以金川镍矿二矿区深部双中段连续开采工程为背景，开展深部双中段开采盘区地压调控数值分析。通过对比5种地压调控技术方案下盘区最大不平衡力、应力及位移场分布情况，得出方案Ⅴ（盘区上下盘超前卸荷与梯形进路隔二采一）的地压调控效果最优，最大不平衡力极值最低（为1.20×10⁸ N），盘区顶部充填体最大主应力为负值，未显现拉应力；相比方案Ⅰ（盘区穿脉超前卸荷与矩形进路隔一采一），方案Ⅴ最小主应力平均极值增加0.11％，压应力极值增加1.56％，开采过程盘区顶板充填体倾斜变形最小。对深部双中段开采区域地压调控技术方案进行优化可知，“正阶梯型+凹型”技术方案应力波动及位移变形量均较小，地压调控效果较优。深部采矿工程应用及稳定性分析结果表明，采用地压调控技术优化方案后，矿区出矿量可满足矿区400万t/a生产能力要求；微震事件频数变化增幅较缓，微震事件较均匀发生，没有突然聚集发生的情况；1 000 m中段巷道破坏频次系数整体呈逐年减弱趋势，验证了深部双中段开采盘区地压调控技术方案的合理性。

锡铁山铅锌矿经多年开采遗留了大量高品位矿柱资源，亟需对顶底柱进行安全高效回采。对底柱以上充填体现场取样并进行强度测试发现，井下充填体强度无法满足底柱采场大面积揭露条件，需要留设护顶矿柱，结合试验结果提出三种技术可行的回采方案：分段空场嗣后充填与上向进路联合开采法、假顶+分段空场嗣后充填采矿法和预控顶+下向中深孔分段空场嗣后充填采矿法。对三种方案回采工艺优缺点和技术经济指标进行对比分析，最终确定采用分段空场嗣后充填与上向进路联合开采法。通过数值模拟方法确定了中深孔采场采用隔二采一的回采方式且由两边向中间回采，并在进路采场回采过程后退式抽采部分矿柱。现场应用结果表明，该方案在矿山顶底柱资源回采中的安全性与适应性较好，综合回采率达70％，实现了顶底柱资源的高效回收与利用。

大红山铜矿西矿段180 m水平以上矿体属缓倾斜中厚矿体，原采用点柱式上向水平分层充填法进行开采，但随着开采范围持续扩大，采区周边应力集中日益明显，待采区域采场在应力集中区和塑性区内，顶板安全风险不断增大。结合矿体的赋存特征和现场实际情况，开展了两种采矿方法过渡区的开采方案优化研究，优化后，在过渡区采用分段空场嗣后充填法回采，通过胶结充填构建过渡区的胶结矿柱。对两种采矿方法过渡区的采准工程布置进行分析和研究，研究结果表明：过渡区采用分段空场嗣后充填法开采，胶结充填形成的胶结矿柱具有良好支撑作用，采场顶板最大塑性区高度为7~8 m，充填回风巷的布置不受影响。应用效果表明，过渡区域采场整体上保持稳定，实现了该区域资源的安全高效回采。

为探究端壁粗糙度与矿石级配条件对无底柱分段崩落法放矿效果的影响，基于单分段单进路放矿模型，引入岩体结构面粗糙度系数（Joint Roughness Coefficient，JRC）对端壁粗糙度进行量化，开展了5种端壁粗糙度与2种矿石级配条件下的物理试验，系统分析了矿石回采率、贫化率、矿岩放出量的变化规律与放出体形态发育特征。结果表明，端壁粗糙度与矿石级配条件对矿石流动性具有显著影响，进而决定了回采率与贫化率的变化特征。随着矿石级配中细小颗粒占比降低和端壁粗糙度的减小，矿石回采率呈上升趋势；贫化率则随二者增大呈现先增大后减小再增大的变化趋势。当细小颗粒含量较低且JRC值为0时，矿石流动性最佳，回采率最高，为75.15％，贫化率最低，为32.09％。此外，降低矿石级配中细小颗粒占比和减小端壁粗糙度，可促进放出体横向轴长发育，抑制其高度发育，进而提升矿石回采量，优化整体放矿指标。

在地下矿山生产中常采用多放矿口出矿方式，而且在放矿过程中往往存在明显的结拱现象。为探究多口放矿对散体矿石结拱的影响，基于散体侧压力理论，采用散体颗粒流动侧压力测试系统，在单口、双口及三口放矿条件下开展了物理相似模拟试验，获得不同出矿方式和装填高度下的散体矿石侧压力分布规律，进而分析矿石结拱现象。研究结果表明，装填高度为75 cm时，三口放矿下矿石结拱现象较明显，且结拱强度最高；结拱的位置受放矿方式的影响较小，明显的结拱现象大多发生在距离放矿口上方55 cm处。在三口放矿条件下，装填高度会进一步影响结拱的生成和发生位置。装填高度为85 cm时，明显结拱发生于距离放矿口上方55 cm和75 cm处，且下方区域矿石有结拱趋势；装填高度增加到95 cm时，明显结拱发生区域向下延伸。

为深入探究急倾斜极薄矿脉不同含水量矿岩放矿过程的流动特性，从而优化采矿工艺、提高资源回收率，采用物理试验和数值模拟相结合的方法，构建全尺寸急倾斜极薄矿脉受限空间放矿数值模型。通过对不同含水量矿岩进行安息角标定试验，确定离散元模拟参数。开展全尺寸放矿数值模拟，分析不同含水量矿岩在不同放矿高度下的放矿特性。结果表明，矿岩颗粒含水量对矿岩流动特性影响显著，矿岩含水量为4％时，放矿流动性最佳、流量大且稳定，呈“先进先出”流态；随着含水量的增加，流动性畸变，逐渐转为“先进后出”流态，放矿流量降低，无法满足多放矿口同时作业要求。此外，矿岩含水量为4％时，放矿高度对矿岩颗粒流动性影响较小，随着含水量的增加，放矿高度的增加会使高位置颗粒流动性变差，含水量为15％时，颗粒流动性严重恶化。

无底柱分段崩落法扇形炮孔的爆破效果控制难度较大且显著影响着采场回采效率。针对龙首矿西二采区破碎矿体条件下，无底柱分段崩落法采场1 580 m分段扇形炮孔爆破后大块率高导致的采场矿石回采指标差以及采矿作业安全性差等问题开展研究，经分析得出导致大块率高的主要原因是上分段边孔被爆堆掩埋未能充分爆破，以及本分段炮排堵孔严重致使装药不到位。分析表明，大块率过高会对采场回采指标、作业安全性、采矿效率及采矿成本等造成不利影响。为降低采场大块率，提出优化进路断面形式及尺寸、改进扇形孔爆破参数、引进适应作业环境的透孔设备、试验预装药技术及加强爆破质量管理等一系列技术与管理措施，成功将采场大块率由16％降低至5％，采场矿石回采率由68％提升至82％，采场安全性也得到显著改善。

金川龙首矿自采用充填开采工艺以来，未对充填质量开展系统研究。基于此，对金川龙首矿下向分层胶结充填法开采的充填质量现状开展了长达半年时间的跟踪调查，并分析了影响充填质量的关键因素。结合调查研究结果，提出了充填质量控制措施。调查结果表明，矿山充填材料质量较差、充填体未完全接顶、充填体强度波动大以及非正常停车次数多等问题对充填质量影响较大。现场实践表明，确保胶凝材料单耗及充填物料质量、提高接顶率、降低非正常停车频次、提高料浆均匀性以及确保合理的料浆质量浓度等措施可提高充填质量。

针对大屯锡矿碎石充填料浆泵送距离短、易堵管的问题，提出在碎石中添加铜渣尾砂细料，以改善骨料级配，并开展了碎石–铜渣尾砂配合比试验，得出碎石质量占比达到60％时，混合骨料的堆积密实度达到最大值。进一步通过充填体强度试验、流变试验、高浓度与高流态试验，确定了满足充填体强度要求、膏体不离析、可自流平的碎石–铜渣尾砂膏体配合比。基于大屯锡矿32^#采场实际充填情况，采用数值模拟方法分析碎石–铜渣尾砂膏体管输阻力变化规律。结果表明：碎石–铜渣尾砂膏体的最优配合比为碎石∶铜渣尾砂＝6∶4，水泥用量分别为270 kg/m³（质量浓度为82％~83％）、240 kg/m³（质量浓度为83％~84％）、210 kg/m³（质量浓度为83％~84％）、180 kg/m³（质量浓度为83％~85％）；碎石–铜渣尾砂膏体沿水平管道的阻力损失为6 105.76~6 525.11 Pa/m，极限泵送水平距离为2 298.81~2 456.70 m。采用碎石∶铜渣尾砂＝6∶4、水泥用量为240 kg/m³、质量浓度为83％的膏体进行工业充填，相较于采用多级泵送的原充填工艺，该配合比膏体仅需在单泵条件下即可满足充填需求，且单泵输送距离（2 052 m）小于极限泵送水平距离，可在出口处留有富余动力，验证了该最优配合比的有效性。

针对某矿尾砂产量不足导致充填成本高、工艺稳定性差的问题，研究了戈壁砂–尾砂协同充填体的力学与流变性能，探讨了料浆质量浓度（74％、76％、78％）、灰砂比（1∶6、1∶8、1∶10、1∶12）、戈壁砂掺量（0、10％、20％、30％）及养护龄期（3 d、7 d、14 d、28 d）对充填体抗压强度及充填料浆输送阻力的影响。基于MATLAB平台构建了的随机森林（RF）与卷积神经网络（CNN）模型，预测了充填体抗压强度。结果表明：充填体单轴抗压强度随着料浆质量浓度、养护龄期和灰砂比的增大而提高，随着戈壁砂掺量的增大先逐渐提高后趋于稳定；充填料浆输送阻力随着料浆质量浓度的提高而增大，随着戈壁砂掺量的增大呈现出先减小后增大的变化趋势；综合充填体单轴抗压强度和料浆输送阻力可知，戈壁砂的最优掺量为20％。在神经网络模型中，CNN模型预测精度优于RF模型，其决定系数R²＝0.970 34，平均绝对误差MAE＝0.101 81，预测值与试验值之间的误差为0~10.53％。研究结果可为同类型矿山低品位骨料的协同利用与充填成本的降低提供参考。

喀拉通克铜镍矿1^#矿体采用崩落法开采后，形成了较大的塌陷松散区。该塌隐松散区域导致上部矿岩开采环境恶化，资源难以有效回收，且对竖井安全构成威胁。为了深入探测与治理该区域，前期通过地质钻探与TRT超前探测初步确定松散边界。因通道堵塞，传统探测设备难以接近目标区域，运用C-ALS Gyro内窥式三维扫描系统对潜在区域进行了详细探测，明确了较大松散区的位置、形态与体积，该区域仅局部存在，且整体塌陷范围趋于稳定。通过对比废石回填治理、崩落围岩治理、胶结充填治理3种方案，综合分析各方案优缺点，依据治理原则确定采用胶结充填治理方案。实际治理效果显示，胶结充填治理方案增强了区域稳定性，使资源回收率提高约30％，同时提升了安全保障水平，降低了环境影响。

为了量化不同治理措施对含节理岩体边坡稳定性的提升效果，采用颗粒离散元软件PFC2D，结合强度折减法，并以贯通性破裂面为失稳判据，从细观力学角度揭示了接触参数折减至临界破坏状态边坡岩体的失稳破裂特征，并深入分析了实施削坡处理、锚索加固措施及未治理三种工况下含节理边坡安全系数、微裂纹演化与能量耗散规律。研究表明：当力学参数劣化至临界破坏状态时，含节理边坡的主要破坏模式为拉裂滑移破坏；采用分台阶削坡处理措施能在一定程度上增强边坡的稳定性能，而在陡倾破裂带和平缓滑移面拟交汇处布设锁定节理面下方岩体的锚索能显著提升边坡的稳定性；锚索加固边坡在调整至稳定状态过程产生的微裂纹数量和耗散能均少于削坡处理边坡和未治理的边坡，且微裂纹主要分布于锚头附近区域。研究结果可为类似不规范开采露天矿山边坡治理提供参考。

为了提高巷道围岩松动圈厚度测量的精准性和可靠性，提出了一种利用可解释人工智能算法破解机器学习算法黑盒效应并解释预测机理的松动圈厚度高精度预测模型（PSO-Stacking），并在兴隆庄煤矿进行工程实例验证。结合SHAP分析模型决策，揭示围岩松动圈特征影响，提升可解释性。研究结果表明：PSO-Stacking模型在预测松动圈厚度方面表现优秀，预测精度高，误差小，测试集R²为0.957，RMSE和MAE分别为0.118和0.087；预测模型的全局可解释性分析显示巷道埋深与机理发育程度对预测结果影响最大；局部解释分析表明，埋深显著影响高强度围岩的松动圈厚度，而节理发育影响较小；将模型应用于兴隆庄煤矿，预测结果与真实值平均误差仅为4.31％，表明所提出模型能有效预测巷道围岩松动圈厚度并揭示其特征影响，为围岩支护及有效性评价及时提供科学参考，满足工程实践需求。

针对热–流–固三相耦合作用下矿区井壁–罐道结构，采用数值模拟与现场监测相结合的方法，创新性地提出用梁杆系结构“节点位移差”来表征罐道缝位移，系统分析温度与水头变化对结构协同变形的影响。结果表明：温度升高使井壁最大竖向压应力增长24.35％，罐道梁轴向压应力减小25.63％，导致罐道梁由向下弯曲转为向上弯曲，整体呈现热膨胀变化趋势；水头降低使井壁最大竖向应力约增加了5倍，罐道轴向压应力增幅为24.45％，井壁挤压变形引发罐道梁分层弯曲；6种工况下，温度升高与水头降低导致井壁竖向应力增幅为21.1％、20.9％、19.6和16.4％、14.2％，罐道轴向压应力随水头的降低而增大，温度升高则使井壁剪应变增幅略有减弱；靠近井壁测点3AA45罐道缝竖向位移受三相耦合影响最大。数学模型表明，疏水作用对罐道缝竖向位移的影响为温度作用的3.63倍。研究结果可为井壁–罐道结构的安全提供重要参考。

复杂条件下软破围岩巷道的稳定性控制是矿业领域的关键技术难题。为解决金川龙首矿在掘支后短期内大变形破坏问题，开展了软破围岩巷道二次支护研究。现场调查与破坏机理分析表明，围岩软破及底板充填不接顶空腔是导致巷道失稳的主要原因。据此，提出了“注浆+喷锚网”二次支护方案，每个注浆断面均匀布置5个注浆孔，注浆孔深为2.2 m，注浆排距为2 m，二次喷锚网参数与首次支护参数相同。现场应用结果表明，该二次支护方案显著抑制了巷道变形与破坏，进路变形量降低80%以上，眉线破坏率降幅达50%，且在全生产周期内未出现大范围返修情况，支护效果持久稳定。该研究成果可为类似条件矿山的软破围岩巷道支护设计提供可靠的技术参考与实践依据。

掺加塑性膨胀剂是改善矿用注浆材料体积稳定性的有效措施。采用塑性膨胀剂制备矿用注浆材料，探究了塑性膨胀剂对其工作性能、流变性能、力学性能以及体积稳定性等关键参数的影响规律，并通过孔结构和微观形貌分析阐明其作用机理。结果表明：随着塑性膨胀剂掺量的增加，注浆材料的工作性能和流变性能均有所改善，抗压及抗折强度不断降低，3 h竖向膨胀率逐渐增加，但对中后期体积变形影响较小。掺入塑性膨胀剂后，硬化浆体总孔隙率及平均孔径均显著增长，掺量高于0.12％时，毛细孔和大孔比例增长幅度更大。综合考虑注浆材料性能参数要求，塑性膨胀率掺量范围为0.04％~0.08％时较为适宜。

针对现有的露天矿区山洪风险等级区划方法存在的空间关系忽视问题，提出了一种基于图神经网络（GNN）聚类的露天矿区山洪风险等级区划方法。研究区域选取白云鄂博矿区，矿区山洪风险等级区划方法主要有三个步骤：（1）选取该矿区遥感图像划分栅格单元并将每个栅格作为图的节点，节点特征主要包括高程、坡度、坡向、降雨量等；（2）利用余弦相似度法计算环境特征相似性并将相似节点的空间关系表示为边，构建邻接矩阵；（3）构建的图和对应的邻接矩阵被输入到网络模型，采用图采样和聚合（GraphSAGE）与图注意力机制（GAT）组成的编码器架构，使用KL散度损失函数优化模型，最终实现白云鄂博矿区山洪风险等级的聚类预测。试验结果表明，模型的聚类准确率达到87.5%，与传统聚类算法k-means、层次聚类和随机森林相比分别提升了11.2，9.4，5.3个百分点，验证了该方法在露天矿区的山洪风险等级区划中的可靠性。研究成果可为露天矿区的山洪预防提供参考。

为全面评估矿山地质灾害对生态系统的影响，构建矿山开采扰动指数并将其纳入地质灾害危险性评价体系，同时将矿山地质灾害对区域生态安全格局的影响纳入易损性评价体系，表征矿业城市地质灾害诱发因素的特殊性，丰富矿业城市地质灾害易损性内涵。大冶市地质灾害风险评价结果表明：极高、高、中和低风险区面积分别为95.67 km²、230.57 km²、349.64 km²和890.41 km²，占比分别为6.11％、14.72％、22.32％和56.85％；极高和高风险区均主要分布在金湖、大箕铺、金山店、还地桥、罗桥、灵乡、陈贵、刘仁八等采矿工程活动频繁的区域；矿山废弃地和矿山开采扰动是地质灾害的主要诱因，须加强矿山废弃地的修复治理，并采取绿色开采方式。

基于矿山安全专家经验知识，从安全设施“三同时”程序、安全生产组织保障、安全教育培训、双重预防机制、生产系统安全保障、危险物品及危险作业管理、应急管理与外包工程管理等8个方面建立了多层级地下矿山安全综合评价指标体系和评价模型，采用层次分析法计算各指标权重，并建立安全综合评价集判定金属非金属矿山安全综合评价结果。实际应用表明：衡阳某金属地下矿山安全综合评价得分为73.1分，判定为“中”，其中矿山在危险物品及危险作业管理、生产系统安全保障、应急管理与外包工程管理方面得分率较低，建立的安全综合评价结果基本符合矿山实际情况，能有效提高金属非金属地下矿山安全综合评价的科学性和实用性，评价过程不仅能帮助企业找出安全生产薄弱环节，还能为进一步夯实安全基础、强化安全管理、提升安全水平提供理论依据。

地应力测量是深部资源开采工程中不可缺少的基础性工作之一。岩心径向变形分析法（DCDA法）通过测量岩心样品径向变形，不受钻孔深度的限制，对于获取深部钻孔地应力信息具有操作便捷、可重复利用的优势。基于DCDA法原理和高精度激光测距技术，提出了基于钻孔图像和岩心表面扫描的岩心定向方法，实现了岩心样品地理方位的确定，通过定向岩心的径向椭圆形态确定水平主应力方向。将该方法应用于贵州某磷矿深孔地应力测量，并通过水压致裂法进行验证。结果表明：DCDA法测定的最大水平主应力方向为NE66°至NE81°，水压致裂法测定的最大水平主应力方向为NE64°至NE80°，两种方法确定的最小偏差值为3°，最大偏差值为17°；在相同深度位置，DCDA法与水压致裂法确定的最大水平主应力值偏差均在5.0％以内，两种方法测量的结果基本一致；提出了岩心径向变形分析法和差应变曲线分析法（DSCA法）相结合的地应力测量新思路，两种方法在数据利用上互相补充，可以解算出地下岩体的三向应力值。

钻孔卸压是受高应力动载威胁巷道的常用防治措施之一，选取合理的卸压孔径对冲击地压巷道防护具有重要意义。为研究动载作用下卸压孔孔径对围岩动态响应特征的影响，采用分离式霍普金森压杆试验系统对含不同孔径预制钻孔试样开展动载冲击试验，分析卸压孔孔径对试样动态力学性质、破坏特性以及能量耗散的影响。试验结果表明：孔径的增加造成试样峰值应力及峰值应变减小，其中峰值应力降低幅度随孔径增加而逐渐减小，而峰值应变降幅逐渐增大。动载作用下含孔试样的最终破坏模式均以X形拉剪复合破坏为主，但拉剪复合裂纹与加载方向夹角、初始拉伸裂纹闭合前的发育拓宽程度以及远场裂纹发育程度受孔径大小影响。孔洞的存在间接地为试样中裂隙发育提供了应力条件，因此分形维数随着孔径的增大而增大，但当孔径超过一定阈值时，试样在裂隙发育前已发生破坏，分形维数开始减小。试样能量耗散比与破碎特性相似，随孔径增大呈现出先增后减趋势，这主要与不同孔径所产生的延时效果有关。研究成果对于深部动载威胁巷道卸压孔径优化有一定的指导意义。

为研究水化学－冻融作用对安山岩的物理性质与剪切力学特性的影响，以西藏多龙矿集区的安山岩为研究对象，在三种水化学环境下进行45次冻融循环试验，从宏、微观角度分析了安山岩剪切力学参数和物理指标的变化规律及损伤机理。结果表明：随冻融循环次数增加，三种水化学环境中安山岩的物理指标和剪切力学参数均呈劣化趋势，其中酸性环境下岩石损伤最大；随冻融循环次数增加，三种环境下岩石黏聚力的降低幅度均大于其内摩擦角的降低幅度，且不同环境下破坏形式各异，酸性环境为剪切破坏，中性环境下为剪断破坏，碱性环境下为拉剪破坏；基于剪切试验构建的剪切力学预测模型，其预测误差小于10%，可有效预测不同化学环境中长期冻融后岩石的黏聚力和内摩擦角；基于剪切试验参数对水化学和冻融作用损伤进行量化分析，冻融循环对安山岩的损伤高于水化学作用。

为探讨剪切滑移对页岩多张拉裂纹的沟通连接作用，在室内压–剪试验的基础上，通过PFC2D从微细观角度对不同层理角度页岩的断裂过程进行了研究，分析了雁列状裂缝的萌生、扩展与沟通连接特征，以及其层理方向效应，探讨了各主控因素对雁列状断裂的影响规律。结果表明：页岩压–剪断裂过程中，首先在剪切面附近萌生斜交剪切面的雁列状张拉裂缝，当雁列状裂缝的扩展逐渐减慢甚至受阻后，自剪切面两端萌生的剪切裂纹迅速扩展并贯穿雁列状裂缝，形成宏观剪切破裂带；压–剪过程中形成的雁列状裂缝的形态呈现出明显的层理方向效应，层理角度为0°的页岩沿层理剪切，未形成雁列状裂缝，层理角度为30°、45°、60°和90°的页岩形成了均斜交层理的雁列状裂缝，而层理角度为120°、135°和150°的页岩形成了沿层理或斜交层理的雁列状裂缝，且雁列状裂缝的尺度呈现出各向异性特征；压–剪断裂过程中形成的雁列状裂缝主要为张拉裂纹，而雁列状裂缝主要靠剪切裂纹沟通连接形成剪切破裂带；层理数目对雁列状裂缝扩展形态和尺度的影响不明显，而随着层理胶结强度的提高，雁列状裂缝尺度呈现出一定的减弱趋势，剪切破裂带的宽度和尺寸明显减少。

通过开展含不同结构面花岗岩的真三轴加载–扰动试验，利用声发射系统监测岩石破坏过程，探究了不同结构面岩石的破坏特征和声发射演化特性，分析了结构面参数与岩样破坏结果的关系，对比了三种破坏结果的岩石宏观及微观差异。结果表明：（1）当结构面长度为20 mm和30 mm时，岩样发生裂纹衍生破坏，当结构面长度为50 mm时，岩样易发生岩爆；随结构面长度和倾角的增加，岩样破坏呈由剪切破坏向内剪外劈变化的趋势，当结构面长度较小时，倾角对岩样破坏形态影响较弱；结构面注浆会减弱岩样破坏剧烈程度；（2）三种破坏结果岩样RA-AF密度图张拉与剪切区域占比不同；（3）结构面参数不同，岩样结构面上部位置、结构面位置、结构面下部位置裂纹分布与幅值存在明显不同；（4）基于b值与r值变异系数CV（r）变化特征分析得出，动力扰动下不同结构面参数花岗岩内部剪切裂纹与张拉裂纹生成有显著区别。该研究可为深部含结构面岩体采动的灾害防治提供理论指导。

为揭示炭质板岩力学行为受层理倾角分布与化学酸性环境侵蚀的影响规律，对大变形巷道侧墙的层理炭质板岩试样开展了化学酸性环境侵蚀条件下的三轴压缩试验，建立了基于离散元法的连续－非连续耦合数值模型，通过改进的柔性膜径向加载方法，开展了基于物理试验结果的扩展工况下数值分析。结果表明：三轴压缩作用下，岩石试样产生倾斜贯穿的裂缝，同时还伴有沿层理倾角方向发生的剪切滑移破坏，化学溶液的侵蚀加速了层间滑移，导致裂隙逐渐显现和集中；炭质板岩的峰值强度随层理倾角增大呈现先降后增趋势，尤其在层理倾角为15°~45°时达到最低值，主要归因于该角度下剪切滑移和局部应力集中导致的翼形裂纹扩展；化学酸性环境显著加速了板岩的结构劣化，侵蚀90 d后试样峰值强度降幅达36％~44％，峰值强度与酸性化学侵蚀时长呈负相关关系。研究结果为深部巷道稳定性评价及支护设计提供了理论依据。

为探究中国矿业“安全降碳”态势，采用数据包络分析法测算2014—2022年中国30个省级行政区的矿业“安全降碳”效率，并结合社会网络分析法细致剖析其空间关联网络特征。结果表明：全国范围内矿业“安全降碳”效率整体呈现增长趋势，区域间差距较小，矿业绿色转型正朝着均衡协调的“安全降碳”方向发展；在空间关联网络方面，各省级行政区之间虽存在一定的互动关系，但整体联系紧密度较低，互动频率有待提升；不同区域在空间溢出效应中作用各异，部分省份在网络中占据重要地位，表现出较高的中心性，并在结构洞和中间人角色上具有突出作用；此外，各区域内部联系相对紧密，区域间的协同作用仍有提升空间。研究结果为全面理解中国矿业“安全降碳”态势提供了新的视角，并为优化政策设计、促进区域协同发展提供了科学依据。

针对煤矿智能化转型中应急体系面临的技术迭代敏捷性与制度更新滞后性之间的矛盾，构建了有效的协同机制以提升安全治理效能。具体提出“技术–制度协同阈值模型”，并基于此构建多源数据融合框架与“技术–制度–保险”三元协同机制：在技术层面，采用联邦学习动态优化数据权重及OPC UA协议统一语义，有效解决了井下传感器协议异构问题；在制度层面，设计AI权责动态分配规则；同时在保险层面，首创算法备案与责任险联动机制，系统性填补智能化应急制度的空白。实证研究表明，榆家梁矿多源数据融合使效率提升80％，瓦斯误报率降至4.3％；而红庆河矿通过引入环保优先系数优化机制，通风响应时间缩短60％。综上所述，所构建的协同阈值模型与实施机制，为煤矿安全治理由被动响应转向主动防御提供了关键的量化工具，同时为推动绿色矿山建设提供了“技术–制度–生态”协同发展的创新范式。

随着高地应力矿井开采深度增加，钻孔卸压面临传统钻机智能化程度不高的问题。为此，提出了一种智能化矿用卸压钻机设计方案。该智能钻机整合了底盘行走单元、钻孔执行单元、支撑升降单元以及钻杆库单元4大部分。其中，独特的自动换杆装置通过水平与上下推送机构的配合，实现了钻杆在精密轨道体系内的灵活移位，借助固定槽与加持机构的配合，能高效且精准地完成自动换杆作业，显著提升了作业的自动化水平与连贯性。同时，钻机内置先进的随钻信息监测与分析系统，可实时捕捉并分析钻进过程中的多源数据，从而能实时精准调控钻孔参数，及时预警潜在风险。详细介绍了智能钻机的整体架构以及各单元的结构，对大量钻井数据进行了分析，验证了智能卸压钻机的卓越性能。相较于传统钻机，智能钻机提高了作业安全性，降低了设备故障率，大幅减少了钻孔耗时与辅助作业时长，提高了钻孔效率。

矿山井下钻头检测是确保矿山井下作业安全的关键环节，但现有基于深度学习的检测模型在特征提取能力和检测效率上存在不足。为提升检测性能，提出了一种基于改进YOLOv8n的钻头检测模型YOLOv8-WGB。首先，采用WIoU损失函数替代了传统CIoU损失函数，强化了对关键特征的关注；其次，引入全局注意力机制（GAM），增强了YOLOv8骨干网络的全局信息交互能力，减少了信息损失并放大全局维度特征；最后，添加BiFPN结构，在融合不同尺度特征图时赋予其不同权重，以实现最优融合。试验结果表明，YOLOv8-WGB在精确率、召回率和mAP@0.5方面分别较YOLOv8n提高了7.1%、11.1%和8.3%，并且推理速度较YOLOv8s提高了173帧/s，表现出更快的检测速度。该模型在保持YOLOv8n模型复杂度和推理速度优势的基础上，检测精度显著优于YOLOv8s，有效平衡了检测的精度和速度，在矿山井下钻头检测任务中表现出较好的性能。

在无人机露天矿山测量领域，以往的研究大多选用一种机型无人机进行数据采集和分析，且未考虑内、外业作业效率问题。为此以湘乡白云石矿为工程背景，采用大疆经纬M300 RTK和Mavic 3E两种机型无人机，对矿区开展了4种航高的外业数据采集，内业数据处理中各工况分别选取4种像控点布设方案，分析不同航高、不同像控点数量下的测点精度；同时，统计各工况下的内、外业耗时，进而对无人机露天矿山测量效率进行分析。结果表明：M300 RTK的整体精度高于同工况Mavic 3E，随着航高的增加，精度不断降低；在相同航高工况下，随着像控点数量的增加，两种机型无人机的精度不断提高，但提高的幅度不大；在相同航高工况下，两种机型无人机的外业耗时基本一致，但Mavic 3E的内业耗时仅为M300 RTK的3.8％~8.8％；在大高差非煤露天矿山采用Mavic 3E的实时仿地飞行配合免像控模式，既可免除外业布设像控点的作业步骤，又使得内业耗时大幅减少，在保证精度的情况下，可大幅提高矿山无人机测绘作业效率。

样本稀缺问题严重制约了深度学习技术在岩石矿物智能识别技术领域的推广应用，基于此，提出了一种基于改进的深度卷积生成对抗网络（DCGAN）的岩矿图像智能增量方法。通过引入自注意力机制增强生成图像的细节与真实性，采用带有梯度惩罚机制的损失函数（WGAN-GP）提升训练稳定性，扩展网络结构以增强模型的表现力，并结合多种数据增强技术扩充样本多样性与质量，有效缓解了样本稀缺问题。实验结果表明，所提方法在峰值信噪比、Fréchet初始距离和结构相似性指数等评价指标上均优于对比模型；损失函数曲线显示模型训练过程稳定，具备良好的收敛性能。聚类分析结果表明，模型生成图像在复杂性与多样性方面优于原始图像；问卷调查结果显示，模型能够生成高质量和高真实性的岩矿图像。研究有效缓解了岩石矿物图像样本稀缺问题，为岩石矿物图像生成的智能化发展和实际应用奠定了基础。

针对大量铁尾矿存在有用矿物含量少、磁性弱、结晶粒度细、复杂难选而不能得以充分有效利用的问题，对山东鲁中地区某选厂中的低品位矿石尾矿开展了综合利用研究。首先对原矿矿石性质进行了分析检测并筛析化验，得出原矿中主要的含铁矿物为磁铁矿。根据该矿石的性质特点，对原矿分别展开了3种工艺流程方案试验，分别为：筛分－重选得精－中磁选－磨矿－中磁选－重选得精工艺方案（方案Ⅰ）、筛分－重选得精－中磁选－磨矿－中磁选－浮选得精工艺方案（方案Ⅱ）及筛分－重选得精－中磁选－磨矿－中磁选－重选得精－重尾浮选得精工艺方案（方案Ⅲ）。最终结果表明，方案Ⅱ的分选效果最佳，可获得精矿产率为20.46％、铁品位为50.93％、铁回收率为44.10％的选别指标；这些矿石中有用铁矿物嵌布粒度细且与磁性相对较强的硅酸铁矿物紧密共生，欲获取较高品位的铁精矿，重选或浮选比磁选显示出明显的分选优势，所以可以根据实际情况选择方案Ⅱ或方案Ⅲ。

为充分发挥工业固废原料的碱激发反应活性，确定反应程度和形成的凝胶类型，优化提升碱激发胶凝材料的力学性能和耐久性，概述了Ca、Fe、S、Cl、Mg等元素对工业固废基碱激发胶凝材料的力学性能、耐侵蚀性能及微观结构的影响。结果表明，Ca、S在AACMs体系中的协同作用使反应过程复杂化，无钙/低钙AACMs的抗酸性能良好，而富钙AACMs容易在酸攻击下发生脱钙反应使得结构强度变弱；与富含硅铝钙元素的材料相比，较高的铁含量对AACMs的抗压强度和耐侵蚀性具有不利影响；ACCMs的抗氯离子渗透能力与其骨架的氯离子结合能力、体系内是否含有氯以及孔隙结构有关，同时碱性阳离子对ACCMs的氯离子结合能力和抗氯离子渗透能力也有显著影响。最后，探讨了碱激发胶凝材料所面临的问题及未来发展方向，可为进一步开展工业固废基碱激发胶凝材料的相关研究提供借鉴和参考。