三秦都市報(bào)-三秦網(wǎng)訊（記者 阮班慧）暑假的西安科技大學(xué)校園，少了平日的喧囂，但學(xué)校暑期科研卻不打烊，實(shí)驗(yàn)室里依舊燈火通明，科研人員仍然在爭(zhēng)分奪秒攻堅(jiān)煤礦安全生產(chǎn)難題。日前，記者走進(jìn)該校能源與礦業(yè)工程學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室，被“西部煤炭綠色開(kāi)采”團(tuán)隊(duì)成員默默堅(jiān)守、甘愿奉獻(xiàn)的科研精神深深感染。
暑假科研不打烊 研團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)煤礦安全難題忙
鉆孔、布線、監(jiān)測(cè)、分析……西安科技大學(xué)能源與礦業(yè)工程學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，“西部煤炭綠色開(kāi)采”團(tuán)隊(duì)的科研人員張帥、姬松濤、郭宇陽(yáng)、吳丞宏、鄭智偉正在亞洲唯一的大型多功能地下工程結(jié)構(gòu)模擬試驗(yàn)臺(tái)上，進(jìn)行“西部煤層厚硬覆巖沖擊地壓智能調(diào)控方法研究”實(shí)驗(yàn)，海量多維度的數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)采集匯聚電腦上。
“夏天，在實(shí)驗(yàn)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(fēng)趣地說(shuō)。
8月14日上午，西安室外陽(yáng)光炙烤氣溫爆表，沒(méi)有空調(diào)的實(shí)驗(yàn)室里更是悶熱難耐，“西部煤炭綠色開(kāi)采”團(tuán)隊(duì)的科研工作者卻在這里揮汗如雨，熱火朝天地忘我?jiàn)^戰(zhàn)，爭(zhēng)分奪秒攻關(guān)一個(gè)關(guān)鍵課題——如何智能預(yù)警和調(diào)控西部煤礦開(kāi)采中危害巨大的沖擊地壓災(zāi)害。
“西部是我國(guó)優(yōu)質(zhì)煤炭資源開(kāi)發(fā)主產(chǎn)區(qū)，原煤總產(chǎn)量超過(guò)全國(guó)50%，而西部沖擊地壓礦井約占全國(guó)50%。近年來(lái)，沖擊地壓已逐漸成為制約西部礦區(qū)安全高效生產(chǎn)的主要因素之一，圍繞西部礦區(qū)地應(yīng)力高、賦存差異性大、厚硬頂板分布廣的特點(diǎn)，亟待開(kāi)展有別于現(xiàn)有的預(yù)警方法與精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)體系，今年暑假，我們西部煤炭綠色開(kāi)采團(tuán)隊(duì)組織師生力量，聚焦沖擊地壓智能預(yù)警與調(diào)控關(guān)鍵科學(xué)難題，進(jìn)行了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)監(jiān)測(cè)設(shè)備研發(fā)和大型三維模擬實(shí)驗(yàn)等創(chuàng)新研究工作?！眮?lái)興平教授說(shuō)。
自主研發(fā)微納CT機(jī)器人為煤礦安全生產(chǎn)保駕護(hù)航
“因?yàn)榧倨谇皡⑴c了中國(guó)國(guó)際大學(xué)生創(chuàng)新大賽，我們團(tuán)隊(duì)自研了微納CT機(jī)器人。我們需要對(duì)這個(gè)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。我們前兩天剛從寧夏調(diào)研回來(lái)，8月14日凌晨3時(shí)回到西安，然后就緊急投入到這個(gè)實(shí)驗(yàn)中。我們將機(jī)器人在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，然后使這項(xiàng)成果能夠轉(zhuǎn)化應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)采掘中?！惫铌?yáng)說(shuō)。
在亞洲唯一多功能地下工程結(jié)構(gòu)模擬試驗(yàn)臺(tái)，鄭智偉臉上掛滿了汗珠，衣衫早已濕透，他與并肩作戰(zhàn)的隊(duì)友一起將自主研發(fā)的微納CT機(jī)器人和頂板全域姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用在大型三維物理相似模擬實(shí)驗(yàn)中，解碼沖擊地壓前兆信號(hào)，探索智能調(diào)控技術(shù)，為煤礦安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。
“首先我們先掏一個(gè)小洞，然后將它放進(jìn)去，通過(guò)遙控器去控制它的前進(jìn)和后退。在它前進(jìn)過(guò)程，它可以探測(cè)巖壁給它的力，也就是說(shuō)的圍巖應(yīng)力。另外，它還可以發(fā)射超聲波，與另外一個(gè)機(jī)器人形成互聯(lián)。這樣的話，就能把巷道、煤壁的狀態(tài)全部窺探出來(lái)，在電腦上面就可以展示出所有數(shù)據(jù)?！蔽鞑棵禾烤G色開(kāi)采團(tuán)隊(duì)成員鄭智偉一邊操作一邊說(shuō)。
據(jù)悉，該款自主研發(fā)的微納CT機(jī)器人靈感來(lái)源于仿生學(xué)結(jié)構(gòu)，具備自主爬行與高精度三維成像能力，同時(shí)結(jié)合“聲-光-電”一體化監(jiān)測(cè)設(shè)備，可適應(yīng)巷道鄰域不同方向鉆孔深度圍巖內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)探測(cè)，能夠清晰捕捉裂隙的萌生、擴(kuò)展及分布特征，為研究采動(dòng)損傷演化規(guī)律提供了關(guān)鍵海量數(shù)據(jù)支撐。
給巖層裝上敏銳“神經(jīng)”實(shí)現(xiàn)頂板運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)跨越突破
精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)頂板巖層運(yùn)動(dòng)是預(yù)測(cè)沖擊地壓的關(guān)鍵，該團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的頂板全域姿態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，如同給巖層裝上了敏銳的“神經(jīng)”，為礦壓監(jiān)測(cè)與巖層精準(zhǔn)控制提供了創(chuàng)新的直接監(jiān)測(cè)手段。該技術(shù)基于柔性傳感器，可實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)頂板的位移、傾角、撓度等姿態(tài)參數(shù)變化，智能解算并融合離散測(cè)點(diǎn)的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)，為深入研究巖層運(yùn)動(dòng)規(guī)律、完善礦壓理論、實(shí)現(xiàn)災(zāi)害智能預(yù)警與巖層精準(zhǔn)控制提供了重要支撐。
團(tuán)隊(duì)成員姬松濤說(shuō)：“我們團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的頂板全域姿態(tài)傳感器，這是其中的一個(gè)子測(cè)點(diǎn)。通過(guò)將若干子測(cè)點(diǎn)串聯(lián)布置于頂板堅(jiān)硬巖層，可以垂向布置也可以水平布置，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頂板的彎曲下沉以及變形破斷和運(yùn)動(dòng)。那么該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了頂板運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)從礦壓顯現(xiàn)、反演推斷到頂板運(yùn)動(dòng)直接監(jiān)測(cè)的跨越突破。”
吳丞宏同學(xué)說(shuō)：“今年暑假，通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室中與隊(duì)友們的協(xié)同工作，學(xué)到了很多東西，對(duì)我而言是一個(gè)突破。”
“希望我們的實(shí)驗(yàn)成果，能夠早日在煤礦企業(yè)推廣應(yīng)用，解決生產(chǎn)面臨的實(shí)際難題，保障煤礦的安全、高效、綠色開(kāi)采?！眳钦衾蠋熣f(shuō)。
“我們團(tuán)隊(duì)利用自主研發(fā)的微納CT機(jī)器人和頂板全域姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，配合聲發(fā)射、微震、無(wú)人機(jī)等先進(jìn)監(jiān)測(cè)技術(shù)，完成沖擊地壓致災(zāi)因素多維海量數(shù)據(jù)的采集，監(jiān)測(cè)表征、跨尺度數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與沖擊地壓災(zāi)變前兆閾值標(biāo)定，從而實(shí)現(xiàn)西部煤層沖擊地壓智能調(diào)控。”張帥老師告訴記者。
聲發(fā)射、微震、無(wú)人機(jī)等先進(jìn)監(jiān)測(cè)技術(shù)也在試驗(yàn)中配套應(yīng)用。據(jù)了解，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)跨尺度多維度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的融合分析，完成了沖擊地壓致災(zāi)因素多維海量數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)表征，跨尺度數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與沖擊地壓災(zāi)變前兆閾值標(biāo)定，為實(shí)現(xiàn)沖擊地壓智能調(diào)控打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，未來(lái)將為煤礦安全生產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)保障。
