资源与安全工程学院科研情况简介.doc

1、中南大学 Central South Tech-Guide 技术导览中南大学科技开发办中国长沙岳麓山 410083 Tel:+731-8879272 Fax:+731-8836024 E-mai:资源与安全工程学院简 介 2地下金属矿无间柱连续采矿法研究 9CMS 激光探测系统综合应用系统研究 10深部多相多场耦合作用及其灾害发生机理与防治 11河南洛钼集团三道庄露天矿采空区综合治理技术研究 12系列化学抑尘剂及其应用技术 13矿岩自然崩落规律预测和矿岩自然崩落控制与崩落监测 14大范围隐患区下的顶板诱导崩落连续采矿综合技术研究 16矿山生产数据实时采集远程监控动态管理系统 17常德至张家界高

2、速公路弱面夹层岩质边坡加固技术研究 20复杂多空区下强制与诱导耦合大规模落矿采矿综合技术 21金川二矿区矿房、矿柱两步回采与大面积连续开采工艺的对比研究 23金川二矿区矿房、矿柱两步回采与大面积连续开采工艺的对比研究 24立式砂仓内全尾砂浆快速浓缩新工艺 25数字矿山总体解决方案 26深井矿山开采信息可视化集成技术与系统 27深井回采过程模拟与控制技术及系统 28阶段空场嗣后充填采矿方法及采准系统优化研究 30微生物浸出体系多因素强关联 32溶浸采矿及其相关理论研究 33煤矸石似膏体自流输送充填技术 34中南大学 Central South Tech-Guide 技术导览中南大学科技开发办中国

3、长沙岳麓山 410083 Tel:+731-8879272 Fax:+731-8836024 E-mai:简 介资源与安全工程学院成立于 2002 年，其前身为原资源开发工程系。现有教 职工 50 余人，其中，中国工程院院士 1 人古德生院士，教育部“长江学者 奖励 计划” 特聘教授 1 人 李夕兵院长，中国青年科技奖获得者 2 人，博士生导师 16 人，教授及相当职称 23 人，有博士学位的教师 30 人。学院下设 5 个研究所、1 个国家安全技术研究中心，1 个有限责任公司。学院现有“采 矿与岩土工程 ”、“城市地下空间工程” 和“安全工程”等 3 个本科专业。拥有“ 采矿工程” 国家级

4、重点学科，矿业工程一级学科博士点和博士后流动站，采矿工程、安全技术及工程、岩土工程、安全管理工程和城市地下空间资源工程等 6 个二级学科博士点，采矿工程、岩土工程、安全技术及工程、工程力学、安全管理工程、城市地下空间资源工程和人口资源环境经济学等 7 个硕士点，1999 年获教育部“ 长江学者 奖励计 划” 特聘教授岗位。学院实验条件完备，现有实验室 1400 平方米，其中重点设备 320台件，总价 值 1000 万元以上。科学研究方面，学院已完成国家级、省部级及企业合作项目 300多项， 获国家和省部级科技奖励 75 项，其中国家科技进步一等奖 1项、二等奖 3 项，国家发明三等奖 1 项，

5、省部级一等奖 15 项，省部级二等奖 30 余项。先后在国内外发表论文 4000 余篇，其中有 200 余篇被 SCI、EI、ISTP 等摘 录。出版专著、教材、译著 90 部，其中 14 部获国家、省部级奖励。“十五”期间，学院的主体学科在师资队伍、人才培养、承担国家重大项目与成果水平、实验室条件、学术交流等方面，均保持国内前列。采矿工程学科在非煤矿山系列中位于国内领先水平，科学研究在国际上有较大的影响。城市地下空间工程与岩土工程、安全科学与工中南大学 Central South Tech-Guide 技术导览中南大学科技开发办中国长沙岳麓山 410083 Tel:+731-8879272

6、Fax:+731-8836024 E-mai:程学科的总体水平，也在国内同行业中处于先进地位，而且特色显著。资源与安全工程学院主要的研究方向有：1金属矿床连续开采工艺技术与装备在古德生院士的亲自带领下，本方向提出了地下金属矿连续开采的一系列新概念，初步构建了硬岩连续开采的理论体系，发明并研制成功了具有中国特色的采场连续作业振动机组，建成了高效的采场连续作业线，极大推动了地下金属矿山的作业连续化、生产集中化和管理科学化的进程。通过多次科研攻关，有关工艺技术已经成熟，硬岩连续开采工艺技术居世界先进水平。本方向的主要研究内容为：建立地下金属矿连续开采理论体系，创造基于爆破破碎条件的采场连续作业设备及

7、其集中控制系统，研究连续采矿的地压显现规律与预测预报，探讨回采矿段划分、回采顺序与矿井连续回采系统及采矿调度系统集成，为实现全新的数字化生态矿山模式开辟新途径。取得的系列科研成果在转化为生产力方面成绩显著，各类振动给料（矿）和筛分设备、振动运输列车、散料振动助流活化装置及液压破碎锤等装备，已在全国 22 个省(区)推广使用 6000 台余台，年创直接经济效益达 4500 万元以上；1984 年以来累计为国家创直接经济效益5.46 亿元。为了实现复杂条件下高价值软破矿体的安全高效回采，古德生院士继“ 无间柱 连续采矿 ”之后， 创造性地提出了“ 开采环境再造” 这一新的科学命题，其基本内涵是：突

8、破传统的采矿方法设计思想的限制，应用新的理论、方法和技术，营造一个良好的矿岩开采环境，最终实现矿石资源的高效回采。基于开采环境再造的高价值软破矿体的开采，从根本上变革了传中南大学 Central South Tech-Guide 技术导览中南大学科技开发办中国长沙岳麓山 410083 Tel:+731-8879272 Fax:+731-8836024 E-mai:统方法存在的生产工艺复杂、生产效率低、采矿成本高等一系列问题，为同类型矿床的开采提供了新的途径。初步研究成果有“高价 值软破矿体开采环境再造高效开采综合技术研究”、 “复杂充填体下 顶板诱导崩落连续采矿综合技术研究”。2岩土灾害及环境

9、安全控制理论与技术本方向的研究特色是：在矿岩中应力传输效应与能量耗散规律、高应力脆性岩石动态失稳与防护、爆破的震速和频率对露天边坡的危害控制的研究取得重大突破；在硫化矿内因火灾和炸药自爆预测与控制、地下作业面环境设计与控制、化学抑尘剂开发与应用领域处于国内领先地位。主要研究内容为：矿岩动力学、矿岩爆破技术与破碎机理、爆破安全、岩土工程灾害和环境控制理论与技术，为硬岩矿床安全、高效开采提供应用基础理论和技术支持。同时， 本方向重点开展了矿山安全系统科学理论、岩土动力学、岩土工程灾害控制和化学抑尘新技术等方面的研究，并且取得了一批国际认可的创新性成果。3矿山岩层控制理论与技术本研究方向建立了既相对

10、独立又相互结合的金属矿山硬岩微观断裂与破损理论、宏观变形与破坏理论及矿岩加固与自然崩落的工程控制理论。既有理论深度与系统性，又有广泛的工程应用，在理论与实际结合及解决重大工程问题方面有多项突破。开创性的成果得到国内外同行的认可和广泛关注。主要研究内容为：根据金属矿床开采的特点，以岩石断裂力学为基础，以节 理岩体为研究对象，结合开采工艺技术，建立科学、实用的金属矿山岩层控制理论和方法。本研究方向从工程系统和力学原理出发，建立了岩层控制的理论体系，提出 8 项岩层控制技术，首次提出了各向异性节理岩体的本构中南大学 Central South Tech-Guide 技术导览中南大学科技开发办中国长沙

11、岳麓山 410083 Tel:+731-8879272 Fax:+731-8836024 E-mai:关系，创立了崩落矿石块度和矿体崩落速率的预测理论和技术。发展了岩石断裂力学和岩石节理学这两门新兴学科，建立了岩层控制理论体系和实用控制技术，以解决金属矿山深部矿床开采，露天转地下开采，矿柱回采等重大工程中所涉及的岩石力学理论和实际问题，在力学机理和控制技术研究方面取得了新的突破。4矿山经营管理与信息化技术本研究方向创立了一套较为完整的现代矿山生产经营管理的理论体系，开 发出了处于国内领先水平的矿床模型、采矿集成 CAD 系统和网络管理信息系统。研究成果对变革我国矿业相对落后的生产经营管理模式，

12、实现跨越式发展具有重大现实意义。主要研究内容为：综合运用采矿工程、系统工程、现代管理理论和信息技术， 变革矿山经营管理的旧模式，建立有效的生产经营管理信息系统和高度现代化的矿山调度系统，实现矿产资源合理开采和可持续发展。目前的主攻方向为“可 视化集成采矿工程 CAD 系统”、 “基于Internet 的矿山管理新模式及管理信息系统研究”和“ 矿山地理信息系统（GIS ）”，并且已经取得明显突破。5无废害开采与溶浸采矿技术本研究方向在实现矿山废料产出最小化、坑内处理废石和尾砂、以及开采区域土地覆垦与生态修复方面开展了一系列研究工作，取得了重要成果；在离子吸附型稀土矿原地溶浸技术及工艺的研究成果突

13、出，处于国内 领先地位。主要研究内容为：创建金属矿产资源无废开采理论，变革传统的矿床开采模式，综合开发利用矿山工业废料和发展溶浸采矿新技术与新工艺等。本研究方向以金属矿产资源无废开采基础理论、矿山工业废料开中南大学 Central South Tech-Guide 技术导览中南大学科技开发办中国长沙岳麓山 410083 Tel:+731-8879272 Fax:+731-8836024 E-mai:发利用以及化学、生物采矿技术为主要研究内容，逐步建立了金属矿产资源无废害开采理论与技术体系，变革金属矿传统回采工艺，解决金属矿山日益严重的环境问题，使矿业步入可持续发展的良性轨道。在近期内有望取得突

14、破性进展的有：实现废石不出窿，原地回填采空区；利用堆浸技术回收矿山固体废料中的有用成份，同时开发利用矿山固体废料作为矿山充填材料和其它建筑材料；在稀土矿原地浸出技术基础上，研发其它金属矿原地浸出新工艺，即通过大规模控制施爆，有效破碎地下矿体，再注入无机和生物溶液，直接大规模溶解回收金属矿资源。“十五”期间代表性科研项目：1 古德生等，深部矿床开采关键技术，国家“ 十五”科技攻关项目，200120032 李夕兵，古德生，赵国彦，徐国元等，金属矿山开采岩石破裂控制研究及其应用，国家科技进步二等奖，20043 李夕兵等，大范围隐患区下安全高效开采综合技术研究，国家“ 十五”科技攻关， 2003200

15、54 李夕兵等，深井岩体力学基础研究与应用，国家自然科学基金重大项目，200420075 李夕兵等，含结构面岩体动力特征理论与实验研究，973 项目子项，2003 20056 李夕兵等，动静组合载荷耦合下的岩石破裂特征与能量耗损，国家自然科学基金， 200220047 吴超等，深井通风优化与控制，国家“十五 ”科技攻关，200120048 吴超等，深井开采地热防治与通风降温技术研究，国家十五攻关项目， 2004-2006中南大学 Central South Tech-Guide 技术导览中南大学科技开发办中国长沙岳麓山 410083 Tel:+731-8879272 Fax:+731-8836

16、024 E-mai:9 曹平等，超高硬岩矿柱地压显现与时间相依性研究，国家自然科学基金，2003200510 陈建宏等，基于拓扑学的地质剖面图相互切割自动连图算法研究，国家自然科学基金，200411 周科平等，复杂充填体下顶板诱导崩落连续采矿综合技术研究，国家十五攻关项目， 2003-200512 吴爱祥等，散体多相介质多级渗流传质的动力学研究，国家杰出青年科学基金，2003-200713 吴爱祥等，铜坑矿 92 号矿体顶板岩层液压扩裂诱导崩落技术研究，国家“ 十五”科技攻关，2001200214 吴爱祥等，基于散体媒介的弹性波传播和作用机理研究，国家自然科学基金，2001200315 王李管

17、等，矿山生产科学管理工程研究，国家十五攻关专题之三，2004 200616 潘长良等，深井高应力高温铜矿床开采综合技术研究，国家十五攻关专题之一，2002-200517 潘长良等，矿山开采环境监控技术研究，国家十五攻关专题之二，2004 200618 刘敦文等，金属矿灾害空区雷达探测信号解释的研究，国家自然科学基金项目，2003200519 徐国元等， 群采多空区下低 贫损联合采 矿技术研究总结，国家十五攻关， 2001200420 徐国元等， 地下空区形态层位探测技术， 2001200421 徐国元等，复杂空区下强制与诱导耦合大规模落矿采矿综合技术研究， 2003200522 周科平等，高价

18、值软破矿体采矿环境再造综合技术研究. 中南大学 Central South Tech-Guide 技术导览中南大学科技开发办中国长沙岳麓山 410083 Tel:+731-8879272 Fax:+731-8836024 E-mai:2004-200723 吴爱祥等，金川三矿区高应力破碎条件下自然崩落法研究. 2004-200624 李夕兵等，公路下复杂矿体开采综合技术研究. 2003-200525 李夕兵，河南蕉香洼金矿矿柱回采综合技术研究，2004-2007中南大学 Central South Tech-Guide 技术导览中南大学科技开发办中国长沙岳麓山 410083 Tel:+731-

19、8879272 Fax:+731-8836024 E-mai:项目名称地下金属矿无间柱连续采矿法研究内容简介：研究从提高矿床开采强度,降低矿石损失、贫化指标、改善井下工人劳动条件，提高劳动生产率与降低生产成本为目标。研究的主要内容有：1 地下金属矿无间柱连续采矿总体方案及工艺技术的研究；2 连续回采的凿岩爆破参数及工艺技术的试验研究；3 连续回采采场振动连续出矿机组设备的改进研制；4 连续采矿地压显现规律及控制技术研究；5 本地化复合型高水速凝材料的研制及主充填试验。研究成果1 将矿体划分为矿段，不留间柱，连续回采。突破了将矿体划分为矿房矿柱分两步骤回采的传统模式，从根本上避免了传统工艺中矿柱

20、回采所造成的大量矿石损失和因两步骤回采带来的作业线越拉越长，形成多中段作业，给生产管理带来困难，严重影响矿山经营效益等一系列的问题；2 变革了回采工艺，首创在矿段内分区回采技术，实现了以矿段为回采单元的连续采矿工艺目标，大幅度降低了矿石的损失率和贫化率，成倍提高了采矿工效；3 研制出了以本地原材料为主的复合型高水速凝材料，简化了充填系统及充填工艺过程，为实现分区连续回采，跟随快速充填提供了技术保证。大幅度降低了充填成本，提高了井下胶结充填的技术水平；4 研究了深孔定向致裂爆破技术，迎新了大直径深孔崩矿的施爆工艺，确保了深孔大量崩矿的质量与临时矿壁的稳定；5 研究成功采场连续出矿工艺系统和全套设

21、备。大幅度降低了底柱高度，变革了出矿工艺过程。采场生产能力大，工作稳定可靠。应用领域：金属矿床地下开采。参加人员：余佑林，吴爱祥，李夕兵，徐国元，戴兴国，刘敦文，黄仁东，邓建，王启柏等。成果状况 已获得专利 已申请专利 未申请专利 已通过省部级以上鉴定完成情况 研究计划 实验室研究 小试 中试 工业试验 产业化联络方式 项目所在学院：资源与安全工程学院 技术责任教授：古德生联系电话、手机：0731-8879612E- mail: 中南大学 Central South Tech-Guide 技术导览中南大学科技开发办中国长沙岳麓山 410083 Tel:+731-8879272 Fax:+731

22、-8836024 E-mai:项目名称CMS 激光探测系统综合应用系统研究内容简介：技术内容：采用 3D 激光探测系统CMS 对目标的整体或局部进行完整的三维坐标数据探测，在三维空间进行从左到右，从上到下的全自动高精度步进扫描，进而得到完整的、全面的、连续的、关联的全景点坐标数据，从而真实地描述出目标的整体结构及形态特性。通过目标的三维重建和全面的后处理获取复杂的几何内容，如长度、距离、体积、面积、目标结构形变、结构位移及变化关系等。主要应用领域：井下空区安全监测与预警数据自动采集与三维模型采矿优化设计爆破优化设计围岩及充填体位移监测露天采场测量与边坡监测天然溶洞精密探测所需资金投入：在国家

23、985 重点学科建设与金属矿深井开采省重点实验室建设中，已先期投入 70 万用于前期建设和研究，目前为系统地开展 3D 激光探测系统综合应用的研究，尚需投入资金 80 万。经济效益分析：以广西一年产 30 万 t 的地下矿山举例，资源综合回收率预计提高 10%以上，经济效益达 2400 万元以上，推广至全国则经济效益巨大，假定一年推广一百个此类矿山，则年经济效益高达 24 亿元以上。同时由于安全性和工作效率大大提高，其社会效益和节省的人力资源成本也相当可观。参加人员：罗周全，过江，戴兴国，史秀志成果状况 已获得专利 已申请专利 未申请专利 已通过省部级以上鉴定完成情况 研究计划 实验室研究 小试 中试 工业试验 产业化联络方式 项目所在院系 资源与安全工程学院 技术负责人：古德生 联系电话: 办公电话 8879612 移动电话: 135-48599180E-mail：