我院（北京）鞠杨团队：为深部能源安全高效开发保驾护航

近年来，随着浅部能源资源开采逐渐枯竭，深部矿产、油气等能源资源开发成为热点。

然而，当那些大型自动化开采机械在地下轰鸣时，原本沉寂的岩体会突然变得“暴躁”起来，垮塌、冲击地压、瓦斯突出等工程灾害可能随之而来。诱发这些灾害的根源就是深部开采不得不面对的劲敌——岩体应力场演化。

历经近20年不懈攻关，我院（北京）教授鞠杨团队协同四川大学、深圳大学、煤炭科学技术研究院有限公司，发明了深部岩体结构及应力场透明解析技术，突破了工程扰动下岩体应力场演化“看不见、摸不着”、难以量化解析的难题，成果荣获2023年度国家技术发明奖一等奖。

攻克岩体灾害防控关键技术难题——

岩体工程灾害是制约深部能源安全高效开发的核心难题。“我们要像医生一样，会使用CT等各种仪器设备‘透视’岩石内部结构及应力演化行为，找到引发岩石灾变的内在原因，并作出灾害的研判和预警。”鞠杨比喻说。

他介绍，为了实现“透视”岩石复杂结构与应力场演化的目标，项目团队研发了国际首台套真三轴扰动荷载下岩石原位CT成像实验系统，突破了岩石复杂结构演化精细识别和准确刻画的难题；发明了岩石三维应力场透明解析方法与装置，解决了现有技术无法获取扰动荷载下岩石内部三维应力场的技术难题，实现了岩石应力场透明解析方法和装置从无到有的突破。

岩体灾变应力场透明解析是深部能源开发中的颠覆性技术。近20年来，鞠杨团队始终扎根这一前沿领域，夜以继日地开展关键技术攻关。

攻关过程中，为了平衡好教学和科研工作，团队成员们常常周五下课后，就直奔矿区考察、分析、设计和研判方案，周一早上又风尘仆仆地准时出现在课堂上。每当假期来临，他们选择与矿区为伴，为了取得至关重要的第一手现场参数，常常连续24小时坚守在井下。

这个过程中，团队成功解决了数字透明模型构建、透明材料研发、核心设备研制、智能预测平台开发、工程现场测试及应用等诸多环节中的理论与技术难题。

“首次引领性研究”是国内外院士专家对这项成果的一致评价。该技术成果支撑了我国岩体工程灾害防治靶向治理与源头防控技术的发展，为助力我国在相关技术领域处于世界领跑地位作出了重要贡献。

提升国家重大工程安全性——

走出实验室，如今，这项技术成果在国家大型能源企业及重大工程建设中大显身手。

国家能源集团神东保德煤矿是我国特大型高瓦斯矿井，在这里，开采扰动应力错综复杂，瓦斯压力高、精准治理困难，开采过程仿佛是与地壳深处的那股未知力量进行一场艰难的较量。

然而，面对挑战，研究团队与工程技术人员们并未退缩。他们紧密合作，协同攻关，运用该项目的尖端技术和成果，指导了定向钻孔、采动卸压抽采等工艺措施，瓦斯被精准高效地抽采出来，不再对煤矿生产构成威胁，确保了大型自动化和智能化采煤设备的安全使用。通过该项目的实施，瓦斯治理理念实现了由“经验化”向“科学化”的转变，不仅提升了治理效率和精度，更为煤矿的稳定安全生产提供了强有力的支撑。

在胜利油田，针对非常规油气开发过程中面临储层改造技术挑战多、采收效果评价难等问题，项目团队与油田技术人员密切合作攻关，运用该项目技术和成果，指导和优化了储层压裂设计方案，大幅提升了油藏采收率。

鞠杨介绍，项目成果在我国大型煤炭生产基地推广应用，在岩体灾害防控方面取得了显著成效。相关成果还拓展应用于川藏铁路、城市地铁等国家重大工程和重点民生工程，提升了工程安全性。

厚植工程人才培养沃土——

着眼国家能源安全重大战略需求，鞠杨团队所在的煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室，不仅建立完善了煤炭智能安全开发理论与技术体系，还培养了一大批新生代专业技术人才。在这里，学生有机会投身国家自然科学基金创新研究群体项目、国家重点研发计划等国家重大科研项目的攻关中，将行业前沿的科研项目转化为实践锻炼的“练兵场”，培养自己的创新思维和解决复杂工程问题的能力。

“科技创新的过程，本质上是一个不断纠错、持续迭代的长周期过程。对于前沿性、基础性的复杂问题，想要实现‘从0到1’的突破不是一蹴而就的。”鞠杨说，项目团队在攻关过程中，坚持以行业前辈院士专家严谨求实、开拓奉献的精神激励团队每一名成员，以甘坐“冷板凳”、潜心研究的工作作风要求自己并影响学生，团队一直秉承从科学问题的源头和底层理论做起，扎扎实实练好基本功。

同时，多学科交叉融合已成为工程科技创新的新常态。鞠杨认为，要独辟蹊径解决复杂工程问题，就要尝试打破固有学科领域界限，以“他山之石”突破本领域学术瓶颈。

近年来，该实验室涌现出包括中国工程院院士、国家重点研发计划项目负责人、国家杰出青年基金获得者等高层次人才20余人，他们都成为实验室科技攻关的主体力量。

采访过程中，团队合作是鞠杨反复谈及的关键词。“我们的团队融合了高校、科研院所、企业中从事深部岩体力学与灾害防治研究的知名学者，大家发挥各自优势，相互配合，协调攻关，让我国岩体灾变应力场透明解析技术走在了世界科技前沿。”鞠杨表示，研究团队将继续努力，进一步创新岩体应力场透明解析相关理论、技术和装备，拓展相关技术应用，为我国深部能源安全高效开发保驾护航。