在科学城

有一群搞“地下工作”的科研人员

常年与灾害打交道

有时候甚至会“掘地三尺”一探究竟

只为把灾害扼杀在摇篮里

为我国煤炭和非常规天然气

安全、高效、绿色开采

提供理论与技术支撑

这究竟是怎样的一个团队？

小编带你走进重庆大学

煤矿灾害动力学与

控制国家重点实验室

进行探访

实验室名片

煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室

历史基因

2011年获科技部批准建设，总面积约12000平方米，拥有大型仪器设备88台套，自主研发24台套，建成了最先进完备的煤矿灾害研究实验平台，达到国际领先水平。

研究方向

主要从事煤矿灾害动力学、煤矿动力灾害智能预警与控制、煤矿环境灾害控制与生态动力学、煤系气安全绿色开发四个方向的研究。

光荣业绩

在中国工程院院士鲜学福、李晓红的带领下，在煤与瓦斯突出机理及其控制理论与方法等方面建立了独特的理论体系，为我国煤炭、非常规天然气安全、高效、绿色开采提供理论与技术支撑。

人才队伍

汇聚了煤矿灾害领域国内外高层次人才，形成了150余人的研究队伍。近5年来，实验室承担各类科研项目549项，获国家科技进步奖一等奖1项、二等奖4项，省部级奖一等奖9项、行业奖一等奖5项，出版专著15部，授权专利229项，在国内外期刊上发表学术论文1283篇。

01

一只精美的蝴蝶

竟然是用水切割出来的

4月28日，重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，技术人员龙海洋展示用高压“水刀”制作完成的精美的金属蝴蝶。特约摄影 钟志兵/视觉重庆

人们常说似水柔情

但在重庆大学

煤矿灾害动力学与

控制国家重点实验室里的

高压水射流精加工实验室

水却变成异常锋利的“刀”

能切开岩石、钢板、航空材料

削铁如泥

如上图展示的金属蝴蝶

就是水切割出来的

“高压水射流切割又称作‘水刀’，

是以水为介质，

通过高压发生设备增压获得巨大能量，

经过一定形状的喷嘴喷出的高速水流。”

实验室工程师龙海洋说

让“水刀”足够锋利

短时间内达到“水滴石穿”

4月28日，重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，技术人员龙海洋(右)正与学生一起进行高压水刀实验，采集不同压力下的科学数据。特约摄影 钟志兵/视觉重庆

案例

目前，高压水射流技术正越来越广泛地应用于煤炭、石油、新材料等领域。比如在煤炭领域，利用“水刀”人为造缝等，极大提高了煤层气开采效率，减轻了煤矿瓦斯灾害发生的风险。

02

把真实试验场的地层环境

“搬”到实验室

一楼另一间实验室里

拥有这个国家重点实验室“身价”最高的

科研仪器设备——

深部岩土工程

多功能物理模拟试验系统

4月28日,重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，教授周军平正对目前全球最大的深部岩土工程多功能物理模拟试验系统进行实验启动前的检查准备工作，它可服务于国家深地能源开发的重大需求，探索前沿科学问题。特约摄影 钟志兵/视觉重庆

“这是我们自主研制的设备，

价值约2000万元，

也是目前世界上最大的

深部岩土工程

多功能物理模拟试验系统。”

重庆大学周军平教授说

该系统最核心的部分

是一个巨大的圆筒状装置

大约两三人高

特别之处还在于

它其实是外圆内方的结构

内部是1.2米×1.2米×2.06米的方形空间

“之所以这样设计，

是它能更真实地反映地层环境，

就相当于把真实试验场的地层环境‘搬’

到实验室再现出来，

在试验场不易观测采集的参数，

在实验室就更容易办到。”

周军平介绍

案例

我国资源开采正在向地球深部进军，但越往深部，地层环境就会越复杂。有了这套试验系统，就可以更好地在实验室还原深部地层资源开采环境，从而更有效的开展研究。

03

用二氧化碳代替水

进行页岩气开采

实验室还自主研制了世界首台

超临界CO2（二氧化碳）

致裂驱替CH4（甲烷）实验装置

“这个装置不仅节约水资源

在提高页岩气采收率的同时

还能实现二氧化碳的地下封存。”

实验室主任卢义玉介绍

“简单地说，

就是将燃煤电厂等工业源中，

排放的二氧化碳捕捉起来，

变换一种形态成为超临界二氧化碳，

然后取代水对页岩气储层进行压裂改造，

从而实现页岩气开采。”他解释说

相比页岩气而言

页岩对二氧化碳吸附能力更强

即页岩对二氧化碳的“亲和力”更好

用超临界二氧化碳取代水后

页岩就能牢牢吸附更多二氧化碳

并让二氧化碳“挤占”页岩气的储存空间

“置换”出页岩气

这样既提高了页岩气的采收率

又把二氧化碳封存在了地下

案例

2017年，相关技术成果在延长石油延安国家级陆相页岩气示范区进行了首次超临界二氧化碳压裂现场试验，页岩气增产效果显著，单井日均产量提高了2.5倍，同时实现了二氧化碳的有效封存。