煤炭科学技术杂志

煤炭科学技术杂志2024年第11期

• 煤炭绿色开发复杂巨系统数智化技术进展

  王国法, 张建中, 刘再斌, 庞义辉, 王佟, 桑聪,

  分析了当前我国煤炭资源绿色开发面临的新形势和新要求，提出了煤炭资源绿色开发复杂巨系统数智化技术体系，以绿色开发模式为目标，以地质透明化为基础，将煤矿全要素数字化，完成煤矿所有信息的精准实时采集、网络化传输、规范化集成、可视化展现、自动化运行和智能化服务的数字化智慧体，通过融合一系列数智化关键技术推动煤炭资源绿色智能平衡开发与管控模式迭代升级；提炼“数智开采”技术，研发了数字煤矿智慧逻辑模型、复杂变形条件下“采场-装备”双动态系统耦合分析模型、开采设备群健康状态评估与剩余寿命预测模型等关键技术，提出了智慧逻辑模型框架下的开采系统智能化控制方法，智能开采复杂场景综采设备群姿态识别方法、全局最优规划策略及协同控制方法、设备健康状态识别与故障诊断方法；诠释“透明地质”概念，提出了透明地质保障技术路径，研发了精细物探与钻探、围岩条件动态监测、多源高精度数据采集、多源异构数据融合解译等地质透明化技术，创新了静态地质建模、动态地质建模、工作面精准地质保障、多源地质数据解译融合、多属性动态高精度建模、地质信息同步映射、矿山信息模型等地质数字化技术，分析了“透明地质”技术在地下资源开发地质构造探明程度、揭示煤岩物理力学性质、“三场”变化、隐蔽致灾因素预测等应用价值；分析了绿色开采技术，包括绿色减沉与保水开采技术和井上下协同治理与生态修复技术；围绕数智开采、透明地质和绿色开采3方面技术进行了案例解析，展望当前形势下，需亟待加速数据驱动下煤炭资源绿色开发与管理变革转型，推动煤炭行业高质量发展进入新阶段。

• 基于MRAU视频分割模型的矿井涌（突）水风险识别方法

  武强, 张帅, 杜沅泽, 徐华, 赵颖旺,

  矿井涌（突）水视频识别是智能化矿井建设的关键之一，通过识别涌（突）水从无到有、从小到大的动态演变过程，有助于防止水量超出矿井排水能力并演变为水害。为此提出了一种基于多通道残差注意力机制的U2Net视频分割模型（MRAU），旨在识别涌（突）水的演变过程。首先，基于卷积注意力模块（CBAM）改进U2Net网络模型，以提高特征提取效果。通过多通道残差预处理，区分水流动态特征与静态背景，并将处理结果作为注意力机制输入模型，从而强化水流特征的学习。此外，使用中间帧掩码作为标签进行多帧融合学习，进一步提升网络对水流动态特征的识别能力。最终，通过学习不同场景下的水流特征，实现对未知场景中涌（突）水动态演变的有效识别。通过与Deeplab、LRASPP、FCN、U2Net网络模型的对比试验，选用Dice和IoU作为评价指标。试验结果表明，MRAU模型的Dice和IoU分别达到92.88%和87.51%，相比U2Net基础网络，识别结果分别提高了4.71%和7.41%。在未知的涌（突）水场景中测试时，MRAU的Dice和IoU得分分别达到了86.75%和80.23%。与其他模型相比，MRAU的识别精度最高，表明该模型在不同场景下对水流特征具有更强的泛化能力。此外，MRAU能够精准监测涌（突）水流量从小到大的演变过程。最后，通过在井下环境中模拟突水场景，进一步验证MRAU模型在实际生产中的实用性，为矿井水害监测提供了有效的技术手段。

• 煤矿智能化建设市场现状及发展趋势研究

  张林, 王国法, 刘治国, 富佳兴, 王丹丹, 郝雅琦, 孟令宇, 张建中, 周兆宇, 张亮, 覃杰,

  煤矿智能化建设市场现状及未来发展趋势是行业管理部门、煤炭生产企业、科技支撑企业、其他潜在企业等关注的对象，也是行业内资本投入、技术研发和人才培养的重要指导方向。构建基于生产要素、需求条件、支持性产业、企业战略以及行业机遇和政府支持政策的六维波特钻石模型，宏观分析煤矿智能化建设市场的竞争优势；以2013—2023年的煤矿数量、产能、采选业固定资产投资及智能化建设总投资、建设成效等历史数据为基础，选取数量指标、产能指标和投资指标等不同维度的数据，计算煤矿智能化建设市场渗透率并进行曲线拟合，根据煤炭企业规模集中度、煤炭产能分布集中度和煤炭企业属性集中度对拟合的曲线进一步修正；为进一步衡量煤矿智能化建设市场活力，以国家首批71处智能化示范煤矿为样本，预测2025—2035年煤矿智能化市场容量，在难以全面精准获得煤矿智能化全部子系统历年市场数据的情况下，利用SAC、SAM、SAP 3项产品市场统计数据对煤矿智能化市场分析及预测结果进行可靠性验证；根据政策导向、技术现状和建设实际，提出了煤矿智能化建设市场发展萌芽破土、培育试点、示范建设、全面建设和高级智能5个阶段，基于杰弗里摩尔鸿沟理论，分析了智能化建设各阶段特征及早期市场和主流市场特点，发掘了煤矿智能化建设市场鸿沟及其产生因素，给出跨越鸿沟的具体措施。结果表明：我国煤矿智能化建设市场具有强且持续的竞争力；2023年市场渗透率约为4.74%，预计至2026年渗透率将达10%，是社会资本投入黄金时期，可用较低投入撬动未来较高市场份额；煤矿智能化建设市场容量将于2025年突破3200亿元，2035年将累计达到万亿级；当前煤矿智能化建设处于早期市场和主流市场之间的鸿沟区，预计用2～3 a时间将完成鸿沟跨越。

• 矿山行业大模型建设路径探索与应用展望

  王海军,

  煤炭是保障能源安全的压舱石。在当前加快发展数字经济、积极稳妥推进“双碳”目标的背景下，煤炭行业亟需深化数字化转型与智能化建设。在此背景下，探索引入大模型技术赋能煤炭行业应用，充分利用行业海量知识数据，加快推动煤炭行业的数字化发展，已成为行业关注的焦点。基于此，梳理了通用大模型技术的发展现状，阐述了大模型技术在多领域的应用现状与成效，介绍了数据处理（清洗、平衡、增强等）、文本分词、预训练与微调、提示词优化、向量嵌入、对齐、检索增强生成等行业大模型关键技术，表明了行业大模型在继承通用大模型“通”的优势的同时又兼具“专”的特点，在推动行业生产力革新和产业升级方面发挥着重要作用。深度剖析了大模型技术在煤炭行业应用面临研发投入成本高、高质量数据搜集难度大、多模态数据融合技术难度高等挑战，从基础设施层、数据资源层、算法模型层、应用服务层、安全可信与测试层、行业生态层六方面详细总结了太阳石矿山大模型为应对上述挑战采取的建设路径以及取得的阶段性成效，最后对大模型技术的发展给煤炭行业带来的生产与技术变革进行了展望，指出矿山行业大模型建设应遵循开源模型与行业数据相结合的路径，发挥大模型的工具属性以赋能业务场景、构建“产－学－研－用”相结合的应用生态，助力矿山行业新质生产力的发展。

• 煤矿井下移动机器人激光标靶定位方法研究

  马宏伟, 苏浩, 薛旭升, 李超, 郭逸风, 王星, 周文剑, 崔闻达, 喻祖坤, 成佳帅,

  针对煤矿井下巷道中移动机器人受环境影响，位姿感知难、定位精度低等难题，提出了一种以激光标靶作为定位基准的移动机器人精确定位方法。根据巷道环境特征与激光追踪检测原理，提出激光标靶网络分布式部署策略，构建基于激光标靶网络与激光追踪器的机身定位检测平台；依据已知巷道空间信息与激光标靶位置信息，构建巷道坐标系及位置信息数据库并内置于激光标靶，利用定位检测平台解算激光标靶在激光发射器坐标系下的实际位置信息，建立激光标靶在巷道坐标系与机身坐标系的关联关系；通过提取数据库中激光标靶的4个特征点坐标信息，将其作为输入数据引入激光发射器与激光标靶定位模型，通过EPnP (Efficient Perspective-n-Point)算法求解机身位置信息，并以激光标靶巷道坐标与实测坐标最小残差平方和表征机身位置误差，构建机身位置误差模型，利用列文伯格−马夸尔特(Levenberg–Marquardt, L-M)算法最小化机身位置误差，通过空间坐标转换得到移动机器人在巷道坐标系的精确位置信息。经试验验证：移动机器人沿巷道方向、宽度方向和高度方向位置测量最大误差小于11.33、8.12、8.57 mm；动态轨迹测量试验的实际位置与理论位置误差在巷道方向、宽度方向、高度方向最大误差率为2.74 %、3.14 %、2.36 %，且保证了在转弯的复杂巷道中机身定位的稳定测量，满足煤矿井下移动机器人定位精度要求。

• 基于Unity3D的工作面液压支架群组空间支护姿态数字孪生重构方法

  曾庆良, 班新亮, 孟昭胜, 万丽荣, 雷小万,

  煤炭是我国的关键能源，保障煤炭资源安全高效开采对我国具有重要战略意义。我国煤炭资源以井工开采为主，生产环境较恶劣且工人劳动强度大，智能化开采因其减人提效理念内涵成为我国煤炭行业高质量发展的必由之路。液压支架是井工开采关键支护装备，其支护性能同时受本体支护姿态及群组关联姿态影响。受井下复杂开采条件影响，液压支架支护姿态信息获取困难，因此如何智能精准地感知液压支架群组空间支护姿态是制约智能化建设的重大难题之一。为精准描述工作面液压支架群组空间支护姿态，首先分析了液压支架群组空间连接关系，建立了基于多杆双驱的液压支架自姿态感知模型和基于空间多线协同定姿的架群姿态感知模型，分析了不同求解策略对自姿态模型解算性能影响。随后借助三维互动平台Unity3D搭建了工作面液压支架群组数字孪生环境，开发了基于工作面真实场景数据驱动的可视化系统。最后，依托山东某矿对所述方法开展了工程验证，结果表明提出的液压支架群组空间支护姿态孪生重构方法能精确映射实际液压支架群组真实空间支护位态，解决了液压支架支护本体支护姿态信息易受现场振动干扰和支架群组关联姿态信息缺失难题。论文所提方法为工作面多智能体运行行为全场景虚拟再现及工作面智能化建设提供思路借鉴。

• 基于协议匹配和数据压缩的采煤机数据管理技术研究

  王忠宾, 魏东, 司垒, 梁超权, 谭超, 赵亦辉,

  采煤机作为综采工作面的关键装备，其智能化水平的提升对提高矿山智能化体系建设具有重要作用。当前，复合传感与精细化监控技术日益成为智能化采煤机研制的主流方向，导致所需监控的数据量明显提升，对采煤机数据管理系统提出了更高的要求。采煤机远程监控系统的应用效果受协议适配度与监控数据传输及储存能力影响严重。为了提高采煤机远程管控系统的适配性和数据管理的时效性，降低采煤机远程监控系统开发及部署难度，开展了通讯协议匹配解析和实时数据压缩存储相关研究。首先构建采煤机通讯协议树模型，提出基于子树匹配的采煤机通讯协议相似度计算方法，设计了采煤机通讯协议匹配算法，实现了不同型号采煤机通讯协议点表自适应匹配与解析；其次设计了基于相同状态字的开关传感量压缩算法和基于变长编码的模拟传感量压缩算法，提高了采煤机实时数据的压缩比，降低了数据存储子系统开销；最后，构建了基于协议匹配和数据压缩的采煤机远程监控系统，并进行实验测试。测试结果表明：本次实验中，所提出的基于子树匹配的采煤机通讯协议相似度计算方法与专家参考值一致，协议匹配吻合度可达100%；所提出的面向采煤机的数据压缩算法对开关量和模拟量的压缩率分别达到了99.16%和91.80%。

• 基于MRU-Net++的极薄煤层综采面煤岩界面图像识别

  张传伟, 何正伟, 路正雄, 李林岳, 龚凌霄, 张刚强, 潘巧娜,

  煤岩识别是极薄煤层综采工作面实现智能化开采的核心技术之一。针对极薄煤层开采时煤岩分界线自然裸露在外的特殊情况，提出了一种基于MRU-Net++网络的极薄煤层煤岩图像识别方法。该网络以U-Net++为基础，通过“剪枝”技术对U-Net++结构进行优化，在U-Net++网络性能损失最小的同时减少其复杂度，以提高运算速度；采用MobileNetV2轻量化网络，构建一个基于MobileNetV2的核心骨干网络，替代U-Net++原有的网络架构，显著降低了模型的参数数量，提高了模型分割效率；同时引入含有通道注意力机制的ResNeSt模块来增强对煤岩图像边缘细节特征的提取能力，提高分割精度。利用液压支架上的防爆摄像仪采集极薄煤层综采工作面煤岩图像，获取具有煤岩分布信息的高清煤岩图像并对图像进行预处理，创建含有2 536个样本的极薄煤层综采面煤岩图像数据集。设置消融试验，验证改进部分对网络性能的影响，并将该模型与经典FCN、U-Net、U-Net++网络模型进行对比，利用自适应学习算法训练各网络模型，选择像素准确度(Pixel Accuracy, PA)、交并比(Intersection over Union, IOU)及测试时间等关键指标评估模型分割效果。结果显示，MRU-Net++网络模型的平均像素准确度PAM和交并比IOUM分别为97.15%和94.16%，模型占用内存25.71 M，每张图像的平均测试时间28.61 ms，充分证明了该方法在极薄煤层特殊环境下进行煤岩识别任务的可行性与有效性。

• 矿井图像的多维特征与残差注意力网络超分辨率重建方法

  程健, 米立飞, 李昊, 李和平, 王广福, 马永壮,

  煤矿井下环境复杂，受光照、煤尘、水雾的影响，采集的图像往往存在细节模糊、纹理缺失等问题，低分辨率的矿井图像对煤矿安全监控的智能化发展带来诸多制约。图像超分辨率重建作为一种重要的图像处理技术，旨在从矿井低分辨率图像中恢复出清晰的高分辨率图像，从而显著提升煤矿智能监测与安全管理的可靠性。针对矿井图像边缘纹理信息缺失、细节模糊不清等质量退化问题，笔者提出一种矿井图像的多维特征与残差注意力网络超分辨率重建方法。首先，采用多分支网络将动态卷积与通道注意力机制进行并行融合，以“水平−通道”“垂直−通道”交互方式来捕获不同的空间统计特性。其次，设计了一种递归稀疏自注意力机制，在线性复杂度下聚合代表性特征图，自适应选择权重分配，减少计算过程中的信息冗余。最后，基于标准多头自注意力机制和残差连接方式构建深层特征提取的基本单元，将获得的特征信息与浅层特征通过跳跃连接共同输入重建模块，完成超分辨率矿井图像重建。实验结果表明，笔者所提方法在客观评价指标和主观视觉分析上较现有主流算法均有明显提升。在矿井数据集的测试中，2倍和4倍缩放因子下的图像相似性（LPIPS）平均降低10.97%、9.91%，峰值信噪比（PSNR）平均提升4.10%、2.30%，证明了该方法在恢复矿井图像结构和纹理细节上的有效性。

• 融合多级特征增强与权重网格统计的煤矿井下图像匹配

  李和平, 洪劭楸, 程健, 安宁, 赵海龙, 修海鑫,

  图像特征提取与匹配是实现煤矿井下视频和图像拼接、视觉定位导航等任务的一项关键技术，但受井下低光、不均匀光照以及重复纹理等环境因素的影响，相机采集到的图像往往对比度低、纹理信息不明显，存在特征点提取困难、误匹配率高的问题。对此，文章提出一种融合多级特征增强与权重网格统计的方法，以实现煤矿井下图像的有效匹配。首先，设计多级特征检测网络，在堆叠网络层的基础上引入可变形卷积层，保证特征的旋转不变性；其次，利用特征增强模块，将提取的特征点与描述子信息编码投影到高维空间，并通过Transformer网络增强特征间的可区分性；最后，采用基于权重网格的多阶段匹配优化策略，结合匹配质量因子与运动平滑性约束对初步匹配结果进行筛选，解决井下重复纹理感知混淆的问题，提高相似区域间的误匹配判识能力。在井下实际采集数据集和LOL、HPatches公开数据集上的大量试验表明：所提图像匹配方法具有更高的精度与鲁棒性。具体地，相较于ORB、SIFT、ASLFeat和Superpoint算法，所提特征提取方法的平均精度分别提升了33.07%、69.78%、17.65%和33.52%；相较于FLANN、BF+KNN、BF+RANSAC和BF+GMS特征匹配方法，所提特征匹配算法的平均精度分别提升了19.66%、23.26%、4.16%和18.46%。

• 面向边缘计算的矿区障碍检测模型研究

  阮顺领, 王京, 顾清华, 卢才武,

  近年来，随着矿用卡车自动驾驶技术的兴起，使得矿区道路行车障碍物检测变得至关重要，基于深度学习的目标检测模型应用于矿区道路障碍检测取得了显著的效果，为矿用卡车自动驾驶技术的完善提供了可能。为解决现有模型应用于矿区障碍物检测，往往存在算法庞大与部署成本较高的问题，提出一种面向边缘计算平台的改进YOLOv8矿区道路障碍检测模型，该模型针对资源有限的边缘计算设备进行优化部署，以实现对障碍物的快速、精准检测。该模型在特征提取阶段，引入深度可分离卷积和通道注意力机制，提高模型对障碍物整体特征提取能力，从而提升对不同尺寸障碍物的检测精度；特征融合阶段采用BiFPN网络结构，轻量化颈部网络并自适应地调整融合权重，减少冗余信息，提高特征的表达能力；使用局部卷积PConv对检测头进行重新设计，减少网络参数量以提高检测效率；最后，通过引入Inner-CIoU函数对边界框损失进行优化，加快模型收敛速度并提升边界框定位效果。实验结果显示，该网络在所使用的矿区障碍物数据集上，mAP@0.5仅下降0.05的前提下，模型参数减少了44%，推理时间缩短了34%。相比其他轻量型检测网络，该模型在实验硬件设备上的检测速度更快，且在精度和轻量化之间实现了更好的平衡，为障碍物检测模型的实际部署提供了可行方案。

• 超大采高工作面乳化液泵关键技术研究及工程应用

  李然, 叶健, 卢海承, 赖岳华, 刘昊, 陈荣明, 于天亮, 康岩, 王初亮, 王大龙,

  随着煤矿智能无人化开采技术的不断发展和进步，越来越多的大采高、超大采高智能无人化综采工作面陆续建成并投入生产，大采高综采高效智能化综采技术及装备又一次实现飞跃发展，这也对煤矿智能供液系统的供液能力提出了新的挑战和要求。为了满足超大采高智能无人化综采工作面供液需求，分析总结了乳化液泵在超大流量复杂工况下存在的问题，研究了提升超大流量乳化液泵站可靠性的关键技术。创新设计了一种基于人字齿轮副输入轴–曲轴轴系，解决了兆瓦级泵站系统齿轮副传动系统稳定性低的问题；进行了往复十字头–缸套摩擦副和兆瓦级传动系统关键轴承可靠性分析，提升了传动副的可靠性；通过配流阀动态特性分析、可视化技术研究与高可靠性密封技术研究，提升了超大流量高效气蚀配流性能；研究了一种基于永磁式本安型电磁铁及基于气穴卷吸的空化抑制方法及结构，提高了先导级的响应特性和卸载阀卸荷阀口抗气蚀特性，进而提升了高压大流量卸载阀的可靠性；通过创新研制云边端协同的泵站智能预警诊断系统，提升了高压大流量泵站的安全性和可用性。最后研发设计了高功重比1 250 L/min、40 MPa五柱塞乳化液泵，并在陕煤集团曹家滩煤矿122104综采工作面即世界首套10 m超大采高智能综采工作面进行了成套示范应用。超大流量智能乳化液泵站的成功研制为超大采高智能化综采工作面集成供液系统泵站配置提供了新思路。

• 视频AI算法分析的煤矿固体智能充填开采方法

  张强, 杨康, 曹津铭, 白雨, 邓攀博, 杨子,

  固体充填开采方法在处理煤基固废和控制地表沉降方面具有较大优势，但其充填效率低、接续时间长、劳动强度大等问题制约着绿色充填开采的发展。针对固体充填技术升级的内生动力、行业发展的迫切需求以及矿山智能化建设的必然趋势，提出视频AI算法分析的固体智能充填方法。本文首先通过分析该固体智能充填方法的内涵及难点，构建出视频AI算法分析的固体智能充填开采方法系统构架，阐述视频AI算法的工作原理与实现流程，并给出视频AI算法可以实现的功能。根据不同地质条件分析了关键充填装备在不同工序下的影响因素，通过Creo进行液压支架骨架建模，实现液压支架在不同工况下机构的运动，给出对应的调控判据及路径，并设计关键充填装备在不同工序下的控制算法流程。根据视频算法特征及算法优缺点初步选择了图像识别算法，将构建好的目标数据集经过算法模型的训练及调参最终确定了最佳算法及对应的参数。通过某矿充填面应用效果分析，SVM各评价指标均优于其他算法，表明SVM模型在工况判别时表现出色，具有高度的准确性及可靠性。本研究可实现关键充填装备机构非正常工况的识别及调控、提高充填效率、机构位姿参数识别、充填空间夯实效果展示，可为视频AI算法分析的固体智能充填开采技术研发与应用提供理论指导。

• 基于神经网络补偿的液压支架群推移系统直线度控制方法

  王云飞, 赵继云, 张鹤, 王浩, 张阳,

  煤矿综采工作面的直线度控制是实现智能化开采的关键技术之一，液压支架推移油缸的位置控制性能直接影响着工作面直线度水平，但推移油缸电液系统的参数不确定性、建模误差和未知外部干扰等因素增加了液压支架推移系统的位置控制难度。针对此问题，首先，建立了液压支架推移油缸电液系统的数学模型，考虑到推移油缸仅有位置信息可测的实际工况，将其转化成Brunovsky标准型的形式。其次，设计了高阶滑模状态观测器利用可测的位置信息估计系统其他难以直接测量状态信息，同时，以系统状态信息为学习数据，设计了一种基于径向基神经网络的扰动观测器实时估计和补偿系统的未知扰动力。再次，结合反步设计原理，针对液压支架推移油缸拉架过程提出了一种鲁棒输出反馈控制器，并利用Lyapunov理论对整个闭环控制系统进行了稳定性验证。然后，基于ZY3200/08/18D液压支架推移油缸的实际物理参数建立了仿真模型，通过仿真测试发现所设计的鲁棒输出控制器的最终位置精度较传统比例积分控制器提高了77.19%，神经网络补偿器针对不同油缸载荷的估计精度分别为64.41%和75.38%。最后，为了进一步验证新型控制器的有效性，搭建了一个液压支架群多缸控制系统试验台，并开展了推移油缸拉架过程的模拟实验，实验结果表明：鲁棒输出反馈控制器较比例积分控制器的平均跟踪精度提高了47.23%，最终位置精度提高了75.00%，相邻推移油缸的平均同步误差提高了47.08%。研究结果为液压支架推移系统的动力学分析和直线度控制提供了一种思路。

• 智能炮孔检测与路径规划系统设计与应用

  金庆雨, 岳中文, 任猛, 薛克军, 潘杉,

  钻爆法巷道掘进的装药作业是巷道掘进的一个重要工序环节，传统的装药过程机械化程度较低，依赖人工操作，导致耗时费力且安全性较差。为了解决巷道掘进过程中钻爆法装药存在的问题，基于深度学习与智能算法技术，创新性地提出了智能化改进方案——智能炮孔检测与路径规划系统。该系统可以提高装药精度和施工效率，为钻爆法的智能化装药提供技术支持。系统架构为数据访问层、业务逻辑层和表示层，包括图像采集、数据处理、炮孔检测、路径规划和可视化界面等模块。首先，通过高精度图像传感器获取掘进工作面上的炮孔图像数据；其次，采用基于深度学习的炮孔智能检测模型进行数据处理和分析，实现对炮孔数据的准确检测和识别；最后，将改进贪心算法与2−opt局部搜索算法相结合，设计装药路径规划算法，实现了对装药顺序的高效规划和优化。系统集成了可视化功能，提供了直观的炮孔数据管理、智能炮孔识别、炮孔数据存档和装药路径规划等操作，方便施工人员进行实时监控和动态调整。研究结果表明，该系统在炮孔检测方面的准确率可达96.24%，路径规划算法的平均计算耗时为100 ms左右，该系统可提高钻爆法施工过程中装药的效率、安全性和智能化水平，服务于钻爆法巷道掘进智能化装药过程中的炮孔检测与路径规划。

• 基于改进A*与DWA算法的井下搬运机器人自主行走路径规划

  张可琨, 鲍久圣, 艾俊伟, 袁晓明, 阴妍, 王茂森, 葛世荣,

  针对井下搬运过程用工多且效率低等问题以及转运环节多、转运操作难、人工转运慢等困境，以搬运机器人为研究对象，通过仿真与试验进行井下巷道路径规划方法研究。首先，对井下转运工况进行特定的需求分析，确定井下“多转运点巷道”与“最后1 km直达运输”等典型搬运场景，并分别建立自主行走策略，提升井下搬运机器人自主行走路径规划的适用性与合理性；其次，设计路径规划系统方案，对比分析常规路径规划算法的性能，分别选取A*算法与DWA算法作为井下搬运机器人的全局路径规划与局部路径规划的基本算法；然后，针对常规A*算法搜索效率低与规划路径平滑性不足的问题，依次使用指数优化法与二次B样条曲线法进行改进，同时对比分析改进A*算法的性能，仿真结果发现：改进A*算法在“最后1 km直达运输”与“多转运点自主行走”等典型井下搬运场景的路径规划时间分别缩短了24.62%与22.02%，路径规划效率获得了提升，且生成路径的平滑性较好；接着，针对传统DWA算法存在运行时间与路径长度欠优的问题，统筹井下巷道速度限制、移动底盘驱动电机限制与搬运机器人制动距离限制等约束性要素构建预测路径评价函数，并衡量安全性与高效性引入障碍物评价子函数改进DWA算法，仿真结果发现：基于改进DWA算法的规划路径长度与自主行走时间分别缩短了31.27%与42.33%，有效提升了搬运机器人动态避障能力及路径规划性能；最后，搭建试验巷道场景与搬运机器人模型开展井下搬运机器人路径规划试验，试验结果表明：改进A*-DWA融合算法在多转运点巷道自主行走A→B、A→C以及最后1 km直达运输等试验场景的路径规划效率分别提升了21.90%、18.57%、14.67%，行驶过程实现实时有效动态避障，规划路径安全高效且具有平滑性，能够符合井下“减人、提效、增安”的目标导向以及满足搬运机器人自主行走路径规划需求。

• 透明回采工作面模型构建技术及智能化应用

  王晓辉, 刘再斌, 陈宝辉, 马良, 高耀全, 张东亮, 杜易明, 雷晓荣, 晏俊生,

  回采工作面模型是指导煤矿安全高效生产的重要前提，对实现煤炭精准开采和地质保障具有重要意义。特别是在复杂地质条件下，回采工作面模型若不能准确描述构造与地层之间的关系，将会影响煤矿生产过程中的采区规划、采掘工艺及生产效率等方面。以某复杂地质条件的矿井回采工作面为例，开展高精度回采工作面模型构建技术及智能化应用研究。首先，提出地层和断层的构建技术，成功解决了特殊地质现象及逆断层三维空间重值的难题。同时，引入动态更新技术实现了模型的局部动态修正，大幅提升了模型的准确性与实用性。其次，结合实时监测数据，提出智能规划截割与智能地质预测技术，能够有效提高生产决策的精准性与及时性。随后，构建了I030903回采工作面静态模型，并融入局部动态更新技术，将该动态模型应用于煤矿透明地质保障系统，取得了显著的应用效果。结果表明：该建模技术能够快速、准确地模拟任意复杂地质体，为处理地层不整合、地层尖灭、煤层分叉和断层切割等问题提供便利。经验证，模型误差值均处于0.2 m以下，且0～0.1 m范围内占整体97%。基于透明回采工作面模型的智能规划截割技术有效指导了采煤机的精准开采，而智能地质预测技术则能够在异常情况下自动生成预警信息并及时传达相关人员。该方法为煤矿智能化开采提供了技术支持和保障。

• 基于经验模态分解线性模型的矿压预测

  朱宇伟, 王朋飞, 王慧娴, 牛强强, 辛亮,

  为保证煤矿安全高效开采，减少顶板事故突发。本研究提出了一种新颖的多变量长时间序列矿压预测模型——经验模态分解线性模型(EMD–Mixer)。与多数固定长度的单一特征矿压预测模型不同，该模型首先引入经验模态分解(EMD)方法将矿压信号中周期性和趋势性分离出来，再通过与长时间预测线性层(LTSF–Linear)组合，形成一个用于提取时间维度特征的模块。此外，设计了时间与通道混合策略，利用处理非线性关系的通道特征模块来处理多变量矿压数据，最后将时间与通道模块的输出使用残差与输入数据相加，得到最终的预测结果。在实验中，将历史窗口设定为36个时间单位，并对预测长度分别为24、36、48和60的不同时间单位进行了测试，结果表明，EMD–Mixer模型在短期至中长期预测范围内均表现出优异的性能和稳定性。将该模型与LTSF–Linear、MTS–Mixer模型以及矿压预测中常用的长短期记忆(LSTM)模型进行了比较，并利用4种评估指标：平均绝对误差(EMAE)、均方误差(EMSE)、对称平均绝对百分比误差(EsMAPE)及绝对系数(R2)对预测结果进行了评价。结果显示，EMD–Mixer模型在所有指标下均展现出更高的预测精确度和预测稳定性。EMD–Mixer模型结构简单，具有较强的泛化能力，能够更有效地适应不同场景下不同级别的多变量矿压数据。为煤矿安全高效生产以及顶板事故的提前预警提供了重要的研究思路。

• 永磁限矩减速驱动的刮板输送机冲击动态特性研究

  冯浩帅, 崔红伟, 廉自生, 师理智, 曹保林, 苏兴涛, 刘志,

  刮板输送机作为煤矿综采工作面核心装备，不断向大运量、长运距、大功率方向发展，传统的刮板输送机驱动系统多采用“异步电机+软启动装置+减速器”的方式来实现低速大扭矩驱动，智能化程度的提高及极端恶劣的工作环境使得其发生故障的概率显著增加，严重影响开采效率。因此，设计研发了一种新型的永磁限矩减速装置，高度集成了永磁同步电机、二级行星减速器和柱面摩擦限矩器，运用ADAMS和MATLAB/Simulink软件建立了刮板输送机及行星减速器的动力学仿真模型、柱面摩擦限矩器关键部件的刚柔耦合模型和永磁电机的控制模型，实现了机电耦合系统的联合仿真。仿真分析了新型永磁限矩减速装置驱动的刮板输送机在冲击载荷工况下永磁同步电机的转速、转矩、三相电流和刮板机链传动系统的速度、张力、转矩以及行星传动的转速、转矩、啮合力等动态响应。结果表明，有无限矩器保护下的冲击负载电流分别为稳定运行时的2.9倍和7.7倍，冲击故障下电机输出功率降低约48%，柱面摩擦限矩器的存在很好地降低了负载端冲击载荷对电机的影响；当冲击载荷过大时，链传动系统各部件之间受到较大的力作用，此时限矩器会立刻打滑，系统进行卸载，对各传动部件起到过载保护作用；过大的冲击载荷也会导致减速器齿轮之间冲击增大，限矩器能起到快速、准确的保护，传动系统所受负载冲击减少约78%，证明该永磁限矩减速装置能很好地满足低速大扭矩的工程应用。研究内容可为提高刮板输送机传动系统的可靠性及推进煤机装置智能化奠定基础。

• 基于OTDR的缠绕式光纤应变传感器研制及性能测试

  陶强胜, 李英明, 王想君, 范朝涛, 郭德茂, 段文聪,

  为了精确监测高应力软岩巷道岩体变形规律，基于光时域反射技术，研制了一种缠绕式光纤应变传感器，研究了传感器结构中的弹簧直径、节距、有效圈数及压缩位移对光纤光损耗数值与灵敏度的影响，并通过性能测试对传感器结构进行了优化。研究结果表明：传感器内光纤弯曲损耗与其空间螺旋结构的几何尺寸有显著关系，主要影响因素有光纤单位长度弯曲损耗、光纤弯曲半径、缠绕的节距及缠绕圈数，受弹簧线径影响较小。光纤初始损耗随着弯曲半径和节距的增大而减小，随缠绕圈数、压缩位移的增大而增大；初始灵敏度随弯曲半径、压缩位移的增大而减小，随节距的增大出现先增大后减小的趋势。当弹簧线径为1.2 mm、直径14 mm、节距14 mm、有效圈数4圈时，弹簧−光纤结构最大量程可以达到50 mm，将弹簧−光纤结构改进封装成传感段，并与延时段首尾相接能够组成一个完整的传感器，单个传感器的误差较小，测得的“光损耗−压缩位移”关系式具有良好的线性关系，能够实现100 mm的位移监测，且通过进一步改进可以实现更大量程。同时，多个传感器经串联后能够形成准分布式测量系统，可以有效实现巷道深部岩体和周边岩体变形的精确监测。

• 大范围采动影响下特大断层构造区微震活动规律及调控方法

  郭伟耀, 张悦颖, 谷雪斌, 公绪飞, 郭传清, 郭文静, 张骞, 张磊,

  为大范围采动影响下特大断层构造区冲击地压防控提供参考，以济宁二号煤矿落差达百米级八里铺断层构造区为工程背景，研究了全矿井及八里铺断层上下盘采区的微震活动规律，基于微震累积能量分析了八里铺断层活动性，探讨了特大断层构造区微震活动调控方法，同时进行了工程实践。研究结果表明：大范围采动影响下，济宁二号煤矿微震事件以均匀分布于工作面及巷道区域的低能量量级事件为主，主要来源于顶板岩层运动；沿八里铺断层面没有产生集中、连续、大范围分布的微震事件，但微震事件随着工作面与断层距离减小而增加，即开采对断层具有明显扰动效应，但目前采动强度不足以造成八里铺断层活动；断层构造区微震最高累积能量整体呈稳定趋势，但集中位置随采掘状态改变而不断变化，尤其受工作面回采速度及强度影响较为明显；留设大宽度保护煤柱是调控特大断层构造区微震活动的有效方法，同时辅以顶板预裂和煤体卸压，能够实现特大断层构造区域煤层安全开采。基于不同类型断层在回采过程中的冲击地压防控思路，针对八里铺断层构造区103下03工作面进行了工程实践，发现回采过程中工作面微震活动强度明显减弱，单日微震总能量降低，而单日微震频次增加，即能量释放呈多次低能释放的特征。

• 低速冲击载荷扰动煤体破裂动力学特征与能量耗散规律研究

  和递, 孔祥国, 李树刚, 林海飞, 季鹏飞, 邓岱雨, 邹全乐,

  为了探究不同冲击载荷作用下煤体破裂失稳动力学特征与能量耗散规律，采用改进的霍普金森压杆（SHPB）试验系统，分别开展了一维冲击载荷、冲击载荷与轴向静载耦合作用动力学试验，研究了不同冲击速度和轴向静载下煤样动力学特性，分析煤样宏观破裂形态和孔隙演化规律，并从能量耗散角度剖析煤岩破裂失稳机制。研究结果表明：不同冲击载荷扰动下煤样应力−应变曲线均包含线弹性、塑性和塑性软化3个阶段。一维冲击载荷作用下煤样峰值强度和峰值应变具有明显的应变率效应，随着应变率的增加，煤样峰值强度、峰值应变逐渐增大；筛分统计破裂碎块不同粒径的质量分布，随应变率的增大，较大粒径质量减少、小粒径质量增加；煤样的入射能、反射能和耗散能均随冲击载荷的增大而逐渐增加，能量耗散密度呈指数增长；在冲击载荷与轴向静载耦合作用下，设定5.54 m/s的低速冲击载荷，随着轴向静载递增，峰值强度持续提升，峰值应变线性减弱；基于核磁共振（NMR）测试表征孔隙结构，煤样内部微孔随轴向静载的增大不断发育，裂隙沿轴向扩张趋势增加；煤样入射能随轴向静载的不断增加基本保持稳定，反射能不断减小，耗散能逐渐增大，能量耗散密度呈线性关系增大。根据煤岩能量耗散机制，孔隙萌生、扩展和贯通诱导煤体产生破裂失稳；轴向静载作用初期更多耗散能被用于内部微孔发育和裂隙扩张，随轴向静载的增大，裂隙不断扩展、滑移衍生出更多潜在破裂面；冲击载荷瞬时扰动下会诱导煤体形成宏观破裂面，产生大范围破裂失稳现象。

• 1 G NPR锚索加锚砂岩单轴力学特性试验研究

  王炯, 姜健, 王思语, 刘鹏, 冯增超, 漆容之,

  为进一步研究1 G NPR锚索加锚岩体的稳定性，以砂岩为研究对象，设计制作了试验1 G NPR锚索，分别对有侧限、无侧限约束条件下的无锚、普通锚索加锚、1 G NPR锚索加锚的岩石试件进行单轴试验及声发射试验研究。结果表明：在有侧限、无侧限2种约束条件下，1 G NPR锚索加锚岩体单轴抗压强度相较于无锚提高至少20%、相较于普通锚索加锚提高9%以上；破坏特征方面，无锚试件是以张拉破坏为主的拉剪破坏且破坏后的碎散程度高。1 G NPR锚索加锚岩体主要以剪切破坏为主，1 G NPR锚索支护范围内的岩石形态较为完整，整体的碎散程度较低；从声发射角度来看，1 G NPR锚索的累积振铃计数仅为无锚的1/3。相较于无锚岩石试件的前期平缓增加，而在破坏瞬间产生大量的声发射振铃计数，1 G NPR锚索加锚岩石试件的前期呈现阶段增加趋势，在破坏瞬间声发射振铃计数并不会发生爆发式的突增现象。1 G NPR锚索提高了砂岩试件的峰值强度，同时，在峰后阶段，1 GNPR锚索通过多次结构滑移，释放了锚固岩体积累的能量，延缓了裂缝的开展与贯通，破坏后的试件碎散程度更低。

• 应力波透射煤岩结构面传播衰减数值分析方法

  神文龙, 祝忍忍, 陈自强, 师国藏,

  针对一维动态节理角度和轴向静载差异的煤岩结构面承载损伤下应力波透射问题，采用室内实验、理论分析和计算机仿真等方法，揭示了界面倾角与轴向静载对煤岩结构面透射应力波的作用机制，结合Barton-Bandis节理本构模型、UDEC离散元仿真与灰狼算法优化BP神经网络技术，对分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar，SHPB)实验过程中应力波透射进行仿真和机器学习，在充分考虑各项参数的基础上进行了显著性正交试验和多因素方差分析，筛选出了主要影响因素并确定了修正方案，得到了煤岩结构面轴向静载与倾角差异下Barton-Bandis本构数值模拟参数修正的机器学习模型，极大地提升了煤岩结构面受冲击状态下变形行为与本构参数之间关联机制的计算效率。研究结果表明：基于BP人工神经网络技术的机器学习预测模型具有良好的适用性，可快速确定当前煤岩结构面倾角与轴向静载下模型参数，提供了一种基于数据驱动的煤岩结构面Barton-Bandis本构模型参数的高效修正方法，同时可以预测给定训练样本以外更大倾角与轴向静载范围下煤岩结构面数值模拟参数。

• 沟谷山地区粉煤灰基质自流充填减沉技术与工程实践

  赵茂平, 武竹,

  充填开采是一种能有效遏制地面沉降、高效处置工业固废、快速解放“三下”压煤资源的开采技术。本文针对山西神州煤业有限责任公司4603(2)工作面4604(1)工作面开采沉陷控制难题，深入开展了粉煤灰成分测定、充填浆液流动性测试、充填开采工艺工程实践及沉陷观测全流程研究。结果表明：专用辅料可充分激发粉煤灰的潜在活性，采用流动度试模进行充填浆液流动性能的快速测试，确定了自流充填浆液浓度上限为55%；研发了充填步距为2.4 m的“采煤→充填→采煤→充填”袋式循环的充填工艺，掌握了不同龄期充填体强度演化特征，建立了充填体强度与时间长度的关联方程，固结体试件60 d龄期后强度基本稳定于3.0 MPa，满足充填体终态强度2.0 MPa的充填设计要求；借助地势充填料浆自流充填后，工作面倾向最大下沉量为−156 mm，走向最大下沉量为−111 mm，实现了地表下沉小于200 mm的控制目标，保障了地面大型垃圾处理站、周边压煤村庄密集建、构筑物的安全使用。研究成果可为类似沟谷山地矿区充填开采提供借鉴。

• 超临界CO2对无烟煤力学强度劣化机制及其微观结构演变特征

  贾毅超, 杨栋, 黄旭东, 孙丁伟, 何立国,

  为揭示深部煤层注入CO2过程中，超临界CO2对无烟煤力学强度与微观结构的影响规律，以无烟煤为研究对象，对2种恒定温度（40、60 ℃）条件下超临界CO2对煤体劣化特性进行探究，利用自主研制的超临界CO2浸泡设备搭配煤体单轴加载装置对其力学强度进行初步测定，借助CT扫描系统表征孔裂隙等结构，通过分析不同浸泡时间（0、1、3、5、7 d）对孔裂隙的物化效应，揭示超临界CO2浸泡后无烟煤宏观强度损失与微观结构演变的内在联系。结果表明：超临界CO2对无烟煤宏观强度的劣化具有一定的时间效应，伴随着浸泡时间的增加，劣化效应逐渐减弱，逐渐趋于某一定值，其劣化主要时期为浸泡0～5 d，同时破坏模式改变，破坏颗粒的平均尺寸逐渐增大。同比恒温60 ℃，恒温40 ℃状态下的超临界CO2对煤体劣化作用较为明显；借助CT 扫描系统发现，经超临界CO2浸泡后白色矿物质消失，“溶蚀孔洞”逐渐扩大，新生孔裂纹不断发育，裂隙开度增加。煤样内部孔裂隙在0～5 d迅速发育成较为连续的孔隙团，此后内部孔裂隙缓慢发育，逐渐趋于稳定；超临界CO2侵入煤体内部，其通过萃取煤基质中的有机物与溶蚀碳酸盐矿物组分，形成“溶蚀孔洞”，破坏晶体结构，导致内部孔隙团逐渐发育。伴随着比表面积的增大，煤体吸附能力增加，其“溶胀效应”进一步增加孔裂隙发育，最终导致宏观力学强度的改变；由宏观强度损失数学模型分析得到，煤体经过超临界CO2浸泡后，强度包络线向右偏移，摩尔应力圆向左偏移，内摩擦角与黏聚力均变小，最终导致煤体宏观强度的损失。

• 惰性粉体抑制瓦斯/煤尘复合爆炸特性及机理研究

  纪文涛, 张国涛, 杨帅帅, 徐子晖, 毛文哲, 王燕,

  瓦斯/煤尘复合爆炸是一个耦合了均相燃烧与异相燃烧的复杂过程，燃烧主控机制动态变化，爆炸机理更加复杂，导致其相比单相瓦斯或煤尘爆炸具有更高的爆炸敏感性和爆炸强度，严重制约着煤矿的安全生产。为了防治瓦斯/煤尘复合爆炸灾害，选取碳酸氢钠和碳酸钙两种惰性粉体，在20 L球型爆炸装置中开展了惰性粉体抑制瓦斯/煤尘复合爆炸实验。通过系统的改变瓦斯和煤尘浓度配比，对不同浓度惰性粉体作用下瓦斯/煤尘复合体系最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率变化规律进行分析，并对比分析不同惰性粉体抑制瓦斯/煤尘复合爆炸性能之间的区别和联系。研究结果表明，碳酸氢钠和碳酸钙对不同浓度配比的瓦斯/煤尘复合体系爆炸均具有抑制作用，其中碳酸氢钠不仅可以通过分解吸热、延缓煤尘热解、降低煤尘分解速率等物理抑制方式来抑制瓦斯/煤尘复合爆炸，还可以通过消耗爆炸反应的关键自由基的化学抑制方式来抑制瓦斯/煤尘复合爆炸，而碳酸钙只能以物理吸热的方式抑制爆炸，因此碳酸氢钠对瓦斯/煤尘复合体系爆炸的抑制效果优于碳酸钙，具体表现为碳酸氢钠可完全抑制所有工况，碳酸钙仅能完全抑制瓦斯浓度低于8%时的瓦斯/煤尘复合工况。另外，2种惰性粉体对瓦斯/煤尘复合体系爆炸压力的抑制效率随着体系中瓦斯浓度的提升先升高后降低，当瓦斯浓度为6%、煤尘浓度为100 g/m3时抑爆效率最高；对瓦斯/煤尘复合体系爆炸压升速率的抑制效率随着体系中瓦斯浓度的提升逐渐升高，对浓度为10%的纯瓦斯爆炸时抑爆效率最高。

• 复配表面活性剂对烟煤润湿性影响及微观机理研究

  杜常博, 程传旺, 易富, 黄惠杰, 孙玮泽, 陶晗,

  煤尘污染是一个亟需解决的工程难题，传统的喷雾技术已难以满足现代工业化要求。为解决煤尘污染问题，以喷雾技术为基础，提高水喷雾添加剂对煤尘的润湿性能，选取快速渗透剂T（快T）、癸基葡糖苷（APG）、曲拉通100（TX−100）和椰油酰胺丙基二甲基氧化胺（CAO）4种表面活性剂，通过润湿时间对其单一润湿特性和复合润湿特性进行研究；采用XPS分析复合表面活性剂作用煤尘前后元素的变化；利用分子动力学模拟水/煤、水/表面活性剂/煤的相互作用，分析表面活性剂与煤之间的相对质量浓度、均方位移和相互作用能。结果表明：润湿时间随着表面活性剂质量分数的增大而降低，4种表面活性剂溶液中煤尘的润湿时间均在质量分数为0.2%后趋于稳定；TX−100与APG复配对煤尘的润湿时间有拮抗作用；快T和APG或TX−100复配均有协同作用，快T与APG在质量比为2︰2时协同效果最强，相比于同质量分数的快T和APG单体溶液的润湿时间分别降低了54.82%和50.54%；XPS谱图中存在明显的C峰和O峰，C—O官能团对煤尘润湿性的影响最为显著；复合表面活性剂的水峰与煤峰的重叠面积较大，表面活性剂促进了水分子在煤尘表面的吸附作用，使更多的水分子向煤表面移动；水/煤、水/单一表面活性剂和水/复配表面活性剂的相互作用能均为负，其相互作用能的大小为水/复合表面活性剂/煤<水/单一表面活性/煤<水/煤系统；复配表面活性剂比单一表面活性剂相比具有更好的润湿性，从宏观上表现为润湿时间的缩短，微观上表现为煤与水的负相互作用能减少。研究结果可为表面活性剂在煤尘润湿的选择和设计提供一定的参考。

• 对旋轴流通风机叶轮内能量传递过程与演变特性

  陈永平, 刘荣华, 陈世强, 刘东, 李洋溢, 王潇,

  叶轮旋转将能量传递给风流，如何实现能量高效转化是工程领域内关键问题，掌握叶轮内能量传递过程是实现能量高效转化的前提与基础。为明确通风机叶轮内能量传递机理，以对旋轴流通风机为研究对象，采用数值模拟和试验方法获得了叶轮内部流场。基于叶轮机械能量转换理论，探明了叶轮内风流流动角、轴向速度和叶轮局部理论全压升等参数演变规律，揭示了叶轮内能量演变特性和流动损失过程。结果表明：当流量大于0.7 QBEP（QBEP为最高效率工况）时，前级叶轮效率明显高于后级，在最高效率工况，两级叶轮效率差值约26.5%，当流量等于1.22 QBEP时，效率差值高达66.6%，表明后级叶轮效率偏低是导致通风机整机效率降低的主因；在流动方向，后级叶轮流动损失集中在STL=0～0.3（STL为流动方向叶轮进口到出口的距离），降低该区域的流动损失是提升后级叶轮效率的关键；实际风流全压升曲线驼峰特性是叶轮理论全压升和流动损失共同作用的结果，但主要与前级叶轮出口和后级叶轮入口理论全压有关；流动角在叶展方向急剧减小或增大将引起轴向速度显著减小，进而导致前级叶轮进出口和后级叶轮进口在SPN=0.8～1.0产生回流（SPN为叶展方向轮毂至机壳的距离），最终影响叶轮内理论全压升的大小，因此流动角和轴向速度共同作用并改变叶轮内能量演变规律；两级叶轮局部理论全压升均在叶轮中部区域获得较大提升，而在叶轮进出口区域变化甚微，局部理论全压升增长率是决定叶轮理论全压升大小的关键因素。

• 高位离层水害突水危险性区域预测方法

  秦庆举, 刘梦楠, 孔英权, 周宇, 刘文武, 韩昌民, 乔伟,

  以黄陇煤田招贤煤矿为例，提出了一种考虑主观决策、客观统计和变权理论修正的离层水害区域危险性预测方法。选取煤层厚度、含水层渗透系数、含水层厚度、含水层单位涌水量、含水层距煤层距离、含水层水头高度、构造、近场顶板岩层泥岩累计厚度等8个主要因素，在层次分析法（AHP）和熵权法（EWM）的基础上，使用变权法（VWM）对常权值修正，建立了招贤一采区离层突水危险性评价数学模型，得到开采前一采区离层突水危险性综合评价指标。结合招贤工程地质条件，采用地面抽排孔控制离层致灾水源。结果表明：提出的基于AHP−EWM−VWM的高位离层突水区域危险性预测方法可以较为准确地定位突水高风险区，综合权重评价结果表明，降低含水层水位高度是防控离层水害的关键措施；实际开展的地面抽排孔抽水有效降低了采区离层突水风险，证明研究对侏罗系煤田离层水害有效防治具有良好的指导意义。