安全高效开采煤炭资源

煤炭资源与安全开采国家重点实验室是在中国矿业大学整合原煤炭资源教育部重点实验室、矿山开采与安全教育部重点实验室和岩石混凝土破坏力学北京市重点实验室等3个部省级重点实验室及相关优质资源基础上成立，是依托采矿工程、安全技术及工程和矿产普查与勘探3个国家级重点学科共建的一个国内领先、高度开放的科研平台。实验室于2006年7月，经科技部批准建设，并于2009年9月和2010年4月先后通过科技部组织的验收与评估。

调整发展方向，聚焦学科研究

实验室根据国家能源重大战略需求和为煤炭工业“保障资源、安全开采、洁净利用”提供重要科技支撑为目标，努力将实验室建设成为国家煤炭资源与安全开采科技的研发基地，解决国家矿山开采与安全工程重大技术问题高层次人才的培养基地，和学校创办高水平、研究型大学开展对外科技合作及学术交流的中心。

在多年的发展中，实验室围绕总体目标，设置了5个研究方向，分别是煤炭资源勘查评价与资源特性，煤炭开采的地质保障理论与技术、深部煤炭开采中地应力场变化规律与岩质控制理论、环境协调的绿色开采理论与技术、煤矿重大灾害防治的关键理论与技术。在中国矿业大学申报“深部岩土力学与地下工程国家重点实验室”获批准建设之后，根据科技部专家组的审查意见，经教育部和科技部批准，实验室将第三个研究方向“深部煤炭开采中地应力场变化规律与岩质控制理论”调整到深部岩土力学与地下工程国家重点实验室中，同时将缪协兴、周国庆和何满潮等从事深部岩体力学研究的骨干也调整过去。因此，从2008年7月开始，实验室针对煤炭资源与安全开采中的关键科学问题，重新设置了4个研究方向：

1.煤炭资源勘查评价与资源特性

在该研究方向上，实验室深入研究煤中有害物质的赋存状态、分布规律与地质控制机理，阐明煤炭资源开发、加工和利用过程中煤中有害元素的迁移行为；深入开展煤炭资源赋存规律研究，建立典型成煤模式，揭示了不同构造背景煤炭资源的聚集和赋存规律；研究了复杂地质条件下煤层气生成的动力学过程，探讨了煤层气储集机理及成藏响应，建立了我国煤层气经济开采的基础理论。实验室希望通过这些研究，阐明我国煤中有害物质赋存状态和富集机理，揭示煤盆地形成演化及其对煤炭资源赋存的影响，并建立中国复杂条件下煤层气成藏的地质理论。

2.煤炭开采的地质保障理论与技术

在该方向上，实验室开展了煤矿采区高分辨三维地震勘探和三维三分量地震勘探技术与方法的研究，查清了≥3米断层和裂隙带、煤层顶底板岩性和煤层厚度、瓦斯赋存特征及含水层和矿井突水通道，建立了从地面探测地下1000米深精细地质构造和地质灾害源的探测技术体系。此外，实验室还研制开发了地质雷达、地震和电法为主的矿井地质构造探测装备与相关技术；研究和建立了矿井突水灾害的防治理论与相关技术。通过研究煤矿复杂地质构造和灾害源精细探测理论与技术、矿井水综合防治理论与方法，实验室以期建立煤矿安全高效开采地质保障系统。

3.与环境协调的绿色开采理论与技术

在环境协调的绿色开采理论与技术方向上，实验室主要研究了煤炭资源的合理、经济、高效与环境友好的绿色开采方法及深部煤炭资源可持续开采关键技术基础理论，开发了减少地表移动变形值的煤层开采技术，研究了采动覆岩移动规律、深部采场与巷道应力场的时空关系、采场围岩及巷道围岩稳定性控制关键理论与技术，包括传统开采方法的地表沉陷破坏机理及其在城镇村庄、铁路桥梁等大型建筑物和水体下开采的充填开采、保水开采、煤与瓦斯共采、深部与复杂条件下煤炭资源高效开采等理论与技术等。实验室希望以此来揭示煤炭资源开采过程中岩体结构和应力场演化规律；建立煤炭资源安全、高效与环境友好的绿色开采方法。

4.煤矿重大灾害防治的关键理论与技术

在该方向中，实验室针对煤炭资源开采，特别是深部资源开采中重大灾害的成因、预测预报理论以及防治对策等关键问题，深入研究煤与瓦斯突出和爆炸、矿井火灾、顶板冒落与冲击地压等突发性动力灾害成灾机理，矿山重大灾害应急救援与事故分析理论与技术，为深部资源开发中重大灾害事故的预测、预报和防治提供可靠的理论基础和技术支持。在该研究方向中，实验室希望阐明煤体中瓦斯的吸附、解吸动力学过程，揭示瓦斯爆炸的动力学演化及多相耦合效应，开发煤与瓦斯灾害综合防治关键技术。

重视队伍建设，以“军团”形式前进

自成立以来，实验室重视人才队伍建设。目前，实验室已建设成了一支人才结构合理的科研队伍。为使实验室更快走入行业领先、国际一流行列，实验室依托中国矿业大学培养了4个创新团队：

1.矿井通风防灭火创新团队

矿井通风防灭火创新团队是江苏省教育厅2009年8月批准建设的江苏高校优秀科技创新团队之一。团队带头人为国家安全生产专家、江苏省有突出贡献的中青年专家王德明教授。

矿井通风防灭火是我国煤矿安全的传统学科方向，是保障煤矿安全高效生产的基础及关键研究方向。创新团队重点开发了煤自燃倾向性测试新方法及装备、矿井火灾防治新材料、煤矿采空区的煤自燃火源特性、煤自燃隐蔽火源探测方法及其装备和泡沫除尘技术与装备等方面的基础理论与关键技术。目前，经过近10年的发展，创新团队在平台建设、人才培养等方面将取得较大的突破，在科学研究中也取得了一批具有高展示度的原始性创新成果。

2.矿井瓦斯防治创新团队

20世纪50年代以来，中国矿业大学在周世宁、俞启香等老一辈科学家的带领下组建了煤矿瓦斯研究团队，在煤层瓦斯流动、煤岩动力灾害、瓦斯（煤尘）爆炸等方面形成了稳定的研究方向，促进了我国煤矿瓦斯灾害预防科技发展。矿井瓦斯防治创新团队继承和发扬了老一輩科学家的研究方向，在煤矿煤岩瓦斯动力灾害预防方面形成了煤层瓦斯流动理论、煤岩动力灾害及预防和瓦斯爆炸及预防3个稳定的研究方向，并取得了重大的创新成果，推动了我国煤矿安全科学与技术的发展。近年来，研究团队坚持基础理论与应用研究相结合，针对当前影响我国煤矿安全生产的重大瓦斯灾害防治问题，开展了大量的研究工作，提出了保护层开采卸压瓦斯抽放的瓦斯综合治理模式，制定了保护层开采及卸压瓦斯治理抽放的技术规范；发明了煤岩瓦斯动力灾害电磁辐射实时监测预警技术与装备、钻割一体化消突和卸压强化瓦斯抽放的技术与装备；开发了煤矿瓦斯爆炸危险性评价技术及软件、煤矿安全生产风险管理技术及软件等。这些成果在煤矿进行了广泛的应用，取得了显著的社会和经济效益。

3.煤矿重大灾害防治创新团队

煤矿重大灾害防治创新团队是中国矿业大学2005年1月首批获准建设的创新团队之一。该创新团队依托中国矿业大学安全技术及工程国家重点学科和煤炭资源与安全开采国家重点实验室、煤矿瓦斯治理国家工程研究中心等平台进行建设。针对煤矿瓦斯爆炸、火灾等重大灾害防治领域急需解决的关键技术问题，创新团队主要在煤矿瓦斯灾害防治、煤炭自燃机理及防治、矿井通风与防尘、煤矿安全监测监控等领域进行了基础与应用基础研究。

4.绿色采矿创新团队

绿色采矿创新团队是中国矿业大学2005年首批获准建设的创新团队之一，依托中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室进行建设。该团队立足煤炭科技的前沿问题，服务于学科的建设发展，围绕煤炭资源的高效与绿色开采系统，构建了煤炭资源绿色开采的理论与技术框架，建设了绿色开采的实验研究平台。为绿色采矿提供了科学支撑。

煤炭资源与安全开采国家重点实验室始终秉承“开放、流动、联合、竞争”的宗旨、“包容，民主、规范”的管理理念和人本思想，锐意开拓创新，不断推进实验室的科研和文化建设。实验室现拥有固定资产3100万元，大型仪器设备33台/件。装备有多功能岩层控制试验台、粗（细）粒料浆充填实验系统、20MN高温高压伺服控制岩体三轴试验机、采矿数值模拟实验中心、煤层钻割卸压增透实验系统等大型先进仪器设备，为研究工作的开展奠定了坚实基础；同时，实验室还积极开展对外科技合作，与美国、英国、俄罗斯、德国、澳大利亚、波兰、加拿大等国家多个高校和科研机构的学者、专家有着密切的学术交流活动，并多次成功举办了国内、国际学术会议，这为打开实验室国际视野提供了窗口。在未来发展中，实验室将进一步攻向领域痛难点，为解决领域难题贡献智慧。