科研名片
安徽理工大学煤基固废协同利用与绿色充填开采团队成员涵盖青年教师与硕博研究生。团队长期聚焦煤矿绿色开采与煤基固废资源化利用，重点开展井下煤矸石源头减量与智能分选、煤基固废重金属吸附与络合钝化、绿色充填材料制备及多层位立体充填等关键技术研究。
暑期，团队正依托深地国家科技重大专项及国家自然科学基金青年项目等课题，集中攻关深部煤基固废充填材料低碳制备与性能调控、采选充全系统智能协同、绿色开采技术体系标准化等关键技术，持续推进科研成果向工程应用转化。
安徽理工大学煤基固废协同利用与绿色充填开采团队
7月，北京人民大会堂，国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会隆重举行。安徽理工大学作为第三完成单位参与完成的“煤矿井下绿色高效采选充关键技术与工程应用”项目，荣获国家科学技术进步奖二等奖。
在实验室里机器运转的低鸣和键盘敲击的声音中，这支团队迎来暑期集中攻关的“黄金期”。这群科研人把论文写在千米井下，将“煤升井、矸石不升井”的绿色梦想照进现实。
采选充“三位一体”的绿色变革
项目的起点，源于一个困扰煤炭行业多年的“老账本”。
传统“井下采煤-运输提升-地面分选-返井充填”的分离式作业模式，效率低、成本高，我国煤矿每年流失矿井水约80亿吨、破坏土地约4万公顷、排放矸石等煤基固废超17亿吨。何祥副教授介绍，团队的想法很简单却极富挑战、让煤和矸石在井下精准分离，让矸石等煤基固废在采动空间就地充填，实现“矸石不升井”。采、选、充三个环节，必须在井下协同运转，缺一不可。
“井下空间有限、深部高应力扰动强、充填原料成分波动大，任何一个环节出了问题，都会影响工作面正常生产。”何祥坦言，如何让这三个系统在复杂的井下环境中长期稳定协同，是最大的技术瓶颈。
团队成员于祥博士后对此深有体会，“在研发煤基固废充填材料时，同一种材料体系在不同实验条件下表现出的力学性能、流动性能等差异很大。不能简单依据单次实验结果就否定方案，而是先回到实验过程本身，对每一个环节进行检查。”从原材料性质到试验方法，从实验参数到作用机理，多角度分析原因，“有时候，一个看似简单的数据偏差，背后可能对应着一个新的科学问题。科研不是不断追求‘一次成功’，而是在失败中不断接近正确答案。”
博士研究生冯小伍最初做井下分选系统布局优化时，理论分析表明方案可行，但数值模拟中的围岩变形一度超出预期。团队重新检查参数和边界条件，优化方案后，又开展了采注协同相似模拟试验。由于模型尺寸大、工序复杂，从相似材料铺设到模拟开挖和数据监测需要连续作业，团队成员轮班接力，直至凌晨才完成全部工序。最终，试验数据与理论分析及数值模拟结果吻合时，大家才松了一口气。参与试验的博士后张继强回忆：“走出实验室时，天已经亮了。那一刻，我觉得这不仅是自然的日出，也是属于我们科研路上的一次破晓。”
“可行”与“可靠”之间
采选充一体化技术涉及井下开采、智能分选和矸石充填三个核心环节，任何一个环节的参数变动都会对系统效率和安全性产生连锁反应。
博士后方珏静负责充填材料从实验室制备到井下应用的全链条研究，她坦言最考验耐心的，正是不同环节之间的匹配和验证。“煤基固废充填材料从实验室到井下，要经历材料选择、配比设计、性能测试、管输分析、现场验证等多个过程。光是料浆流动性测试，就要在不同浓度、不同粒径、不同流速条件下反复做上百组实验”。
其中，煤基固废浆体管道输送实验是最为关键的环节之一。团队依托自主设计的充填环管实验系统，模拟井下长距离输送工况，测试不同配比料浆的流变特性、管阻变化和输送稳定性。每一次实验，团队都要连续数小时监测泵压、流量、流速等参数，记录料浆在管道中的沉降和离析情况。一组实验下来，往往已是深夜。“浆体输送最怕堵管，而堵管往往发生在看不见的地方。”方珏静说，“所以我们必须在实验阶段就把所有可能出现的工况都跑一遍，把风险消除在实验室里。”
“导师常说，井下是一个高度复杂的系统，实验室里的每一个细节都可能在井下被放大成安全隐患。”方珏静回忆道，“这让我们明白，工程研究不能只坐在办公室里看数据，还要走到设备旁、深入试验现场，亲手操作、仔细观察，才能真正发现问题、解决问题。”
“安徽高校靠近矿区和企业，能够及时从生产现场发现问题，发挥基础研究、多学科交叉和人才集聚优势，与企业共同开展技术研发和工程验证。”侯永强副教授介绍道，团队将继续聚焦深部煤炭绿色安全开采，重点开展采充协同控制、煤基固废低碳利用、充填体长期稳定监测和采选充智能化研究，推动成果成套化、标准化应用，为安徽煤炭产业转型和区域科技创新贡献高校力量。
写好“顶天立地”的矿井论文
正是这种近乎苛刻的坚持，换来了四项关键技术突破：研发了受限空间全粒级水介质煤矸精准分选技术，分选下限达0.25毫米，单模块年处理原煤400万吨；发明了深部煤矿高效全采全充技术，充填效率提升1倍，系统生产能力提升2倍；发明了覆水矿区长壁连采连充技术，采空区充实率达97%，矿井涌水量降低两个数量级；形成了大型矿井煤基固废靶向注充技术，固废井下处理能力达每年200万吨。
成果已在山东、陕西、内蒙古、宁夏、山西、甘肃等省（区）的煤矿推广应用。近三年15个主要应用单位共采出煤炭3342.79万吨、处置煤基固废2481.00万吨，新增销售额352.33亿元。获授权国内外发明专利121件，制定国家和行业标准12项，发表高水平学术论文209篇。
“团队始终坚持以立德树人为根本，将科研攻关与人才培养一体推进。”张连富副教授介绍，团队将学校“三有三进三到”育人理念融入科研实践，在攻克国家级重点课题的同时，也培养了一批懂理论、能实践、敢担当的青年科技人才。
“暑期留校科研和日常上课最大的区别在于自主性更强。”硕士研究生刘振说，虽然会面临重复实验、数据整理等枯燥阶段，但当实验结果逐渐呈现规律时，那种成就感是无法替代的。
在博士研究生何淑欣看来，技术落地推动煤炭开采由单一资源开发向资源开发与生态保护并重转变。“作为青年科研人员，我们的责任就是‘顶天立地’。”何淑欣说，“顶天”是要在关键技术上进行原创性突破，“立地”是要把论文写在祖国大地上，让科研成果真正走出实验室。
团队成员集体参与环管实验
指导相似模拟实验
指导学生开展环管实验
科创心语
“十五五”时期是科技强国建设的关键攻坚期，习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上强调，必须加快推进高水平科技自立自强。作为聚焦煤炭智能绿色开采的安徽省高校优秀创新团队，我们深感使命在肩。“煤矿井下绿色高效采选充”技术正是团队十余年围绕国家能源安全与生态文明建设需求不懈攻关的成果。对我们而言，贯彻落实“扎扎实实以科技创新支撑和引领中国式现代化”，就是要让每一吨煤的开采都更绿色、更安全。
面向未来，团队将重点推进三方面工作：一是持续攻关煤基固废绿色充填材料低碳制备与性能调控，实现充填材料向“高效负碳”升级；二是加快采、选、充全流程智能协同；三是推动现有成果由示范应用向成套化、标准化拓展，形成可复制的绿色开采技术体系。我们愿做科技强国建设的笃行者，把论文写在祖国大地上，把成果留在千米深井中。
□安徽理工大学煤基固废协同利用与绿色充填开采团队
（□记者 沈思佳）