省部共建深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室（筹）

研究方向

方向一 深部煤岩体采动力学响应

研究方向简介

研究岩层结构及其运动在三维空间引起宏观力学场的演化规律，揭示诱发采动灾害的覆岩运动与三维力学场的耦合孕灾机理，构建深部煤矿以采动应力为核心的三维矿压理论体系，完善和丰富矿山压力与岩层控制基础理论。

研究人员

学术带头人：谢广祥教授

谢广祥，1958年7月生，教授，工学博士，博士生导师。安徽省学位委员会主任，安徽省重点学科—采矿工程学科带头人，安徽省高校学科拔尖人才。获国家科技进步二等奖1项，安徽省科学技术进步一等奖4项、二等奖6项、三等奖4项，市级科技进步奖4项；煤炭工业十大科技成果1项、省级科技成果18项；获“发明创新科技之星奖”1项。在“采场矿山压力”、“放顶煤及厚煤层开采”、“深部巷道支护”、“安全高效开采”等方面开展了大量研究、攻关与技术实践，特别提出采场围岩应力壳理论，在矿压研究与应用领域取得了具有突破性的创新成果，解决了煤矿生产中相关的关键性技术难题，成果应用取得了良好的技术经济效益。

冯夏庭，特聘教授，博士，博士生导师。国家杰出青年科学基金获得者、国家973项目首席科学家、首批新世纪百千万人才工程国家级人选、第七届光华青年奖获得者。曾任英国帝国理工访问学者、美国俄克拉荷马大学访问学者、法国里尔科技大学访问教授、瑞典皇家工学院访问学者、南非金山大学Senior Research Officer、日本资源环境综合研究所客座研究员、日本ITIT特别研究员、国际岩石力学学会主席等职、现任第七届中国岩石力学与工程学会理事长。主要从事岩石力学智能分析方法及其工程应用、大型洞室群和深埋隧道稳定性、岩爆、岩石水流－应力－化学等多场耦合过程等研究工作。作为第一获奖人获国家科技进步二等奖2项，省部自然科学奖一等奖1项和二等奖2项，先后发表被SCI收录论文100余篇，EI收录论文150余篇。

研究特色

1、提出了深部采场围岩应力壳理论

在大量工程实测和理论研究的基础上，提出了以“宏观应力壳”为代表的综采采场围岩三维力学特征，认为在长壁采煤工作面围岩中存在着由“高应力束”组成的“应力壳”。

（a）倾向方向 （b）走向方向

采场围岩双向应力壳分布特征图

2、揭示了矿山压力演化对煤岩动力灾害发生的机理

根据煤岩动力灾害发生特点，系统开展了采动应力演化特征、采动裂隙演化特征、煤岩体损伤断裂特征和煤岩扰动蠕变特性研究，构建了应力壳作用下煤岩应力应变本构关系、煤岩耦合模型及应力壳与采动裂隙演化模型，研究了煤矿深部复杂物理场采动煤岩力学响应与微观机制，揭示了一次采厚增加有利于缓解煤与瓦斯突出危险的作用机理，为井工开采煤岩动力灾害的预防与控制提供了理论基础。

裂纹尖端位置及扩展速度工作面前段煤层破坏范围与采厚的关系

学术水平

近五年，围绕深部煤岩体采动力学响应，重点实验室方向一研究人员主持和参与国家973计划课题、国家自然科学基金和省部级等纵向项目20余项，横向课题超过80余项。研究成果获得国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步二等奖6项，省部级科技进步奖20余项；以第一发明人获批国家发明专利23项；主编省级规划教材多部。

方向二 深部开采多场耦合灾变机理

研究方向简介

针对深部复杂物理场（力学场、瓦斯场等）采动灾害孕育、发生和发展的自然过程，构建断续煤岩体多物理场耦合本构模型，实现大尺度工程扰动多物理场耦合动力灾害、围岩持续变形失稳灾害数值模拟及可视化仿真。

研究人员

袁亮，男，1960年6月生，中国工程院院士，博士生导师。兼任中国煤炭学会副理事长、中国岩石力学与工程学会副理事长。主持完成“973”、“863”、国家科技支撑计划、重大专项等多项国家级科技攻关项目研究，先后获国家科技进步二等奖6项（其中排名第一3项），是中国科学技术发展基金会孙越崎科学教育基金首届“优秀青年科技奖”、“能源大奖”、“安徽省重大科技成就奖”、“全国优秀科技工作者”、“世界采矿大会突出贡献奖”、“中国专利金奖”等多项荣誉的获得者。先后获国家授权专利27项，其中发明专利14项，出版著作7部，发表学术论文70余篇。

刘泽功，1960年6月生，教授，工学博士，博士生导师。安徽省矿业工程A类重点学科带头人，安徽省安全技术及工程重点学科带头人，首批安徽省学术与技术带头人，“安徽青年科技奖”获得者，享受国务院特殊政府津贴。担任国家科技进步奖评审专家，安徽省煤炭学会理事，安徽省煤炭学会通风专业委员会主任委员，安徽省职业卫生健康委员会副理事长，公共安全科学技术学会理事。主要从事高瓦斯低透气性煤层煤岩瓦斯多场耦合动力灾变机理及防治等领域的研究。获国家科技进步二等奖1项、安徽省科学技术一等奖3项、二等奖5项，发表学术论文70余篇。

研究特色

1、揭示了煤层瓦斯压力与采动应力耦合作用的力学机理

依据煤层采动应力及瓦斯压力的现场实测，应用数值模拟、数力学理论分析方法，对工作面煤层瓦斯压力与采动应力的相互作用进行了深入研究。研究表明煤层瓦斯压力与采动应力具有典型的耦合效应，且呈正相关性，瓦斯压力峰值位置超前于采动应力；在瓦斯压力峰值前瓦斯压力随采动应力呈现“双增”状态，易失稳引起动力灾变，是煤岩瓦斯动力灾害重点防治区域。

瓦斯抽采巷道最终下沉量与采高和层间距之间的关系及启示

2、提出了控制围岩最小变形的时空耦合支护方法

针对我国东部煤矿深井巷道围岩变形大、破坏及冒顶严重，影响矿井安全生产的现状，研究揭示了深井松软巷道围岩时空演化失稳机理，首次提出了控制围岩最小变形的时空耦合支护方法；基于控制围岩最小变形的时空耦合支护原理，首创了巷道底板超挖锚注回填技术，并研发了锚网索注整体加固主动支护成套技术，得到了广泛应用。

超挖锚注回填时巷道围岩塑性区分布图巷道支护参数图

学术水平

近五年，围绕煤矿深部开采多场耦合灾变机理，重点实验室方向二研究人员主持和参与国家973计划课题、国家自然科学基金和省部级等纵向项目20余项，横向课题超过100余项。研究成果获得省部级科技进步一等奖1项，二等奖6项，三等奖3项；以第一发明人获批国家发明专利7项；主编省级规划教材7部；发表学术论文80余篇（其中SCI、EI检索30余篇），培养博士（后）20人，硕士60人。

方向三 煤矿深部采动灾害防控技术与装备

研究方向简介

针对深部煤岩体与地下工程(采场、巷道、硐室等)相互作用等基础理论问题，开发深部采动灾害防控新技术，研发相应新材料与装备，形成煤矿深部采动灾害防控的技术标准及规范，为深部煤矿安全开采提供技术支撑。

研究人员

郭永存，1965年10月生，教授，博士生导师。《辞海》第七版矿业分科主编，中国煤炭工业技术委员会委员，《煤炭学报》编委，《煤炭科学技术》编委会副主任，《中国矿业科学》编委，安徽省安徽省学术和技术带头人，安徽省”115”创新团队带头人。承担国家自然科学基金项目、国家重点研发项目课题、中科院重大知识创新工程委托课题以及安徽省重大科技专项、科技攻关重点项目等多项；获得省部级科技进步奖3项，其中一等奖1项，二等奖2项；发表学术论文百余篇（SCI、EI检索20篇）。获国家授权发明专利10项、软件著作权1项；获安徽省教学成果一等奖1项，主编省级规划教材1部。

朱真才，1965年10月，博士，教授，博士生导师。安徽理工大学特聘教授，主要从事基于物联网技术的矿山机电装备智能监控系统研究。教育部“新世纪优秀人才支持计划”入选者、中国青年科技奖获得者、享受国务院特殊津贴人员，中国工程机械学会常务理事、副秘书长。近五年，主持国家973计划课题、教育部创团队发展计划项目、国家自然科学基金项目等各类项目10余项；获国家技术发明二等奖2项，省部级科技进步一等奖1项；发表SCI论文68篇，EI收录论文54篇；授权中国发明专利59件、授权国外发明专利5件。

研究特色

1、提出了高瓦斯采动煤体扩容探测技术及预警

根据煤岩动力灾害发生特点，系统开展了采动应力演化特征、采动裂隙演化特征、煤岩体损伤断裂特征和煤岩扰动蠕变特性研究，构建了应力壳作用下煤岩应力应变本构关系、煤岩耦合模型及应力壳与采动裂隙演化模型，揭示了一次采厚增加有利于缓解煤与瓦斯突出危险的作用机理，为井工开采煤岩动力灾害的预防与控制提供了理论基础。

瓦斯煤岩体气固耦合参数测试仪

2、提出了工作面近场钻孔减压控制扩容主动防控方法

对深部高瓦斯工作面煤体采动扩容特性进行了系统研究。研究发现含瓦斯煤体应力峰值前出现扩容现象，煤体初始瓦斯压力对扩容有显著影响，初始瓦斯压力越大，煤体发生扩容的应力临界值越小，瓦斯压力越易发生突变。

3、首次提出扩容致灾安全判定指标

基于二元离散理论，构建工作面煤体扩容预测判别模型，依据含瓦斯煤力学试验，综合分析含瓦斯煤破坏变形特征与工作面煤体受力环境，采用模糊综合分析法，确定工作面煤体扩容重要因素及其权重；获得了采动应力、含瓦斯煤的抗压强度、原岩应力是工作面煤体扩容关键影响因素，而采动应力是其主控因素，降低采动应力是控制深部煤体扩容的最有效途径。

(a)扩容重要因素确定 (b)扩容预测判别程序

高瓦斯煤体扩容判别预测模型

煤岩体扩容预测系统

学术水平

近五年，围绕煤矿深部采动灾害防控技术与装备，重点实验室方向三研究人员主持和参与国家973计划课题、国家自然科学基金和省部级等纵向项目20余项，横向课题超过100余项。研究成果获得省部级科技进步一等奖2项，二等奖6项，三等奖3项；以第一发明人获批国家发明专利15项；主编省级规划教材多部；发表学术论文100余篇（其中SCI、EI检索40余篇），培养博士（后）20人，硕士50人。