[b] 1、围岩控制方向[/b] （学术带头人：勾攀峰） （1）主要研究内容 该方向主要研究内容包括：①岩体力学基础理论研究；②巷道围岩控制理论及技术；③巷道围岩体流变特性、锚固体的流变特性以及锚固体的稳定。 （2）特色优势 ①在锚杆支护的理论研究方面，提出了基于围岩强度强化理论的锚杆锚索强力支护原理、锚杆－锚索协调支护原理。提出了巷道主动支护与被动支护协调作用原理；②在深井巷道围岩控制技术方面，提出了基于强力支护理论的锚杆—锚索—围岩协调支护技术；深井软岩巷道让压与锚注支护技术，开发了异性钢高强封闭支架、沿空留巷充填材料、系列U型钢强化支架等支护材料；③利用RMT-150B岩石力学实验系统进行了各种岩石试样单轴压缩、常规三轴压缩、巴西劈裂以及围压下直接拉伸试验，研究岩石的变形、屈服和破坏过程。此外，在巷道支护实验室研究方面：开发了采矿工程物理模拟实验系统，该系统为似平面应变状态，可实现深井巷道支护模拟试验，为加锚岩体相似试验块流变实验提供了仪器设备。自行研制开发了单向压缩蠕变实验装置，开展了岩石的流变实验。 （3）已取得代表性科研成果 该方向取得发明专利2项，实用新型专利7项。在《岩石力学与工程学报》、《岩土工程学报》等刊物发表了一系列论文。包括常规三轴应力状态下的岩样强度、杨氏模量、泊松比系数等确定及评价方法，各种强度准则的适用范围，岩样尺度与强度等试验结果的平均值和离散程度的关系。围压对杨氏模量的影响、加载卸载对杨氏模量的影响、风化岩石或煤系软弱岩石强度、杨氏模量的离散性及相互关系等，都得到了明确的结论；“高应力开拓巷道沿煤掘进综合支护技术研究”、“千米深井高应力区域巷道围岩控制综合技术研究”； “全系列全长可回收树脂锚杆研究与开发”；“大段高、台阶式双钻机双注浆系统在深井井筒工作面预注浆的应用”分别获得了中国煤炭工业科技进步奖或河南省科技进步奖。 （4）在研的代表性科研项目 “深井巷道围岩锚固体流变特性及控制原理研究”、“岩石动态冲击劈裂作用下断裂特性的实验和数值模拟研究”、“岩石三维应力状态光纤光栅测试基础研究”等国家自然科学基金课题。 （5）可能取得的突破 ①在巷道围岩体流变特性、锚固体的流变特性以及锚固体的稳定方面； ②在深部岩体的力学特性及其监测方面； ③开发新的巷道围岩控制方法。 （1）主要研究内容 该方向主要研究内容包括：①岩体力学基础理论研究；②巷道围岩控制理论及技术；③巷道围岩体流变特性、锚固体的流变特性以及锚固体的稳定。 （2）特色优势 ①在锚杆支护的理论研究方面，提出了基于围岩强度强化理论的锚杆锚索强力支护原理、锚杆－锚索协调支护原理。提出了巷道主动支护与被动支护协调作用原理；②在深井巷道围岩控制技术方面，提出了基于强力支护理论的锚杆—锚索—围岩协调支护技术；深井软岩巷道让压与锚注支护技术，开发了异性钢高强封闭支架、沿空留巷充填材料、系列U型钢强化支架等支护材料；③利用RMT-150B岩石力学实验系统进行了各种岩石试样单轴压缩、常规三轴压缩、巴西劈裂以及围压下直接拉伸试验，研究岩石的变形、屈服和破坏过程。此外，在巷道支护实验室研究方面：开发了采矿工程物理模拟实验系统，该系统为似平面应变状态，可实现深井巷道支护模拟试验，为加锚岩体相似试验块流变实验提供了仪器设备。自行研制开发了单向压缩蠕变实验装置，开展了岩石的流变实验。 （3）已取得代表性科研成果 该方向取得发明专利2项，实用新型专利7项。在《岩石力学与工程学报》、《岩土工程学报》等刊物发表了一系列论文。包括常规三轴应力状态下的岩样强度、杨氏模量、泊松比系数等确定及评价方法，各种强度准则的适用范围，岩样尺度与强度等试验结果的平均值和离散程度的关系。围压对杨氏模量的影响、加载卸载对杨氏模量的影响、风化岩石或煤系软弱岩石强度、杨氏模量的离散性及相互关系等，都得到了明确的结论；“高应力开拓巷道沿煤掘进综合支护技术研究”、“千米深井高应力区域巷道围岩控制综合技术研究”； “全系列全长可回收树脂锚杆研究与开发”；“大段高、台阶式双钻机双注浆系统在深井井筒工作面预注浆的应用”分别获得了中国煤炭工业科技进步奖或河南省科技进步奖。 （4）在研的代表性科研项目 “深井巷道围岩锚固体流变特性及控制原理研究”、“岩石动态冲击劈裂作用下断裂特性的实验和数值模拟研究”、“岩石三维应力状态光纤光栅测试基础研究”等国家自然科学基金课题。 （5）可能取得的突破 ①在巷道围岩体流变特性、锚固体的流变特性以及锚固体的稳定方面； ②在深部岩体的力学特性及其监测方面； ③开发新的巷道围岩控制方法。 [b]2.资源开采技术现代化[/b] （学术带头人：李化敏） （1）主要研究内容 ①矿产资源安全高效开采理论与技术；②资源绿色开采理论与技术；③浅埋深煤层开采动力灾害预测与控制技术；④煤矿深部开采理论与技术；⑤数字化矿井理论与技术。 （2）特色优势 ①根据我国煤矿深部开采特点，提出了“煤与瓦斯突出和冲击地压”复合动力灾害的概念，建立了物理力学模型，提出了灾害发生的基本模式及主控因素，研究揭示了灾害发生过程和机理，提出了灾害的微震活动模式，研发出了适用的防治技术及工程措施，为深部煤矿安全高效开采提供了理论基础及防治方法。②根据我国煤炭资源回收率低，浪费严重等问题，提出了无煤柱连续协调开采原理，建立了协调开采技术体系，成功的进行了工程实践。③研究提出了大采高、长工作面、快速推进、大开采空间条件下的矿压显现基本规律，建立演化力学模型，完善了顶板控制理论及方法，并将该成果应用于晋煤等矿区。④建立了“短壁连续式循环充填开采”技术体系，建立了综采矸石充填开采及沿空留巷技术及方法；研发了尾矿无害化充填开采技术、黄河泥沙充填开采技术，为煤矿绿色开采奠定了必要的基础。 （3）已取得代表性科研成果 科研成果“高瓦斯矿井大采高长工作面安全开采技术研究”、“章村矿2#煤层无煤柱连续协调开采技术体系研究” 获2011年中国煤炭协会科技进步二等奖；“冲击地压与瓦斯突出互为诱因矿井灾害机理及对策研究”达到国际领先水平；薄煤层膏体充填工作面自移支撑式充填液压模板技术研究等十多项成果被鉴定为国际先进水平；获发明专利3项，实用新型专利10项。 （4）在研代表性项目 ①国家自然科学基金项目：《采动煤岩裂隙演化及瓦斯流动特征实验研究》、《科学采矿评价体系研究》、《特厚煤层放顶煤开采顶煤裂隙演化理论研究》、《基于边界表示模型的煤矿地层和巷道地质体三维自动建模技术研究》；②教育部博士点基金：《基于采动影响的工作面煤与瓦斯突出前兆模式研究》。③国家重点基础研究发展计划973子课题：《高应力含瓦斯煤岩复合动力灾害受控因素及防控基础研究》。 （5）可能取得的突破 ①在“深部煤矿高应力复合动力灾害理论与技术”方面可能取得突破，为深部煤矿安全开采提供理论和技术支持；②在“大采高、长工作面、快速推进、大开采空间条件下顶板动力灾害预测与控制” 方面可能取得突破；③在“煤矿科学开采、绿色开采”理论与技术方面可能取得突破。 [b]3.煤与煤层气协调开采[/b] （学术带头人：苏现波） （1）主要研究内容 该方向主要研究：①煤与煤层气双能源协调开采基础理论与方法；②商品浓度瓦斯抽采关键技术与装备；③突出煤层地面煤层气开发技术与装备。 （2）特色优势 ①建立了系统可靠地深部煤层群开采的设计和研究体系。成功实施“平顶山矿区反程序开采及煤层气开采示范工程”，煤层间距达170余米，创国内外远程保护层开采首例，为多煤层矿区深部瓦斯灾害治理提供了一个根本性的解决途径，目前已推广应用。 ②形成了瓦斯抽采“钻-增透-封-联-控”成套技术和装备。首次提出“钻穴”、“主动支护式封孔原理”、“虚拟储层”等新理论。研发了“井下瓦斯抽采水力化裂增透技术”和“井上下联合抽采技术”等瓦斯抽采新技术。发明了系列新型钻具、气密性可靠的封孔器、标准化联孔系统等装备，在井下瓦斯抽采关键环节上研发了成套技术与装备。 ③形成了突出煤层煤层气地面开发关键技术及装备。出版了《煤层气地质学》等著作，形成了煤层气地质学的理论与方法体系。建立了以煤体结构为核心的煤层气开发工艺技术体系，并成功应用。国内率先将二氧化氯运用于煤储层的表面改性和增透。1998年提出的、针对软煤的“虚拟储层”强化工艺在中石油韩城煤层气开发区块得到成功应用，实现了软煤发育区煤层气的商业化开发。研制了“QYDBG型智能煤层气排采设备”等关键装备。 近3年，本方向培育两支创新型研究团队（省级、省高校），发表论文75篇，SCI/EI收录23篇，取得发明专利7项，获得省部级以上奖励4项。 （3）已取得代表性科研成果 “无烟煤煤层气开发利用关键技术与产业化示范”、“松软煤层瓦斯抽采钻进关键技术研究”分获2010年中国煤炭工业技术奖特等奖、一等奖；“煤矿瓦斯抽采钻孔联孔系统研究与应用”、“获本煤层瓦斯抽采封孔器材研究”分获中国煤炭工业技术奖三等奖（2011、2009）。 （4）在研代表性项目 ①煤层生物甲烷的形成机理研究（国家基金，40972109）；②构造煤煤结构的专属性表征及其对煤层气赋存、运移的控制机理（国家基金，41072113）；③不同煤体结构煤储层水力压裂增透机理研究（国家基金，40902044）；④二氧化氯对煤储层的表面改性与增透机理研究（国家基金，41002047）。 （4）可能取得的突破 ①进一步完善井水力化增透、上下联合抽采等技术，实现突出煤层煤层气地方商业开发；②研发出气密性可靠的瓦斯抽采封、联、控装备，彻底解决我国抽采浓度低这一共性难题。 [b]4.矿井特殊开采技术（“三下”采煤）[/b] （学术带头人：郭文兵） （1）研究内容 本方向主要研究：①煤矿开采引起的岩层与地表移动变形规律、地表移动参数及地表沉陷预计；②建筑物下、水体下、铁路公路下及承压水上安全采煤技术（“三下一上”采煤技术）；③建筑物保护煤柱设计；④塌陷区综合治理技术及采动损害评价；⑤开采对矿区生态环境的影响及治理技术；⑥充填开采技术等。 （2）特色优势 ①在煤矿岩层与地表移动规律及参数研究方面，研究创立了岩层与地表移动参数计算的非线性理论体系，研究揭示了岩层与地表移动参数与地质采矿条件之间的关系，得出了复杂开采条件下的地表移动规律及参数。 ②在“三下”采煤技术创新及应用研究方面，提出了水库坝体下厚煤层放顶煤协调开采理论模型，解决了大型水库下采煤挂关键技术；研究了密集村庄建筑物下厚煤层放顶煤开采技术、村庄下厚煤层房柱式安全高效开采技术、旺格维利采煤技术、条带开采技术等。 ③在条带开采理论与应用研究方面，建立了条带开采优化设计及其地表沉陷预计的三维层状介质理论，提出了概率密度函数法、开采沉陷的相似理论和抽样定理。 ④采动影响下建筑物破坏程度的评价方法研究方面，建立了受开采影响建筑物破坏程度的非线性理论预测系统以及模糊数学理论方法，可以快速、准确的实现直接预测建筑物在各种采动影响条件下的破坏程度。 近3年，本方向发表论文54篇，SCI/EI收入54篇，获得省部级以上成果奖3项。 （3）已取得代表性研究成果 “不同开采条件下矿区地表移动规律研究及应用”获2011年河南省科技进步奖二等奖；“特厚冲积层薄基岩大采高地表沉陷时空分布及岩移参数研究”获2011年中国煤炭工业技术奖三等奖；“水库坝体下厚煤层放顶煤协调开采技术及应用研究”被权威专家认定到达国际先进水平。 （4）在研代表性项目 ①采动影响下高压输电线路协同变形理论及应用研究（国家自然科学基金课题，50974053，郭文兵）；②“三软”煤层开采沉陷规律及建筑物综合保护技术研究（大型企业集团委托）；③特高压输电线路保护煤柱留设及开采方案优化（大型企业集团委托）。 （5）可能取得的突破 在建（构）筑物下压煤安全高效开采技术、煤矿采动损害与保护技术研究等方面有望取得新的突破。 [b]5.煤炭高效洁净加工理论与装备[/b] （学术带头人：谌伦建） （1）研究内容 主要研究井下毛煤矸石预处理及采空区充填技术及装备；研究煤中矿物质磁性强化机理和工艺，开发与之配套的磁选工艺设备；研发针对粗煤泥分选的新型、高效阻尼脉动干扰床分选设备；煤炭伴生矿物资源化利用的基础理论与应用技术研究。 （2）特色优势 ①将井下毛煤排矸、井下矸石回填和矿井水处理等技术进行集成，形成联合工艺系统，彻底解决了地面矸石堆积带来的环境污染和破环。 ②磁性强化机理方面，研究不同热处理条件对煤粉磁性强化的影响，使其在适宜的温度下磁选脱硫率显著提高。磁选设备方面，采用软铁挤压导磁、铠装聚磁的多面挤压技术进行磁路设计和与之相匹配的装配夹具设计，研制一种磁路独特的新型高场强永磁磁滤器。 ③建立了沉降速度模型，提出增设脉动水流以强化分选过程中的密度效应，在分选腔内布置阻尼块来改善流场，采取单边入料来延长颗粒分选时间。自行设计组装实验室样机，并构建实验系统。 ④提出煤矸石分类新方法，建立了可行的煤矸石分类、利用体系，为煤矸石的利用奠定理论基础。在不同活化措施及活化机理进行研究的基础上制备煤矸石、粉煤灰等的高效活化剂，已在平煤集团等企业得到了广泛的应用。 近3年，本方向发表论文77篇，SCI/EI收入24篇，取得发明专利13项，获得省部级以上成果奖2项。 （3）代表性研究成果 “利用煤矸石制备纳米高岭土技术”获2009年中国煤炭科学技术奖二等奖；“井下煤水分离系统开发”获2010年中国煤炭科学技术奖三等奖。 （4）在研代表性项目及可能取得的突破 ①煤炭地下气化对地下水的有机污染及修复机理研究（国家基金，51174077）；②无烟煤的层状结构特性及其插层作用机理研究（国家基金，51104060）；③高岭石径厚比对橡胶增强及阻隔性能影响研究（国家基金，51034006）；④磨煤机回粉干式稀土永磁强磁选净化技术的研究（河南省杰出青年计划，114100510007）。 （5）可能取得的突破 在井下毛煤预处理系列装备的产业化、煤基炭材料的研发、煤中矿物质磁性强化机理和工艺等方面可能取得突破。

矿业工程学科主要学科方向