通过改变煤层覆岩结构实现应力调整与转移，降低巷道或工作面围岩应力集中，是煤矿矿压治理的关键技术手段之一。顶板岩层密集钻孔切顶卸压技术通过在顶板岩层中布置密集钻孔形成人造弱面，并在采动应力作用下促使弱面贯通，从而切断一定高度范围内的顶板岩层，改变覆岩运移特征与采动应力传递路径，缩短低位悬臂梁结构冒落充填采空区的“时间”，限制中高位顶板岩层运移“空间”，实现围岩应力环境显著改善，具备较强的工程适用性。近年来，该技术发展迅速，已在采煤面悬顶治理、切顶留巷和切顶护巷等场景中开展工业性试验。本文阐明了顶板密集钻孔切顶卸压的技术内涵与作用机理，构建了密集钻孔切顶卸压技术体系，并总结了塔山、宋新庄、察哈素等典型工程案例，可为该技术推广应用提供参考。

深部金属矿岩坚硬、地应力高、储能大，同时复杂的采场、空区、充填体、水体等不连续结构与非均匀介质交叉共存的极端异构环境进一步加剧岩体局部应力集中和储能跃升，形成处于高危态的高应力异构岩体。在矿山开采动力扰动下，深部异构岩体高储能易突然释放形成岩爆等动力灾害。因此，针对高应力异构岩体高储能致灾驱动机制和注水诱变改性机理关键科学问题，考虑深部异构岩体高储能和动力扰动并存的显著特点，开展深部高应力异构岩体动力响应规律、动静组合灾变机制、注水诱变改性方法研究，阐明动力扰动下高应力异构岩体的动态响应与破裂规律，明晰动力扰动诱发异构岩体高储能致灾的驱动机制，揭示注水诱变改性参数对动力扰动能量时空流程的阻滞机理和对异构区域高能态灾变敏度的降危机理，开发联合注水阻滞和注水释能的深部异构岩体诱变改性方法，为深部金属矿岩体动力灾害防控和安全高效生产提供关键理论与技术支撑。

巷道冲击破坏是煤矿面临的主要动力灾害之一，巷道落锤冲击试验是研究巷道冲击破坏的有效方法。为指导巷道落锤冲击试验开展，开发巷道落锤冲击数值模拟方法，复现动静组合载荷诱发巷道冲击破坏过程，揭示落锤作用下巷道冲击破坏机制，分析静载、落锤冲击速度与落锤动能对巷道冲击破坏的影响。研究结果表明：落锤冲击在巷道围岩产生径向与切向应力波，切向应力波应力值较高，径向应力波应力值较低且往往出现拉压应力转换，围岩冲击破坏时应力波具有径向拉伸-切向卸载特征;提出径向拉裂-切向释能的双向应力波耦合致冲机制，径向应力波促使浅部围岩拉裂破坏，切向应力波在围岩局部破坏前、后积聚与释放弹性能，为破坏碎块提供冲击动能；动载和静载对巷道冲击破坏具有正向协同关系，静载主要影响切向应力波的起振应力，落锤冲击速度主要影响应力波的振幅，巷道冲击破坏对落锤冲击速度较为敏感；巷道是否发生冲击破坏及冲击剧烈程度并不完全取决于落锤动能，而对落锤冲击速度具有更强的依赖性，在开展落锤冲击试验时，应增设落锤冲击速度主动施加结构。研究成果有助于对动静组合载荷诱发巷道冲击破坏形成较为系统的认识，有效指导巷道落锤冲击试验开展。

工作面停采线与准备巷道之间煤柱宽度较小时，工作面回采期间顶板周期性断裂产生的动载将对巷道造成严重影响。1031工作面停采线与1031风巷联巷之间煤柱呈梯形分布，最小煤柱宽度仅17 m。为实现工作面回采期间1031风巷联巷有效防控，采用实验室试验、数值模拟和现场试验等方法研究远场渐进动载叠加静载诱发巷道失稳机制与防控方法。结果表明：随着循环载荷冲击次数的增加，细砂岩试样整体上呈峰值应力逐渐降低、峰值应变逐渐增加的演化规律。试样累积损伤的增加造成其抵抗冲击载荷能力的降低和冲击次数的减少，无损伤、70%σ_c、80%σ_c预损伤试样破坏时的冲击次数分别为13，7，4。吸收能和反射能随冲击次数的增加逐渐增大，且吸收能增幅较反射能大，而透射能逐渐降低且随损伤程度的增加降低越发显著。顶底板弱化缓冲区形成阻碍应力传递的屏障，削弱了渐进动载与静载的叠加影响。定义了峰值应力弱化梯度系数α，随着风巷联巷与停采线距离的增加，系数α经历了“快速降低—中速减小—相对稳定”的演变过程。基于风巷联巷围岩应力和系数α的演化规律，将风巷联巷分为采动强影响段、中影响段、弱影响段。提出“切顶断底差异化压裂+补强支护”的支-卸协同巷道围岩控制思路，强影响段“切顶断底+补强支护”，中影响段“断底+补强支护”，弱影响段补强支护。实践表明，1031风巷联巷采取上述措施后顶底板最大位移为192 mm，两帮最大位移为146 mm，有效控制了巷道围岩变形。

特厚煤层掘进工作面空顶区自稳状态是决定支护强度与密度及巷道掘进效率的关键，但目前尚未形成完善的空顶区稳定状态评估方法。本文以山煤国际晋北矿区典型特厚煤层巷道掘进工程为背景，建立特厚煤层掘进工作面空顶区自稳模型，提出基于极限空顶距及自稳时间的空顶区自稳状态评估方法，探究特厚煤层巷道新型高强低密支护与常规低强高密支护的等效力学机制，优化新型快掘支护技术及工艺参数，并开展现场工程实践与效果验证。结果表明：掘进工作面极限空顶距取决于支护区与空顶区交界处顶板最大主应力及其抗拉强度；当空顶距离小于极限空顶距时，空顶区自稳时间随空顶距增大呈负幂函数关系迅速衰减，当空顶距离达到或超过极限空顶距时，空顶区自稳时间降为零；高强度锚杆有助于提升支护应力场的幅值，而增大锚杆间排距会削弱其应力场强度，锚索补强则可显著增大支护应力场的幅值和影响范围；在空顶区具有一定自稳时间条件下，通过合理选择锚杆强度、间排距及锚索布置方式，可实现高强低密支护与低强高密支护的等效控制效果；现场采用新型高强低密支护方式后，特厚煤层巷道围岩稳定性良好，相较于常规低强高密支护，掘进速度提高40%以上。

为研究深部倾斜巷道复合顶板围岩变形机理并提升其控制效果,根据复合顶板稳定性的工程重要性,采用薄板弯曲理论并结合UDEC与FLAC^3D构建层间与围岩协同作用模型,设置无支护、常规支护及联合超前支护3种工况,开展顶板挠度、塑性区及滑移指数S的演化规律研究。结果表明:顶板变形源于弱夹层局部破坏引发的整体刚度衰减与应力集中;层间滑移以协同作用机制进一步加剧围岩变形程度。联合超前支护使顶板最大下沉量w_max由约100 mm降至50 mm,塑性连通带被切断,S由大于1降至小于1。提出的“锚杆+网+W钢带+锚索”联合超前支护方案可有效抑制层间滑移扩展,将顶板最大下沉量控制在规定范围内,并显著减小塑性破坏范围,现场监测结果验证巷道围岩稳定性得到明显改善。

锚杆支护作为岩土工程和地下工程主要支护手段被广泛应用。为实现对锚固锚杆缺陷的无损定量检测，本研究构建超声导波无损检测系统，采用频率扫描法对锚杆-树脂-围岩锚固结构试件进行高频导波检测，通过分析回波信号的状态及分布特征，优选得到最佳激励频率、系统增益及首波宽度，提出缺陷位置及缺陷程度的信号表征方法，并对含不同缺陷程度的锚固锚杆进行无损检测，最终达到定量检测缺陷位置及缺陷程度的目的。结果表明：最优激励频率为2.4 MHz，最优系统增益为60 dB，最优首波宽度为0.025 ms；所构建的超声导波无损测试系统可定量检测锚固锚杆缺陷位置及程度，其中缺陷位置检测误差不超过2%，缺陷回波幅值峰值与锚杆截面损失率呈线性关系。

浆-岩界面之间存在界面过渡区，在将废弃井巷注浆改造为垃圾处置库时可能会发生污染物沿注浆岩体浆-岩界面的迁移扩散。为探究污染物(以氯离子为例)沿浆-岩界面运移规律，利用X射线显微成像系统、TOP INDUSTRIE STAC 600-600岩石三轴试验仪，开展浆-岩界面微观结构试验及氯离子沿浆-岩界面的运移试验，探究围压及运移时间影响下的氯离子运移规律，并构建氯离子运移模型。研究结果表明：水泥石与岩石之间胶结区域可能会出现垂直于界面的纵向微裂隙、平行于界面的横向微裂隙及较为明显的低密度（高孔隙）区域；在渗透压作用下，随着围压的增加，氯离子运移高度逐渐降低，而渗透时间越久，氯离子沿浆-岩界面的上升高度也就越大；构建氯离子沿浆-岩界面的运移模型，并利用COMSOL软件开展模拟验证，模拟研究结果与室内试验结果吻合度较好，验证了所建立的氯离子沿浆-岩界面运移模型的有效性与合理性，可以为下一步工程尺度数值模拟提供借鉴。

明晰大倾角采场顶板破断结构特征与注浆承载体力学行为是保障下分层开采支护系统稳定的关键。采用理论计算、物理模拟、力学试验、现场实测等手段，开展了大倾角采场顶板破断傅里叶级数解析，研究了顶板破断、应力、分形演化规律，基于采场顶板破断演变形态构建了5组散体高度占比固结体试验模型，开展了CT扫描原位加载试验，揭示了固结体再承载力学特性。结果表明：受大倾角采空区中下部矸石堆积影响，顶板发生挠曲变形位置向倾斜上部偏移，上部空域体积增大，分形维数升至1.569；上部顶板破断矸石应力恢复幅值较下部减缓83%、较中部减缓75%，顶板破断“倒勺形”形态特征显著，大倾角采场上部是支护系统稳定防控重点区域；5组散体高度占比固结体在峰后阶段表现出应变软化特征，随散体高度占比增大，固结体单轴抗压强度增强，改性散体力学性能优于浆体；受倾斜胶结面应力屏障效应影响，固结体应变集中区与破裂带呈“上宽多、下窄少”，浆体率先破裂、块体剥落；随轴向持续加载，固结体裂隙率自上而下递减；随散体高度占比增大，固结体发育裂隙直径平均值分别为1.28,1.38,1.45 mm，上端浆体小直径裂隙发育，改性散体则通过颗粒重排吸收能量，结构稳定性更强。研究结果为大倾角下分层开采上端空域破碎顶板稳定控制奠定理论基础。

通过开展高水速凝材料的循环加卸载力学测试，结合微观结构与声发射特征分析，研究其能量演化规律与破坏特征。结果表明：高水速凝材料试样在不同加载条件下具有“环向应变滞后”现象，呈现轴向裂隙近平行分布和混合裂隙“Y”形分布两种典型破坏形式。试样的循环总功、释放能和耗散能与循环加卸载阶段关系密切。水固比增加，释放能在循环前期以及耗散能在循环后期的增幅随之降低；加载速率增加，耗散能在循环后期的增幅随之减小。定下限、变上限循环加卸载路径下，试样主要处于损伤累积状态，有利于脆性劈裂破坏的形成；变上、下限循环加卸载路径下，试样主要处于结构失稳状态，剪切破坏特征更为明显。试样的峰值强度随水固比的增加而减小，随加载速率的增加而增大，输入总能量随水固比、加载速率的增加而减少。研究结论有助于进一步揭示高水速凝材料的变形破坏机制，为其在矿山工程的应用提供理论支撑。

关键域充填是残采区储碳空间重构的重要支撑。充填体在CO₂环境中力学性能的演化规律，尤其是强动载作用下的动态响应机制，直接影响地下储碳空间的稳定运维。选用赤泥（RM）、铝土矿尾矿(BT)、粉煤灰(FA)和水泥(OPC)等材料制备充填体试件，开展了不同应变率下碳化前后充填体SHPB动态冲击试验，揭示了碳化对充填体动态力学参数、破坏模式及能量演化规律的影响机制，并借助X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜能谱仪（SEM-EDS）分析了相应的矿物组成与微观结构演变特征。结果表明：碳化作用会明显劣化充填体的动态力学性能，抗压强度降低了3％~31％，破坏应变显著增大，即碳化使充填体刚度下降，并增强其塑性变形能力；充填体破坏模式呈现出显著的应变率效应，低应变率条件下以轴向劈裂为主，高应变率条件下转变为压剪复合破坏，相近应变率条件下碳化充填体试样的块度更小、数量更多，且破碎程度加剧；未碳化试样反射能随应变率上升而增高，碳化试样则呈下降趋势；微观特征反映出碳化过程中孔隙会扩展，进一步抑制水化反应，导致C-S-H与AFt胶结相生成不足，CaCO₃未能有效填充孔隙，最终引发结构疏松与性能劣化。提出碳纤维增强复合材料（CFRP）环向约束碳化充填体的技术思路，在储碳空间中构筑“储碳-抗冲”型充填体。研究成果可为关键域充填体性能评估、强动载作用下储碳空间的长久运维提供理论支撑。

为探明矸石粉基胶结充填材料不同配比条件下的抗剪强度及其超声波P波波速响应特征，运用正交试验设计制备了以矸石粉为主料，水泥、粉煤灰与高水为添加剂的胶结充填材料，采用极差分析、方差分析及多元回归分析等方法，研究了矸石粉浆质量浓度PA、水泥含量PB、粉煤灰含量PC、高水材料含量PD等4种因素对矸石粉基胶结充填材料抗剪强度、P波波速的影响机制。结果表明：1） 材料的抗剪强度范围为0.048～1.041 MPa，P波波速范围为0.409～1.531 km/s；各因素对于抗剪强度及P波波速的影响显著性排序均为PB>PD>PA>PC，水泥影响最为显著；抗剪强度与P波波速呈正相关关系，皮尔逊相关系数为0.92。2） 拟合出各因素与抗剪强度、P波波速间的数学方程，抗剪强度与PB，PD呈二次多项式关系，与PA，PC呈三次多项式关系；P波波速与PB呈二次多项式关系，与PA，PC，PD均呈三次多项式关系。3） 在各因素与抗剪强度、P波波速拟合数学方程的基础上，建立了多因素耦合影响下的抗剪强度、P波波速预测模型，并验证了模型可靠度。

基于YOLOv11n骨干网络，提出了一种改进的轻量化实时检测模型HDB-YOLO。该模型采用HS-FPN（High-level Screening-feature Fusion Pyramid Networks）颈部网络，可以实现不损失识别质量的同时轻量化模型结构，减轻计算量；以Dynamic卷积网络替换标准卷积网络，提升模型的识别精确率和泛化能力；引入BiFormer（Bi-level Routing Attention）注意力机制，增强模型的全局感受野并缓解了模块间的负协同效应。对比实验和消融实验结果表明：与YOLOv11n模型相比，改进后的模型精确率提升12.93％，召回率提升2.66％，F1提升7.83％，mAP@50和mAP@50.95分别相对于原模型提升2.90％和5.70％，而识别速度仅需3.2 ms。H-D-B（HS-FPN，Dynamic，BiFormer）组合后在红外场景下的煤和矸石识别均表现出了最为均衡的综合能力，改进后的模型结构对比其他YOLO系列模型（YOLOv5n-v11n）和RT-DETR，Faster-RCNN等非YOLO模型同样表现优异。

煤岩识别是实现智能化综放开采的关键环节，针对放煤过程中放煤口附近高粉尘、低照度及煤岩颜色相近等复杂环境下煤岩识别困难的问题，本文提出了一种基于探地雷达的煤岩分界面随放动态追踪方法。采用时域有限差分方法构建了6种理想几何体和6种典型形状煤岩块体数值模型，结合形态学基因定点诱变技术与三维Wadell圆度表征方法，研究了块体形状、入射方向及电磁波波长对电磁传播特性的影响规律。进一步建立了DEM-FDTD三维堆积模型，分析了块体形状对煤岩分界面探测结果的作用机制。结果表明：在米氏散射区域内，非球形块体与等体积球体在时域、频域及散射特征上存在显著差异，且块体几何各向异性越强，电磁响应对入射方向越敏感。随着电磁波波长增大，块体形状效应逐渐减弱，当波长为0.3 m时，各形状块体与球体的波形互相关系数均达到0.9以上，不同形状块体的临界波长与等效直径呈近似线性关系。在散体煤岩三维堆积模型探测中，块体形状通过改变堆积模型的堆积密度进而导致分界面回波时间差异，影响煤岩分界面距离探测精度，最大相对误差达24.765%。

利用废弃矿井巷道或硐室作为储能空间有助于推动资源的循环利用，但围岩受采动或覆岩载荷影响已经产生一定的损伤，在含液率影响下，损伤岩石的力学特性会出现弱化，从而影响地下储库的稳定性。为探究废弃矿井巷道改造的储油空间围岩劣化机制，开展了不同含液率下损伤岩样单轴压缩试验，结合XTDIC三维全场应变测量系统、声发射系统和扫描电子显微镜等技术，分析了油-水浸泡与初始损伤耦合作用下岩样组分结构、强度、声发射演化、位移场特征和能量特征，从宏细观角度探究了岩石力学特性弱化机制。结果表明：油-水浸泡引发硅元素流失及微结构劣化，导致岩样表面剥落、裂纹扩展和孔洞增加，抗压强度和残余强度持续衰减；随着含液率增加，岩样最大声发射振铃计数率及破坏时声发射累计计数减少，含液率为5.3％的岩样最大振铃计数率和累计计数较干燥岩样分别下降81.7％和80.4％；岩样剪切裂纹区域数据密度和张拉裂纹区域数据密度均随含液率增加而逐渐减小，破坏形式由张拉为主的拉剪破坏转变为剪切破坏；初始损伤与油-水侵蚀协同作用削弱了岩石储能能力，其极限储能值降低45.5％，抵抗外力的能力减弱。

随着深层油气资源的不断开发，高地应力与强卸荷作用下储层岩石力学行为成为影响井筒稳定性和水侵防控的关键因素。为探究不同卸荷路径对砂岩力学特性与破裂机制的影响，采用真三轴试验系统研究了砂岩试样在单调加载、单向卸荷（仅卸σ₃）和双向卸荷（先卸σ₃后卸σ₂）路径下的力学特性与声发射特征。结果表明：砂岩强度按单调加载、单向卸荷、双向卸荷的顺序依次递减；峰值强度随侧向应力增大而提高，随卸荷比例增加而降低，其中，双向卸荷引发的强度损失最为显著；声发射结果显示，破坏前振铃计数维持低位，峰值时急剧上升，表明砂岩破坏具有明显脆性特征；RA-AF分析显示破坏以剪切为主，且侧向应力越高，剪切裂纹比例越大；宏观上，试样均表现为斜剪破坏，侧向应力增大抑制了裂纹贯通，卸荷比例增大则促进了裂纹网络的发育。研究成果可为深部油气储层开发卸荷下裂缝变形破坏预测提供参考。

工作面采掘活动引起巷道顶板三向应力重分布，巷道顶板煤层和岩层由于力学性质差异发生不协调变形，进而引发顶板离层冒落，威胁工作面安全生产。为研究煤岩在不同中间主应力作用下的力学性质差异，对同矿井顶板煤、岩样开展真三轴压缩试验，分析其力学、声发射及能量演化特征。研究结果表明：煤、岩样峰值强度随σ₂增大呈先增后减趋势，煤样弹性模量随σ₂变化较小，岩样弹性模量随σ₂逐渐增加，峰值强度和弹性模量对σ₂敏感性大小为粉砂岩＞砂质泥岩＞煤，体积扩容敏感性大小为煤＞砂质泥岩＞粉砂岩；煤样伴生裂隙显著多于岩样，二者体积主要沿σ₃方向膨胀，剪切破坏面在σ₁-σ₃面内产生，煤样破坏模式随σ₂增大由拉伸主导逐步转为剪切主导，岩样破坏过程以张拉-剪切混合破坏为主，岩样整体表现出脆性破坏特征；声发射监测结果显示，煤样声发射计数约为岩样10倍，煤样声发射信号及能量释放主要集中在裂隙扩展阶段，岩样则主要集中在破坏阶段，煤样峰后整体破坏趋势从核心区向四周扩散，主裂隙带发育更集中，岩样则多呈条带状或分散分布，粉砂岩裂隙扩展方向性更强，泥质砂岩初始损伤响应更敏感；σ₂对岩样裂隙类型转换的影响较煤样弱，岩样在高σ₂下仍保留一定比例的张拉裂隙活动；随着σ₂增大，峰值点处的输入能和弹性能先增大后减小，岩样积聚弹性能的能力显著大于煤样，不同中间主应力下耗散能所占比例为煤＞泥质砂岩＞粉砂岩。研究结果可为巷道顶板煤岩离层失稳机理研究提供理论依据。

钻孔卸压是控制高应力巷道围岩变形和防治冲击地压的重要手段。为探究真三轴循环荷载下钻孔岩体力学行为，利用真三轴岩石时效力学试验系统对不同孔径砂岩开展恒位移梯度循环加卸载试验，分析真三轴循环加卸载过程中钻孔砂岩应力应变曲线、强度变形参数、能量演化及分配规律。结果表明：随着孔径增大，砂岩峰值强度、残余强度和峰值应变均逐渐减小，侧向应变比逐渐增大，表明钻孔具有弱化围岩强度和控制围岩变形的作用；真三轴循环荷载下不同孔径砂岩的总输入能、弹性能和耗散能均呈先增大后减小的变化趋势，最大总输入能、最大弹性能和最大耗散能随孔径增加而减小，表明钻孔可降低围岩的极限储能能力，减小围岩破坏时释放的弹性能，从而有效防治冲击地压灾害；随着轴向应变增加，不同孔径砂岩耗能比均呈大幅降低—平稳—突增—缓慢减小至稳定的变化规律，试样破坏时，耗能比急剧增大，发生突变，耗能比突增可作为钻孔砂岩失稳判据。

在声发射测试中，岩石破坏产生的有效信号易受到背景噪声及其他设备噪声的污染。针对砂岩破坏过程中声发射信号含噪问题，本文提出一种基于秘书鸟优化算法（SBOA）优化变分模态分解（VMD）参数，结合小波阈值降噪的方法，对监测的声发射信号进行降噪处理，提取有效信号，提高砂岩破坏过程的信号质量。采用SBOA算法寻优时，以最小包络熵为适应度函数，得到VMD分解时所需的关键参数[K，α]，实现信号的有效分解。根据相关系数评判各IMF分量的含噪情况，对含噪信号分量进行小波阈值降噪处理，并重构得到降噪后的信号。通过仿真和实测信号降噪试验，对比降噪后声发射信号的信噪比、均方误差等评价指标，证明了SBOA-VMD对优化VMD参数的优越性和SBOA-VMD联合小波阈值降噪算法在岩石声发射信号降噪的实用性。研究结果为利用声发射信号探究岩石破裂规律提供参考。

为探究不同注氮方式对煤层瓦斯强化抽采效果的影响,建立非均质煤层流-固-损伤耦合模型,借助COMSOL Multiphysics模拟软件,分析不同注氮方式下煤层渗透率、瓦斯压力参数的变化规律，以及对煤层驱替瓦斯效率、驱替比的影响规律，确定最优注氮方式并在黄陵某矿开展工程实践。结果表明：通过注氮驱替瓦斯试验与数值模拟结果的对比分析，煤体应变量的相对误差平均值为 5.24%，瓦斯、氮气体积分数的相对误差平均值分别为 6.58% 和 6.11%，验证了所构建模型的合理性；脉冲降压注氮方式在驱替效率、渗透率提升效果及氮气利用效率方面均优于其他注氮方式。脉冲降压注氮停注阶段，孔隙压力对煤基质的压缩作用减弱，进而促进瓦斯的解吸与扩散，该注氮方式的驱替效率为3.96%。周期性注停产生的气流波动，导致注氮钻孔反复胀缩并贯通煤体孔隙，煤层渗透率提升1.23%。脉冲降压注氮方式的氮气消耗量更低，驱替比为0.51。现场试验结果表明：相较于常规负压抽采，脉冲降压注氮的瓦斯累计抽采纯量提升 16.67%，且可维持抽采孔内瓦斯高浓度状态，保障瓦斯后续资源化利用的可行性。

煤层气产出本质上是储层与井筒协同控气的过程，现有研究多聚焦于储层物性，对井筒管控参量对煤层气产出的影响机制关注不足。为此，依托自主研制的多储层煤层气开发试验装置，开展了定产（12，16和20 L/min）、定压（0.15，0.25和0.30 MPa）及常规合采3种井筒调控模式下的多储层煤层气合采物理模拟试验，系统研究了多储层煤层气产出特征，揭示了井筒控制参数与调控模式对产气行为的影响机制。研究结果表明：井筒定产/定压值与流体干扰强度之间存在定量调控关系，通过优化井筒控制参数，可缩小储层与井筒系统属性差异，降低流体干扰效应，改善合采兼容性；通过拟合产能贡献率与初始储层压力，可建立煤层气合采兼容性量化判据，拟合斜率a值可有效表征合采兼容性；厘清了合采井压力主导型与流量主导型控气特征，揭示了煤层气 “基质脱附——扩散传质——裂隙渗流——井筒再分配”4阶段级联运移机制，深化了对储层与井筒互馈机理的认识。研究成果可为优化井筒调控参数、改善合采兼容性提供理论参考与技术思路。

顺层射流轴向平面切缝卸压增渗技术可通过平行于煤层的缝槽形成大范围、均匀分布的卸压裂缝，实现高效增渗。为明确其卸压增渗机制，采用数值计算、现场试验等方法，研究了卸压缝槽对应力演化及瓦斯抽采效果的影响。结果表明：切缝缝槽布置参数直接决定卸压区域分布，缝槽间距过大会导致卸压区域不连续，进而影响增渗效果；模拟显示，缝槽卸压区域与瓦斯有效抽采区域基本吻合，合理优化缝槽参数可实现缝槽间瓦斯连续抽采；基于优化参数开展的现场应用表明，平面切缝技术 60 d平均瓦斯抽采浓度与纯量分别为57.72%和5.0 m³/h，分别为环形切缝技术的1.18倍和1.39倍，为顺层钻孔的1.50倍和3.33倍。研究结果可为平面切缝卸压增渗技术的推广应用提供参考。