针对极近距离煤层下行开采时再生顶板稳定性影响下煤层安全高效开采的核心问题，研究再生顶板稳定性评价理论与方法，以保障矿井的安全生产。构建了涵盖再生顶板自身因素、地质环境因素和开采扰动因素3个准则层及岩性组合、压实胶结时间等8个指标的综合评价指标体系。提出了一种层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)-熵权组合赋权与逼近理想解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution, TOPSIS)相耦合的评价模型，通过组合赋权法均衡主客观权重以科学确定指标影响程度，利用TOPSIS法计算各评价对象的相对接近度，以此量化稳定性。基于ArcGIS平台采用反距离权重(Inverse Distance Weighting, IDW)法实现了再生顶板稳定性的空间可视化表达并提出分区管理对策。以胜利煤矿层间距极小(平均1.45 m)的14、15煤层为工程背景进行应用研究，分析方法的可操作性与科学性。结果表明：(1)岩性组合是影响再生顶板稳定性的主导因素，其权重高达0.543;(2)再生顶板稳定性可划分为4个等级，研究区15煤层再生顶板稳定区(Ⅰ级)和较稳定区(Ⅱ级)占比达80%,整体稳定性较好；不稳定区(Ⅲ级)与极不稳定区(Ⅳ级)主要分布于水文地质条件复杂、有少量断层、岩性组合差且胶结时间短的区域；(3)经相似回采工作面验证，模型评价结果与现场实际吻合度达80%。构建的评价模型与方法能有效实现对极近距离煤层再生顶板稳定性的评价与空间预测，研究结果可为类似条件下煤层安全开采提供理论依据和技术支持。

针对煤矿井下光照不足、遮挡频发和目标尺度偏小导致的安全帽检测漏检、误检及实时性下降问题，研究提出基于YOLOv5的改进模型HIC-YOLOv5。首先，在原始模型上增加高分辨率小目标检测头(Small Object Detection Head, SODH),以增强小目标特征提取能力；其次，在骨干网络与颈部网络之间引入通道特征融合模块(Channel Feature Fusion with Involution, CFFI),以缓解1×1降维造成的语义流失，强化跨通道信息交互，使更多关键信息传递至深层网络；最后，在骨干网络末端集成轻量级注意力机制(Convolutional Block Attention Module, CBAM),通过空间与通道双重加权突出安全帽区域特征。结果显示，在IoU为0.5的条件下，HIC-YOLOv5的mAP@50达88.33%,较基线YOLOv5提升4.73百分点，mAP@50:95提升至51.89%,P、R分别为90.81%、82.67%。在资源开销方面，参数量为8.4 MB,FLOPs为30.6 GB,推理速度为102帧/s。消融试验结果显示，3项改进具备协同增益，其中SODH对小目标召回提升最为显著。与YOLOv7、YOLOv8、YOLOv9、YOLOv11、YOLOv12对比，HIC-YOLOv5模型综合性能保持领先。HIC-YOLOv5在低照度、强遮挡与小目标密集的矿井安全帽检测场景中实现了更高的检测准确性与稳定性，并以中等计算量维持较好的实时性能，具备边缘部署可行性。

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。

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。

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。

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。

码头施工由于交叉作业多、临水作业多、施工环境恶劣等导致事故隐患层出不穷，且传统评价方法依赖专家经验，评估结果的主观性较强，因此优化风险评价模型对降低施工安全风险至关重要。基于系统理论过程分析法(Systems Theoretic Process Analysis, STPA)和后果逆向扩散法(Consequence Reverse Diffusion Method, CRDM)法，构建适用于码头施工安全风险评价的指标体系；运用序关系分析法(Order Relationship Analysis Method, G1)与改进CRITIC法(Improved Criteria Importance Through Intercriteria Correlation, ICRITIC)分别确定主客观权重；采用博弈论进行组合赋权，避免单一赋权方法的片面性；引入云模型理论将定性指标进行定量化表征，构建基于组合赋权-云模型的码头施工安全风险评价模型，并将该模型应用于Z码头施工实例。结果显示：该码头施工综合风险为“一般风险”,其中桩基工程施工、安全意识、水文条件、安全管理制度建设是影响该码头施工安全的4个主要基础指标，云数字特征期望值分别为44.80、63.20、46.10、42.20,评价结果与现场调研的实际情况相符，验证了方法的可靠性。

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%。