矿产资源绿色开发与利用是从煤炭、天然气等资源的可持续发展角度提出的概念,追根溯源其含义首先是由一些发达国家主动提出的,煤炭资源开采里面的“绿色开采”不仅仅关系到煤炭开采理念的转变,同时也涉及煤炭开采技术的创新方面。展开来讲就是要在注重开发过程环境平衡的角度上,主动将全新的清洁开发技术加入其中,在煤炭开采过程中,煤炭企业做好创新工作,从工作人员的日常工作理念和采用的技术等方面,系统性的完成一整条煤炭资源的开发利用。
从整体角度来看,我国矿产资源开采过程中有着较多突出的问题,比如煤炭资源开采存在粗放化,这就会带来更多的问题,国家虽然开始对于多个小型煤矿企业进行整顿、重组以及兼并,但是许多中小煤矿仍然是采用最基本的手段进行开采,而煤炭企业采用粗放的管理方式,有着较低的产能效益,在开采过程中未能对于矿区环境做好综合治理与全面的保护,这就会导致当前环境被不断破坏。其次,在大型煤矿开采过程中,一些煤炭企业所采用的开采理念和开采技术十分的落后,这就会导致煤炭开采的综合成本和开采风险不断地上升,对于社会产生负面的影响。
炼焦煤资源绿色开发全国重点实验室聚焦深部炼焦煤资源安全绿色开采、复杂炼焦煤资源加工与洁净化等领域。应用数学中心联合炼焦煤资源绿色开发全国重点实验室在煤矿绿色智能开采、煤炭清洁高效利用、矿产资源数字化模型与仿真计算方面开展合作。深入研究双方聚焦领域中涉及的智能算法、力学模型、流体方程等。
一、主要研究方向和研究内容
(一)煤矿绿色智能开采:人工神经网络是采用分布式存储和并行协同处理进行信息处理的数学模型,是一种有向图模型,由输入层、隐藏层和输出层组成,每个层都由一些神经元(节点)构成,神经元之间通过连接权重进行信息传递。通过权重学习,使神经网络逼近输入与输出之间的映射关系,使采煤机滚筒能够高速实时智能判别煤岩。该方向以煤矿绿色、安全、高效、智能开采为目标,集成创新智能开采中的新技术与工艺;研发井下特殊条件下的智能掘进、智能开采、智能岩层控制方面的关键装备;形成适应不同条件下绿色智能化开采核心技术,实现煤炭资源的绿色安全高效开采。
(二)煤炭清洁高效利用:以煤炭清洁高效加工利用为目标,重点解决煤炭转化利用中的高污染、低效率问题。从煤的组成和结构出发,研究煤炭的智能洗选、高效合成气及煤化工三废处理的关键理论与技术;研发煤炭非燃烧高附加值利用新方法、新技术、新工艺,探索技术研发过程中发现的关键科学问题,推动煤炭由传统化石燃料到新能源材料、补强材料、土壤修复剂及肥料的应用,形成煤基材料制备及应用的核心技术,实现煤炭的高附加价值转化应用。
(三)矿产资源数字化模型与仿真计算:以矿山科学技术、信息科学和人工智能为理论基础,以高新矿山观测和网络技术为支撑,建立一系列不同层次的物质模型、力学模型、数学模型等,其具有高分辨率、海量数据和多种数据的融合以及空间化、数字化、网络化、智能化和可视化等特征,它是信息化、数字化的虚拟矿山;这些模型可用多媒体和模拟仿真虚拟技术进行多维的表达,由计算机网络技术系统进行管理,用信息化与数字化的方法来研究,通过它可以了解整个矿山系统所涉及的信息过程,特别是矿山系统多体之间信息的联系和相互作用的规律,研究目标是安全生产、无人少人作业、提升生产效率。
二、科研队伍规模和结构
目前,团队有专职研究人员 11 名。其中,教授 5 名,副教授 3名,讲师 3 名,所占比例分别为 45.45%、27.27%、27.27%;具有博士学位者 10人。