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研究成果

1. 围绕“岩层控制”这一的核心问题,在采动力学与岩层控制方面形成了较为完整的理论体系

①提出了深部巷道锚杆加固围岩“安全潜力”理论,构建了深部三类典型冲击地压非线性失稳灾变理论模型。相关研究成果发表SCI检索论文90余篇、EI检索论文80余篇,授权发明专利60余项,并获得2011年度国家科技进步二等奖、2016年度山东省技术发明二等奖、2017年度中国煤炭工业协会科学技术进步一等奖和中国岩石力学与工程学会科技进步一等奖

②提出了复杂条件下支护装备与围岩耦合控制理论。相关研究成果发表SCI检索论文70余篇、EI检索论文90余篇,授权发明专利50余项,获得2012年国家科技进步二等奖。

③发明了裂隙岩体剪切渗流系列试验装备和试验方法、可视化岩石节理剪切渗流耦合试验装备,基于新型装备创建了裂隙岩体剪切试验方法,突破了天然节理现场提取及试件制作、节理表面三维形态数字模型构建等技术难题,参与建立国际岩石力学与工程学会(ISRM“岩石节理剪切试验建议方法”,发展并完善了裂隙岩体剪切试验理论与方法。相关研究成果发表SCI检索论文90余篇、EI检索论文90余篇,授权发明专利80余项,并获得2014年度高等学校科学研究优秀成果自然科学二等奖、2015年度山东省技术发明一等奖2019年度教育部技术发明二等奖

④揭示了深部岩体突水通道演化灾变机理,初步建立了矿井突水灾害控制理论。相关研究成果发表SCI检索论文60余篇,EI检索论文70余篇,授权发明专利30余项,并荣获2017年度国家科技进步二等奖,2014年度省科技进步一等奖1项。

2. 矿山智能开采及安全监测已取得了新突破

伴随矿山生产大数据的形成,运用大数据技术进行分析处理、安全监测,提取有价值的隐含信息已成为当前的研究热点,针对透水、通风、地压等安全对象的大数据分析处理技术都取得了较为显著的研究成果。实验室在本方向的主要贡献在于:

①研制了数据采集、设备检测与控制装置,研发了矿山物联网实时数据交换平台,提出了监测数据可视化方法,监测及控制设备位置组态技术,研发了真三维监测监控组态系统,提出了基于三维精细地质模型的采动全息预警模型和方法,研发了包含本质安全的检查监督和评价、灾害发生机理研究和事故仿真、危险源辨识和灾害预警、隐患排查和事故预测预报、灾害防治关键技术决策支持、矿山本质安全长效管理的本质安全保障系统。发表SCI论文60余篇,获软件著作权、发明专利70余项,获国家科技进步二等奖、山东省科技进步一等奖、山东省科技进步二等奖、河南省科技进步二等奖、煤炭工业协会科技进步一等奖各1

提出了基于改进偏最小二乘的大数据压缩、分析与处理方法,建立了全潜空间投影 (T-PLS)理论,严格证明了该分解可以提取所有方向的故障信息,并给出了质量相关故障可检测的必要条件,达到了世界领先水平,在Automatica、AIChE等自动控制/过程控制国际高水平期刊上发表SCI论文20余篇发表了了国际上第一篇非线性系统的安全控制文章,率先开展了闭环系统、间歇过程、微小故障安全控制的研究相关成果在TIE、IECR、JPC等顶级期刊上发表SCI论文20余篇;研究成果广泛应用于矿山运行,进一步提升系统运行的安全性与可靠性。

研发了长距离大运力带式输送系统永磁电机直驱、沿线张力分布式控制、空间转弯等本体关键技术,同时研发了长距离大运力带式输送系统控制与监测技术和长距离大运力带式输送系统安全保障技术。授权国家发明专利31件、软件著作权9件;制定国家和行业标准5项;研究成果获2019年度国家科技进步二等奖。

创新了高通量耐磨蚀材料组合制备及并行测试、优化技术,建立了耐磨蚀材料专用数据库,解决了耐磨蚀材料开发效率低下,组织、结构及性能的难以精确调控的难题,实现了材料耐磨蚀、抗热震等关键性能的协同提升,开发出系列耐磨蚀涂层产品以及成套技术。授权发明专利15项,软件著作权3项,发表SCI论文50余篇,整体技术水平达到国际领先;研究成果获2019年度国家技术发明二等奖。

3. 以矿山粉尘污染机制和爆炸机理为指导,以粉尘减除、爆炸预控为核心的矿山粉尘危害防治理论与技术取得了长足进展

①发现了煤岩尘微观理化特性与其润湿性关联机制。

②揭示了采掘面宏观粉尘团及细观颗粒流时空演化规律。该成果获得2017年山东省技术发明奖一等奖、2015年国家安全生产监督管理总局第六届安全生产科技成果奖一等奖等奖励。

③提出了综采面煤机截割区域局部雾化封闭控除方法及综掘面高效小型化风雾双幕协同增效控除尘方法。该成果获得2014年山东省科技进步奖二等奖、2009年山东省科技进步奖二等奖等奖励。

④开发了喷浆作业区控除尘技术与装备。该成果获得2017年中国煤炭工业协会科学技术奖一等奖、2017年教育部科技进步二等奖等奖励。

近几年,该方向发表SCI、EI检索论文64篇,授权发明专利42项,并荣获山东省技术发明一等奖、国家安监总局安全生产科技成果一等奖、中国煤炭工业协会一等奖等省部级二等奖以上奖励7项。项目研究成果在全国200多个矿山成功应用,对推动全国粉尘职业健康发展具有积极典范作用,社会效益巨大。

4. 以矿山岩石力学与岩层塌陷机理为基础,以开采沉陷控制与综合治理为驱动的矿山开采塌陷灾害理论及控制技术,取得了重要突破

①复杂条件下岩层移动与地表沉陷特征及机制。相关研究成果发表SCI检索论文60余篇、EI检索论文50余篇,授权发明专利70余项,获得2013年度山东省科学技术进步一等奖。

②综合减沉理论与关键技术。相关研究成果发表SCI检索论文50余篇、EI检索论文40余篇,授权发明专利70余项,研究成果获得2016年度教育部科技进步二等奖。

③煤矿固体废弃物短壁连采连充理论与关键技术。相关研究成果发表SCI检索论文50余篇、EI检索论文40余篇,授权发明专利80余项,研究成果获得2014年度山东省科技进步一等奖。

④塌陷区综合利用关键技术。相关研究成果发表SCI检索论文40余篇、EI检索论文40余篇,授权发明专利50余项,整体技术水平达到国际领先;研究成果2019年度国家技术发明二等奖。

开采沉陷对地面环境及后期区域经济发展影响极大,我国煤炭持续高产,采空区和采煤塌陷地面积急剧增大,截止到2017年底,煤矿塌陷区达108万亩,采矿塌陷和环境损害更趋多样,迫切需要对不同条件下的岩层塌陷机理、规律、控制以及塌陷地综合利用和环境治理进行深入系统的研究。



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