随着矿山安全智能化与绿色转型技术的加速推进，矿井运输系统的安全逐渐成为新质生产力体系中的核心要素。矿用架空乘人装置作为重要的人员运输设备，其安全运行能够有效保障人员生命安全和生产系统的高效协同。在矿用钢丝绳表面损伤检测任务中，针对传统人工目视法检测效率低、可靠性差、煤矿未经检查定期更换钢丝绳易造成资源浪费等问题，提出一种基于轻量化特征增强模型(GhostConv PPA BiFPN WIoUv3 YOLO,GPBW-YOLO)的钢丝绳表面损伤检测方法。首先，在Backbone部分引入GhostConv,通过去除冗余特征降低模型复杂度，提高特征提取效率；其次，将并行化补丁感知(Parallelized Patch-Aware Attention, PPA)注意力机制融入C3K2模块中，其中PPA注意力机制通过损伤区域的先验机制和对损伤特征的位置感知，有效提高了模型对损伤特征的关注度。再次，在Neck部分使用双向特征金字塔(Bidirectional Feature Pyramid Network, Bi FPN)机制进行多尺度特征融合，通过结合一种多尺度特征融合权重和跨越阶层式的融合方式，提高对不同尺度钢丝绳损伤特征的融合效率；最后，将WIoUv3作为模型的边界框损失函数，并引入一种动态梯度增益策略，该策略降低了高质量样本的竞争性和低质量样本的有害梯度，可在模型训练的过程中重点关注普通样本带来的梯度效益，进而提高模型在训练过程中的整体性能。试验结果显示，GPBW-YOLO模型mAP@0.5达到92.0%,帧率(Frames Per Second, FPS)达到119.0帧/s,较YOLOv11n分别提高了2.6百分点和8.4%;其参数量、计算量和模型存储量分别为1.9 MB、6.2 GB和4.2 MB,较YOLOv11n分别降低26.9%、1.6%和23.6%,满足对钢丝绳表面损伤检测的需求。研究为矿山智能运输体系建设提供了相关技术支撑，有助于推动矿山装备在智能化、安全化与绿色转型方向的发展。

为探究地下开采卸荷作用下深大塌陷坑边坡岩体断裂失稳的机理，揭示其断裂力学机制，构建了含后缘裂隙边坡崩塌的力学模型，并推导了卸荷作用下边坡后缘裂隙起裂、扩展及失稳破坏的力学判据。结合某矿山深大塌陷坑边坡断裂破坏的实际案例，计算了边坡岩体的起裂角、垂直临界高度、分支裂隙扩展长度及安全系数等关键参数。通过理论分析揭示了地下开采卸荷作用下边坡岩体的断裂失稳机制。采用离散元数值模拟方法，研究了边坡岩体断裂的细观演化特征，进一步阐明了开采深度控制的边坡岩体裂隙系统演化规律。结果表明，随着开采深度增加，坡体先经历后缘拉张裂隙与坡脚剪切裂隙协同发育阶段，形成贯通性主控裂隙，后在坡体后缘贯通性裂隙与临空面之间的岩体内部发育局部贯通性裂隙。坡体裂隙演化过程可划分为5个阶段：初始孕育、持续扩展、二次孕育、加速扩展和稳定增长。案例计算得到边坡安全系数为0.941(F_s<1),表明边坡处于失稳状态。理论计算结果与离散元数值模拟及现场地质灾害调查结果吻合良好，验证了力学模型的工程适用性。研究成果可为深大塌陷坑边坡稳定性评价与灾害防治提供理论依据。

为有效解决掘进工作面粉尘浓度过高问题，提出一种基于空气幕阻隔、喷雾降尘与负压集尘协同作用的吹吸耦合除尘系统。采用数值模拟与试验研究相结合的方法，通过建立掘进巷道与吹吸耦合除尘系统几何模型进行模拟计算，分析系统风流流场、速度切面及雾滴粒子运动轨迹的变化特性；最后通过流场观测试验和控尘试验，验证该系统的风流特性及降尘效率。结果表明，射流速度为30 m/s时，可形成有效的射流风幕，射流出口偏转角度为17°时流场卷吸效果、雾滴包裹裁割部和覆盖掘进壁面效果最优。基于数值模拟参数设置相似试验参数进行试验验证：流场观测试验结果表明，当射流出口偏转角度为17°时，风流卷吸效果最优；降尘试验结果表明，司机位置处的降尘效率最高为93.08%,可有效改善掘进工作面作业环境。

非煤矿山一般应用房柱法开采近水平薄及中厚矿体，不仅开采效率低、资源损失大，还常发生冒顶事故。为了提高资源利用率、开采效率及安全性，提出了基于切顶卸压理论的长壁后退采矿法，并探索切槽放顶位置等设计方法。借助结构力学，采用弹簧岩梁承载模型计算岩梁的极限破断跨度，进而推导出切槽放顶位置的设计方法；依据切顶卸压理论设计切槽放顶钻孔深度；利用数值模拟优选切槽放顶宽度，并分析切槽放顶前后顶板地压运移规律。结果表明：依据岩梁顶板破断跨度设计的切槽放顶位置有利于覆岩充分冒落并及时接顶；随切槽放顶宽度增大，松石接顶坝的承载能力增大，采空区高达3 m时优选的切槽放顶宽度为10 m;随着工作面沿走向推进，不切槽放顶时工作面的支承压力峰值、采空区覆岩受拉区最大厚度和最大拉应力均不断急剧增大，初次达到极限跨度，尤其切槽放顶后，工作面支承压力峰值、采空区覆岩最大拉应力不断变平缓，切槽放顶前后采空区覆岩受拉区最大厚度变化趋势不变；切槽放顶后除局部覆岩垂直下沉量比放顶前略微增大外，其余均小于放顶前，其中，初次切槽放顶时顶板上方78 m以上的覆岩最大位移小于放顶前，二次切槽放顶时顶板上方15.67 m以上的覆岩最大位移小于放顶前，且初次切槽放顶时80 m、二次切槽放顶时110 m以上覆岩下沉值都不足10 mm。

调研晋陕蒙地区30座煤矿，分析了该地区浅埋煤层群地质特征与低氧原因，以陕北矿区柠条塔煤矿为研究背景，建立了基于裂隙尺寸与压力周期变化的“三区”喘吸多元气体体积分数变化模型，揭示了采动多参变量对工作面低氧气体涌出量与采空区氧气体积分数整体趋势变化的影响机制。结果表明，采空区内氧气体积分数下降速度与正压差、漏风裂隙尺寸、漏风系数呈负相关，与负压差绝对值、温度、推进速度、临近采空区漏风量呈正相关，工作面低氧气体涌出流量上升速度与正压差、温度呈负相关，与负压差绝对值、漏风系数、推进速度、临近采空区漏风量呈正相关。研究结果对浅埋煤层群工作面低氧防治具有理论指导意义。

为了有效防控露天开采产生粉尘的扩散问题，降低粉尘扩散对作业人员健康与周边生态环境的威胁，有力支撑露天矿山绿色转型，首先，系统梳理了不同生产工序条件下粉尘差异化扩散特性方面的研究进展；然后，总结了露天开放环境中风流、湿度、温度等气象条件对粉尘扩散的作用；最后，基于当前研究的局限性，展望了露天粉尘扩散机理研究的发展趋势。结果表明：现场实测受环境扰动影响显著，实验室试验和数值模拟常因过度简化而难以真实反映实际工况；针对呼吸性粉尘的扩散动力学行为及多因素耦合机制的研究尚待深入。未来应致力于研发大尺度、高精度数值仿真平台，构建多参数协同的粉尘连续监测体系，发展基于人工智能的粉尘质量浓度预测与智能预警方法，探究气象与地形条件对呼吸性粉尘迁移的耦合作用机制。

煤炭作为我国的主体能源，其智能通风系统是安全生产的核心。针对矿井通风网络中风量感知信息冗余、解算初始风量分配不合理等导致网络解算效率低的问题，提出一种融合风量智能推演理论与传感器优化布设的协同框架。首先，基于通风网络拓扑约束与风量平衡定律，结合奇异值分解(Single Value Decomposition, SVD)强化树枝与余树弦风量的数学耦合关系，严格证明大型网络中独立回路数与分支总数之比趋近于1/3的规律，揭示仅需布设约33%分支的传感器即可实现全风网风量推演的理论可行性。其次，构建灵敏度双因子加权生成树模型，以分支自身灵敏度与被影响度的乘积定义边权，结合Kruskal算法确定高信息密度的余树弦分支集。再次，以利用平衡方程直接求解风量的分支数量最大化为优化目标，将余树弦分支集作为解空间，建立一种传感器布局优化模型。最后，设计DETMAX-Tabu混合优化算法，引入禁忌表动态存储高价值分支，突破传统算法局部收敛局限。案例验证表明，基于监测的推演风量可显著加速解算迭代收敛，在22分支的试验网络中，将安装8个传感器对应的推演风量作为初始风量，可使网络解算收敛迭代次数从1 062次减少到455次，共减少57.2%。研究成果为矿井通风实时调控提供了一套“传感器优化布置—风量智能推演—解算快速收敛”完整的技术路径，可助力智能通风系统动态响应能力提升。

为推动煤矿安全高质量发展，在科学界定煤矿安全领域新质生产力理论内涵的基础上，从新质科学技术、新质人才资源、新质产业形态和新质生产方式4个维度，构建了包含12个二级指标、39个三级指标的评价体系。采用熵权-逼近理想解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution, TOPSIS)、核密度估计、耦合协调度分析、障碍度模型，测度分析了陕西省2014—2023年煤矿安全新质生产力发展水平及其阻碍因素。结果表明：研究期内新质生产力发展水平呈现逐年稳步上升趋势，综合评价指数由0.232增长至0.721;核密度图主峰位置逐步右移、峰值先升后趋于平稳，整体发展水平不断提升，进入平缓的增长期；耦合协调度分析发现，各子系统实现更高水平耦合，由轻度失调向优质协调转变；障碍度分析表明，新兴及未来产业、技术转化应用、数字产业是制约新质生产力发展的关键阻碍因素，进而提出煤矿安全领域新质生产力发展框架，以期促进煤矿安全领域转型升级。

为了应对矿井火灾后人员逃生问题，提出了一种融合Logistics混沌映射、差分演化变异算子和非均匀高斯扰动策略的樽海鞘算法(Salp Swarm Algorithm, SSA),应用于机器人路径规划。对樽海鞘算法易陷入局部最优解、路径寻优能力有限和避障性能的固有不足等问题进行显著优化。为验证改进樽海鞘算法的优越性，选取樽海鞘算法、粒子群优化(Particle Swarm Optimization, PSO)算法及遗传算法(Genetic Algorithm, GA)三类经典算法作为对照组，在基于栅格地图构建的环境框架下，开展多智能体路径寻优模拟仿真试验。结果表明：在路径长度方面，改进樽海鞘算法最优长度较GA缩短8.6%,较PSO缩短22.7%,较SSA缩短13.3%;在路径求解稳定性方面，改进樽海鞘算法较GA性能提升50%,较PSO提升幅度达93%,比SSA算法提高了77%。

地震灾害严重威胁长距离天然气输送管道的安全运营，深入研究地震作用下管道的损伤机理，对于科学指导抗震设计与维护管理具有重要意义。通过建立管道地震响应的有限元模型，系统分析了地震入射方向、内压荷载及腐蚀缺陷对管道地震损伤行为的影响，并揭示了相应的破坏机制。结果表明：横向地震作用对管道最为不利，更易引发结构破坏；弯曲应力是导致管道地震损伤的主要因素，瞬时地震冲击作用下的失效模式以弯曲破坏为主；内压荷载会削弱管道耗散地震能量的能力，从而加剧地震损伤。此外，仅在地震荷载作用下，腐蚀缺陷对峰值应力的影响较为有限，但在内压与地震荷载共同作用下，腐蚀缺陷导致的材料损失会显著降低管道的抗震性能，且轴向腐蚀间的相互作用效应尤为突出。