安全高效開采煤炭資源
——煤炭資源與安全開采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

煤炭資源與安全開采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)整合原煤炭資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、礦山開采與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和巖石混凝土破壞力學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等3個(gè)部省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及相關(guān)優(yōu)質(zhì)資源基礎(chǔ)上成立，是依托采礦工程、安全技術(shù)及工程和礦產(chǎn)普查與勘探3個(gè)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科共建的一個(gè)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、高度開放的科研平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)室于2006年7月，經(jīng)科技部批準(zhǔn)建設(shè)，并于2009年9月和2010年4月先后通過科技部組織的驗(yàn)收與評(píng)估。

調(diào)整發(fā)展方向，聚焦學(xué)科研究

實(shí)驗(yàn)室根據(jù)國(guó)家能源重大戰(zhàn)略需求和為煤炭工業(yè)“保障資源、安全開采、潔凈利用”提供重要科技支撐為目標(biāo)，努力將實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成為國(guó)家煤炭資源與安全開采科技的研發(fā)基地，解決國(guó)家礦山開采與安全工程重大技術(shù)問題高層次人才的培養(yǎng)基地，和學(xué)校創(chuàng)辦高水平、研究型大學(xué)開展對(duì)外科技合作及學(xué)術(shù)交流的中心。

在多年的發(fā)展中，實(shí)驗(yàn)室圍繞總體目標(biāo)，設(shè)置了5個(gè)研究方向，分別是煤炭資源勘查評(píng)價(jià)與資源特性、煤炭開采的地質(zhì)保障理論與技術(shù)、深部煤炭開采中地應(yīng)力場(chǎng)變化規(guī)律與巖質(zhì)控制理論、環(huán)境協(xié)調(diào)的綠色開采理論與技術(shù)、煤礦重大災(zāi)害防治的關(guān)鍵理論與技術(shù)。在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)申報(bào)“深部巖土力學(xué)與地下工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”獲批準(zhǔn)建設(shè)之后，根據(jù)科技部專家組的審查意見，經(jīng)教育部和科技部批準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)室將第三個(gè)研究方向“深部煤炭開采中地應(yīng)力場(chǎng)變化規(guī)律與巖質(zhì)控制理論”調(diào)整到深部巖土力學(xué)與地下工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中，同時(shí)將繆協(xié)興、周國(guó)慶和何滿潮等從事深部巖體力學(xué)研究的骨干也調(diào)整過去。因此，從2008年7月開始，實(shí)驗(yàn)室針對(duì)煤炭資源與安全開采中的關(guān)鍵科學(xué)問題，重新設(shè)置了4個(gè)研究方向：

1.煤炭資源勘查評(píng)價(jià)與資源特性

在該研究方向上，實(shí)驗(yàn)室深入研究煤中有害物質(zhì)的賦存狀態(tài)、分布規(guī)律與地質(zhì)控制機(jī)理，闡明煤炭資源開發(fā)、加工和利用過程中煤中有害元素的遷移行為；深入開展煤炭資源賦存規(guī)律研究，建立典型成煤模式，揭示了不同構(gòu)造背景煤炭資源的聚集和賦存規(guī)律；研究了復(fù)雜地質(zhì)條件下煤層氣生成的動(dòng)力學(xué)過程，探討了煤層氣儲(chǔ)集機(jī)理及成藏響應(yīng)，建立了我國(guó)煤層氣經(jīng)濟(jì)開采的基礎(chǔ)理論。實(shí)驗(yàn)室希望通過這些研究，闡明我國(guó)煤中有害物質(zhì)賦存狀態(tài)和富集機(jī)理，揭示煤盆地形成演化及其對(duì)煤炭資源賦存的影響，并建立中國(guó)復(fù)雜條件下煤層氣成藏的地質(zhì)理論。

2.煤炭開采的地質(zhì)保障理論與技術(shù)

在該方向上，實(shí)驗(yàn)室開展了煤礦采區(qū)高分辨三維地震勘探和三維三分量地震勘探技術(shù)與方法的研究，查清了≥3米斷層和裂隙帶、煤層頂?shù)装鍘r性和煤層厚度、瓦斯賦存特征及含水層和礦井突水通道，建立了從地面探測(cè)地下1000米深精細(xì)地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)災(zāi)害源的探測(cè)技術(shù)體系。此外，實(shí)驗(yàn)室還研制開發(fā)了地質(zhì)雷達(dá)、地震和電法為主的礦井地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)裝備與相關(guān)技術(shù)；研究和建立了礦井突水災(zāi)害的防治理論與相關(guān)技術(shù)。通過研究煤礦復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造和災(zāi)害源精細(xì)探測(cè)理論與技術(shù)、礦井水綜合防治理論與方法，實(shí)驗(yàn)室以期建立煤礦安全高效開采地質(zhì)保障系統(tǒng)。

3.與環(huán)境協(xié)調(diào)的綠色開采理論與技術(shù)

在環(huán)境協(xié)調(diào)的綠色開采理論與技術(shù)方向上，實(shí)驗(yàn)室主要研究了煤炭資源的合理、經(jīng)濟(jì)、高效與環(huán)境友好的綠色開采方法及深部煤炭資源可持續(xù)開采關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)理論，開發(fā)了減少地表移動(dòng)變形值的煤層開采技術(shù)，研究了采動(dòng)覆巖移動(dòng)規(guī)律、深部采場(chǎng)與巷道應(yīng)力場(chǎng)的時(shí)空關(guān)系、采場(chǎng)圍巖及巷道圍巖穩(wěn)定性控制關(guān)鍵理論與技術(shù)，包括傳統(tǒng)開采方法的地表沉陷破壞機(jī)理及其在城鎮(zhèn)村莊、鐵路橋梁等大型建筑物和水體下開采的充填開采、保水開采、煤與瓦斯共采、深部與復(fù)雜條件下煤炭資源高效開采等理論與技術(shù)等。實(shí)驗(yàn)室希望以此來(lái)揭示煤炭資源開采過程中巖體結(jié)構(gòu)和應(yīng)力場(chǎng)演化規(guī)律；建立煤炭資源安全、高效與環(huán)境友好的綠色開采方法。

4.煤礦重大災(zāi)害防治的關(guān)鍵理論與技術(shù)

在該方向中，實(shí)驗(yàn)室針對(duì)煤炭資源開采，特別是深部資源開采中重大災(zāi)害的成因、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)理論以及防治對(duì)策等關(guān)鍵問題，深入研究煤與瓦斯突出和爆炸、礦井火災(zāi)、頂板冒落與沖擊地壓等突發(fā)性動(dòng)力災(zāi)害成災(zāi)機(jī)理，礦山重大災(zāi)害應(yīng)急救援與事故分析理論與技術(shù)，為深部資源開發(fā)中重大災(zāi)害事故的預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)和防治提供可靠的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。在該研究方向中，實(shí)驗(yàn)室希望闡明煤體中瓦斯的吸附、解吸動(dòng)力學(xué)過程，揭示瓦斯爆炸的動(dòng)力學(xué)演化及多相耦合效應(yīng)，開發(fā)煤與瓦斯災(zāi)害綜合防治關(guān)鍵技術(shù)。

重視隊(duì)伍建設(shè)，以“軍團(tuán)”形式前進(jìn)

自成立以來(lái)，實(shí)驗(yàn)室重視人才隊(duì)伍建設(shè)。目前，實(shí)驗(yàn)室已建設(shè)成了一支人才結(jié)構(gòu)合理的科研隊(duì)伍。為使實(shí)驗(yàn)室更快走入行業(yè)領(lǐng)先、國(guó)際一流行列，實(shí)驗(yàn)室依托中國(guó)礦業(yè)大學(xué)培養(yǎng)了4個(gè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)：

1.礦井通風(fēng)防滅火創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

礦井通風(fēng)防滅火創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)是江蘇省教育廳2009年8月批準(zhǔn)建設(shè)的江蘇高校優(yōu)秀科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)之一。團(tuán)隊(duì)帶頭人為國(guó)家安全生產(chǎn)專家、江蘇省有突出貢獻(xiàn)的中青年專家王德明教授。

礦井通風(fēng)防滅火是我國(guó)煤礦安全的傳統(tǒng)學(xué)科方向，是保障煤礦安全高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)及關(guān)鍵研究方向。創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)開發(fā)了煤自燃傾向性測(cè)試新方法及裝備、礦井火災(zāi)防治新材料、煤礦采空區(qū)的煤自燃火源特性、煤自燃隱蔽火源探測(cè)方法及其裝備和泡沫除塵技術(shù)與裝備等方面的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)。目前，經(jīng)過近10年的發(fā)展，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在平臺(tái)建設(shè)、人才培養(yǎng)等方面將取得較大的突破，在科學(xué)研究中也取得了一批具有高展示度的原始性創(chuàng)新成果。

2.礦井瓦斯防治創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

20世紀(jì)50年代以來(lái)，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)在周世寧、俞啟香等老一輩科學(xué)家的帶領(lǐng)下組建了煤礦瓦斯研究團(tuán)隊(duì)，在煤層瓦斯流動(dòng)、煤巖動(dòng)力災(zāi)害、瓦斯（煤塵）爆炸等方面形成了穩(wěn)定的研究方向，促進(jìn)了我國(guó)煤礦瓦斯災(zāi)害預(yù)防科技發(fā)展。礦井瓦斯防治創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)繼承和發(fā)揚(yáng)了老一輩科學(xué)家的研究方向，在煤礦煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害預(yù)防方面形成了煤層瓦斯流動(dòng)理論、煤巖動(dòng)力災(zāi)害及預(yù)防和瓦斯爆炸及預(yù)防3個(gè)穩(wěn)定的研究方向，并取得了重大的創(chuàng)新成果，推動(dòng)了我國(guó)煤礦安全科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展。近年來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究相結(jié)合，針對(duì)當(dāng)前影響我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)的重大瓦斯災(zāi)害防治問題，開展了大量的研究工作，提出了保護(hù)層開采卸壓瓦斯抽放的瓦斯綜合治理模式，制定了保護(hù)層開采及卸壓瓦斯治理抽放的技術(shù)規(guī)范；發(fā)明了煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害電磁輻射實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)與裝備、鉆割一體化消突和卸壓強(qiáng)化瓦斯抽放的技術(shù)與裝備；開發(fā)了煤礦瓦斯爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)技術(shù)及軟件、煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)及軟件等。這些成果在煤礦進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用，取得了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

3.煤礦重大災(zāi)害防治創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

煤礦重大災(zāi)害防治創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2005年1月首批獲準(zhǔn)建設(shè)的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)之一。該創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)依托中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全技術(shù)及工程國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科和煤炭資源與安全開采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、煤礦瓦斯治理國(guó)家工程研究中心等平臺(tái)進(jìn)行建設(shè)。針對(duì)煤礦瓦斯爆炸、火災(zāi)等重大災(zāi)害防治領(lǐng)域急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)主要在煤礦瓦斯災(zāi)害防治、煤炭自燃機(jī)理及防治、礦井通風(fēng)與防塵、煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控等領(lǐng)域進(jìn)行了基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究。

4.綠色采礦創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

綠色采礦創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2005年首批獲準(zhǔn)建設(shè)的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)之一，依托中國(guó)礦業(yè)大學(xué)煤炭資源與安全開采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行建設(shè)。該團(tuán)隊(duì)立足煤炭科技的前沿問題，服務(wù)于學(xué)科的建設(shè)發(fā)展，圍繞煤炭資源的高效與綠色開采系統(tǒng)，構(gòu)建了煤炭資源綠色開采的理論與技術(shù)框架，建設(shè)了綠色開采的實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)。為綠色采礦提供了科學(xué)支撐。

煤炭資源與安全開采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室始終秉承“開放、流動(dòng)、聯(lián)合、競(jìng)爭(zhēng)”的宗旨、“包容、民主、規(guī)范”的管理理念和人本思想，銳意開拓創(chuàng)新，不斷推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的科研和文化建設(shè)。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)擁有固定資產(chǎn)3100萬(wàn)元，大型儀器設(shè)備33臺(tái)／件。裝備有多功能巖層控制試驗(yàn)臺(tái)、粗（細(xì)）粒料漿充填實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、20MN高溫高壓伺服控制巖體三軸試驗(yàn)機(jī)、采礦數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)中心、煤層鉆割卸壓增透實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等大型先進(jìn)儀器設(shè)備，為研究工作的開展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室還積極開展對(duì)外科技合作，與美國(guó)、英國(guó)、俄羅斯、德國(guó)、澳大利亞、波蘭、加拿大等國(guó)家多個(gè)高校和科研機(jī)構(gòu)的學(xué)者、專家有著密切的學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，并多次成功舉辦了國(guó)內(nèi)、國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，這為打開實(shí)驗(yàn)室國(guó)際視野提供了窗口。在未來(lái)發(fā)展中，實(shí)驗(yàn)室將進(jìn)一步攻向領(lǐng)域痛難點(diǎn)，為解決領(lǐng)域難題貢獻(xiàn)智慧。