掘进过程中，频繁出现强矿压显现，导致顶板支护困难，严重影响采掘接替。为此，提出在503盘区实行上行开采的强矿压灾害治理方案，即首先回采下部较厚的3~(-2)煤层，以对上部5号煤层进行卸压，从而避免强矿压显现。采用FLAC~(3D)数值模拟软件，研究了3~(-2)煤层开采后上覆岩层的移动和变形规律，重点分析了采动后覆岩裂隙演化以及顶板卸压程度，据此评估上行开采可行性以及对强矿压灾害防治效果。研究结果表明，采用上行开采后3~(-2)煤层裂隙带高度最大为36.52 m,小于3~(-2)煤层与5号煤层的间距，满足上行开采技术要求；5号煤层处于3~(-2)煤层弯曲下沉带内，最大应力值仅为12.29 MPa,显著低于原岩应力，能够有效实现卸压。本研究为禾草沟煤矿503盘区上行开采提供了理论指导，为类似条件下的上行开采技术应用提供了科学依据。
为系统分析煤矿围岩控制领域整体概况，并为该围岩控制方向研究者把握该领域的研究前沿热点提供理论参考。通过中国知网数据库检索1994—2023年间收录的1 628篇关于围岩控制领域的文献，并对该领域的发文量、作者、研究机构及关键词进行可视化分析。结果表明，我国围岩控制领域发文量整体呈上升趋势，2023年发文量高达144篇；研究机构形成以中国矿业大学矿业工程学院、中国矿业大学(北京)能源与矿业学院、河南理工大学能源科学与工程学院、天地科技股份有限公司开采设计事业部为中心的4个合作网络；发文作者形成以何富连、柏建彪、王襄禹、何满潮、康红普为代表的研究合作网络；关键词聚类以及突显表明当下研究热点为围岩控制、数值模拟、巷道支护、沿空掘巷等。
在当前的能源行业中，煤炭作为一种重要的能源，在全球能源供应中占有不可替代的地位。随着环保要求的提升和生产效率的不断追求，煤炭供电系统的高效、安全运行直接关系到煤炭的生产安全，是保证开采过程中生产连续性的重要环节。此外，煤矿环境独特，存在粉尘、高温和高湿等特殊条件，对煤炭供电监测系统提出了更高的要求。而传统的煤炭供电监测系统存在布线复杂、通信距离受限和数据传输不稳定等缺点，故设计一种基于LoRa和ESP-NOW的煤炭供电监测系统，旨在提高煤炭供电监测系统的可靠性和覆盖范围。系统选择STM32微控制器作为主控芯片，利用LoRa组网技术，引入ESP-NOW协议，通过构建低功耗、远距离传输的无线传感网络，实现了对煤炭供电系统运行状态的实时监测。实验结果表明，该系统具有数据传输可靠性高、传输距离远和功耗低的显著优势，能够为煤矿安全生产提供有效的技术支持。
快速识别突水水源类型是矿井水害防治的关键环节。为实现对平顶山煤田矿井水源的准确识别，分别提取地表水、第四系孔隙水、石炭系灰岩岩溶水、二叠系砂岩水和寒武系灰岩岩溶水的水样，并选择关键判别指标Na~++K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、HCO~-_3进行分析。为避免模型因离群数据的干扰产生过拟合现象，利用箱型图准确地显示出数据的离散分布情况，并从数据中快速识别出20组异常值，对研究数据进行了清洗。将清洗后的数据以8∶2的比例划分为学习样本和测试样本，并将学习样本输入光梯度提升机(LightGBM)进行模型训练。利用树状结构帕森估计器(TPE)对LightGBM进行主要参数的优化，构建TPE-LightGBM模型。将LightGBM与TPE-LightGBM的结果对比可知，模型的精度提升了13.9%,表明TPE算法具有一定的有效性。为进一步验证模型的性能，将实验结果与随机搜索-多层感知机(RS-MLP)、遗传算法-极限梯度提升树(GA-XGBoost)模型进行比较。结果显示，TPE-LightGBM模型具有更高的精度和较低的泛化误差，这表明TPE-LightGBM在水源辨识中更具优势并且适用性较强。利用Gini系数对变量的贡献度进行量化，根据计算结果可知Ca~(2+)的贡献度最高，因此需要注意Ca~(2+)的浓度变化。综上所述，TPE-LightGBM具有较高的精确度和泛化能力，在水源识别问题上具有一定的指导意义。
在特厚煤层巷道掘进过程中，如何在临空巷道掘进过程中保证巷道围岩稳定，降低掘进扰动产生的冲击风险是一个亟待解决的关键问题。采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法，研究分析了临空巷道掘进过程中上覆岩层应力变化规律，提出了临空巷道掘进煤柱上覆岩层“应力重构”假设，分析了在3种应力状态下发生冲击的可能性；通过数值模拟，判断在不同煤柱尺寸下的巷道塑性区范围变化趋势。结果表明，特厚煤层临空巷道掘进过程中，二次掘进巷道应力值的升高是导致发生冲击的主要因素。通过数值模拟，当煤柱宽度大于等于30 m时，两侧的塑性区范围达到稳定，巷道两帮弹性能降到最低。采用应力监测和巷道三量监测进行效果检验，在煤柱宽度优化、“大直径+爆破卸压”“锚索+双网+大托盘”联合支护的基础上，最大应力值达到9 MPa,巷道围岩变形量均控制在巷道断面的10%以内，巷道掘进期间冲击地压防治效果显著，为后期冲击地压煤层临空掘进积累了经验。
针对某矿18503工作面上覆坚硬顶板不能及时跨落，造成的下工作面巷道顶底板及两帮突出问题，采用理论分析和现场实践结合的方式，提出了坚硬顶板深孔爆破切顶卸压技术及其配套施工工艺。分析了深孔爆破切顶卸压技术的工作原理，结合实际地层参数建立了FLAC~(3D)力学模型，分析得出了合适的深孔爆破切顶参数，炮孔沿18503巷道单排布置，切顶高度30 m,炮孔间距2 m,仰角90°。此外，解释了切顶卸压深孔爆破工艺，对巷道围岩变形量和炮孔内壁进行了观测与窥视，得出顶板内裂隙发育，巷道顶底板及两帮变形量趋于稳定，巷道顶板岩层间应力传递减弱，围岩变形得到有效控制。实际应用结果表明，该技术有效保障了下采区巷道围岩与支护结构的长期稳定，可以为类似条件下的巷道支护问题提供一定技术借鉴和参考。
奥陶系水严重影响司马煤矿下组煤安全开采。为保证下组煤的安全开采，通过地质特征研究和数值模拟试验，探讨了石炭系上统太原组中的岩性组合特征对煤层开采的影响以及奥陶系顶部碳酸岩作为相对隔水层的可行性，模拟了3号和15号煤层在不同采动条件下奥陶系岩溶水的导升高度。结果表明，3号煤层开采对奥陶系岩溶水影响有限，底板完整的隔水层有效阻止了突水的发生；然而，在开采15号煤层时，由于底板与奥陶系顶板间距较小，岩溶水在矿压与水压的共同作用下，存在底板突水灾害的风险。另外可以充分利用奥陶系顶部碳酸盐岩相对隔水层的作用，但需要对有缺陷的隔水层进行修复。本研究可为未来司马煤矿下组煤安全开采提供技术参考。
为提升选煤厂智能化管控水平，实现选煤厂工艺环节的自动化、数字化与智能化，构建基于工业互联网的选煤厂智能控制体系，搭建了基于选煤厂智能控制系统平台并开展生产应用实践。基于选煤厂智能控制系统设计目标，建立了基础网络、基础自动化和关键技术应用等内容的选煤厂智能控制系统，该系统基于工业互联网架构，能够实现选煤厂不同生产系统之间的数据共享融合、业务互联互通、统一协同管理等管控目标。选煤厂集控系统中，PLC控制器是选煤厂智能控制系统的核心部件，是选煤厂集控的中枢神经系统。因此保持洗选系统PLC控制器的可靠运行，是保障选煤厂安全生产的重要工作。