三秦都市報-三秦網訊（記者 阮班慧）暑假的西安科技大學校園，少了平日的喧囂，但學校暑期科研卻不打烊，實驗室里依舊燈火通明，科研人員仍然在爭分奪秒攻堅煤礦安全生產難題。日前，記者走進該校能源與礦業工程學院的實驗室，被“西部煤炭綠色開采”團隊成員默默堅守、甘愿奉獻的科研精神深深感染。
暑假科研不打烊 研團隊攻堅煤礦安全難題忙
鉆孔、布線、監測、分析……西安科技大學能源與礦業工程學院的實驗室內，“西部煤炭綠色開采”團隊的科研人員張帥、姬松濤、郭宇陽、吳丞宏、鄭智偉正在亞洲唯一的大型多功能地下工程結構模擬試驗臺上，進行“西部煤層厚硬覆巖沖擊地壓智能調控方法研究”實驗，海量多維度的數據被實時采集匯聚電腦上。
“夏天，在實驗室里出出汗，年輕人既能減肥，又能鍛煉身體，科研鍛煉兩不誤！”吳蒸老師風趣地說。
8月14日上午，西安室外陽光炙烤氣溫爆表，沒有空調的實驗室里更是悶熱難耐，“西部煤炭綠色開采”團隊的科研工作者卻在這里揮汗如雨，熱火朝天地忘我奮戰，爭分奪秒攻關一個關鍵課題——如何智能預警和調控西部煤礦開采中危害巨大的沖擊地壓災害。
“西部是我國優質煤炭資源開發主產區，原煤總產量超過全國50%，而西部沖擊地壓礦井約占全國50%。近年來，沖擊地壓已逐漸成為制約西部礦區安全高效生產的主要因素之一，圍繞西部礦區地應力高、賦存差異性大、厚硬頂板分布廣的特點，亟待開展有別于現有的預警方法與精準調控技術體系，今年暑假，我們西部煤炭綠色開采團隊組織師生力量，聚焦沖擊地壓智能預警與調控關鍵科學難題，進行了自主知識產權監測設備研發和大型三維模擬實驗等創新研究工作。”來興平教授說。
自主研發微納CT機器人為煤礦安全生產保駕護航
“因為假期前參與了中國國際大學生創新大賽，我們團隊自研了微納CT機器人。我們需要對這個機器人進行實驗室的一個實驗驗證。我們前兩天剛從寧夏調研回來，8月14日凌晨3時回到西安，然后就緊急投入到這個實驗中。我們將機器人在實驗室試驗，然后使這項成果能夠轉化應用到現場采掘中。”郭宇陽說。
在亞洲唯一多功能地下工程結構模擬試驗臺，鄭智偉臉上掛滿了汗珠，衣衫早已濕透，他與并肩作戰的隊友一起將自主研發的微納CT機器人和頂板全域姿態監測系統應用在大型三維物理相似模擬實驗中，解碼沖擊地壓前兆信號，探索智能調控技術，為煤礦安全生產保駕護航。
“首先我們先掏一個小洞，然后將它放進去，通過遙控器去控制它的前進和后退。在它前進過程，它可以探測巖壁給它的力，也就是說的圍巖應力。另外，它還可以發射超聲波，與另外一個機器人形成互聯。這樣的話，就能把巷道、煤壁的狀態全部窺探出來，在電腦上面就可以展示出所有數據。”西部煤炭綠色開采團隊成員鄭智偉一邊操作一邊說。
據悉，該款自主研發的微納CT機器人靈感來源于仿生學結構，具備自主爬行與高精度三維成像能力，同時結合“聲-光-電”一體化監測設備，可適應巷道鄰域不同方向鉆孔深度圍巖內部微觀結構探測，能夠清晰捕捉裂隙的萌生、擴展及分布特征，為研究采動損傷演化規律提供了關鍵海量數據支撐。
給巖層裝上敏銳“神經”實現頂板運動監測跨越突破
精準監測頂板巖層運動是預測沖擊地壓的關鍵，該團隊自主研發的頂板全域姿態監測技術，如同給巖層裝上了敏銳的“神經”，為礦壓監測與巖層精準控制提供了創新的直接監測手段。該技術基于柔性傳感器，可實時、精準監測頂板的位移、傾角、撓度等姿態參數變化，智能解算并融合離散測點的空間姿態數據，為深入研究巖層運動規律、完善礦壓理論、實現災害智能預警與巖層精準控制提供了重要支撐。
團隊成員姬松濤說：“我們團隊自主研發的頂板全域姿態傳感器，這是其中的一個子測點。通過將若干子測點串聯布置于頂板堅硬巖層，可以垂向布置也可以水平布置，可以實時監測頂板的彎曲下沉以及變形破斷和運動。那么該技術實現了頂板運動監測從礦壓顯現、反演推斷到頂板運動直接監測的跨越突破。”
吳丞宏同學說：“今年暑假，通過在實驗室中與隊友們的協同工作，學到了很多東西，對我而言是一個突破。”
“希望我們的實驗成果，能夠早日在煤礦企業推廣應用，解決生產面臨的實際難題，保障煤礦的安全、高效、綠色開采。”吳蒸老師說。
“我們團隊利用自主研發的微納CT機器人和頂板全域姿態監測系統，配合聲發射、微震、無人機等先進監測技術，完成沖擊地壓致災因素多維海量數據的采集，監測表征、跨尺度數據關聯與沖擊地壓災變前兆閾值標定，從而實現西部煤層沖擊地壓智能調控。”張帥老師告訴記者。
聲發射、微震、無人機等先進監測技術也在試驗中配套應用。據了解，該團隊通過跨尺度多維度監測數據的融合分析，完成了沖擊地壓致災因素多維海量數據監測表征，跨尺度數據關聯與沖擊地壓災變前兆閾值標定，為實現沖擊地壓智能調控打下了堅實基礎，未來將為煤礦安全生產提供堅實保障。
