2021年度重庆市科学技术奖公示内容.docx

重庆市科学技术奖提名公示内容 （2021 年度） 一、项目简介 项目名称 含瓦斯地层动力灾害智能监测-预警-防控一体化技术与应用 提名专家 工作单位 陈湘生 深圳大学 学科专业 岩土工程 提名等级 一等奖 专家类型 中国工程院院士 能源与交通保障是成功实施“一带一路”和西部大开发国家战略的基石。在西部 地区进行深部煤炭资源开采和铁路公路等交通基建通常需要开挖含瓦斯地层，施工过 程中赋存瓦斯易受到开挖扰动而发生煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等动力灾害，其致灾机 理复杂、灾变时间短、预测预警困难、严重威胁工程人员生命安全，滞后工程进度。 为解决含瓦斯地层动力灾害监测预警防控一体化难题，更好地保障西部煤炭资源 开采与山区隧道施工安全，项目组依托于重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实 验室、四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室等国家级科技创新平台， 组建了“产-学-研-用”全链条研发团队，围绕含瓦斯地层动力灾害多因子致灾机理、 瓦斯地质体多场参数原位测试与同步传感技术、含瓦斯地层动力灾害动态精准预警模 型、含瓦斯地层动力灾害原位改性控制方法等技术难题，在国家重点研发计划，科技 部重大专项等 30 余项科技攻关项目资助下历经十余年刻苦攻关，形成了含瓦斯地层 动力灾害智能监测-预警-防控一体化技术与应用系统性成果，主要创新成果如下： （1）灾害机理方面：依托自主研发的瓦斯地层多场应力耦合开挖扰动试验系统， 首创瓦斯地层气体驱动灾变与渐进破坏理论， 量化了含瓦斯动力灾害时空非线性特征， 为灾害精准预警提供理论支撑； （2）监测监控方面：发明了瓦斯地质体多场参数原位测试与同步传感装置，开 发了含瓦斯地层动力灾害控制量多源异构数据同步采集系统，实现了含瓦斯地层动力 灾害参数点面一体原位感知，为灾害动态精准预警提供数据保障； （3）预警模型方面：首次提出了“双驱动”含瓦斯地层动力灾害动态精准预警 理论，开发了含瓦斯地层动力灾害预警 3D 动态协同可视化预警平台，实现了动力灾 害“时-空-强”动态精准预警。 （4）防治技术方面：开发了含瓦斯地层动力灾害介质改性防治技术及安全高效 支护防控技术，突破了低渗瓦斯地层动力灾害防控技术瓶颈 项目获授权发明专利 27 项，行业及地方标准 5 项，出版专著 2 部，发表学术论 文 90 余篇，培养博士后 2 人，博士/硕士研究生 23 人，企业技术人员 32 人。陈湘生 院士等行业专家一致认为：成果在理论与技术方面均有重要突破，经济社会效益显著， 整体处于国际先进水平，部分达到国际领先水平，具有广泛的推广应用价值。 二、主要知识产权和标准规范目录 知识产权 类别 知识产权 具体名称 授权号 （标准号） 证书编号 （标准批准 发布部门） 权利人 发明专 利有效 状态 发明专利 三轴煤与瓦斯一次突 出试验装置 CN 103412094 B 1558564 重庆大学 已授权 发明专利 三轴煤与瓦斯一次突 出试验方法 CN 103412093B 1573083 重庆大学 已授权 发明专利 一种抗拉支架式抗浮 锚杆结构 CN 104131561 B 1933015 中冶成都勘察研 究总院有限公司 已授权 发明专利 微震定位测定瓦斯抽 放钻孔深度的装置 CN 102536209 B 1840580 重庆大学 已授权 发明专利 一种利用拦截控制的 顺层区域水力压裂方 法 CN 107676126 B 3008793 重庆大学 已授权 发明专利 巷道空间形变测量装 置及基于该装置的测 量方法 CN 105066949 B 2499430 四川大学 已授权 发明专利 一种隧道开挖全过程 模拟方法 CN 105069269 B 2753325 重庆大学 已授权 市级工法 隧道工程穿越页岩气 地层施工工法 渝建【2019】 116 号 重庆市住房 和城乡建设 委员会 重庆中环建设有 限公司 已授权 行业标准 公路瓦斯隧道设计与 施工技术规范 JTG/T 3374-2020 交通运输部 重庆中环建设有 限公司 已授权 专著 山地城市特大型桥隧 建设探索与实践 978711407192 8 人民交通出 版社 重庆大学 已授权 三、主要完成人 姓 名 姜德义 工作单位 重庆大学 职称 教授 排 完成单位 名 1 重庆大学 对本项目的主要贡献：负责研究思路的把握，研究方案与技术路线的制定。在 该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的 80%主要创造性贡献包括：基于 综合作用假说，侧重于气体驱动过程对突出灾害的触动机理，主持研发了综合 考虑地质构造作用、地层瓦斯赋存特征、煤层采动应力状态、地层结构等的模 拟实验装置，再现了煤与瓦斯在气体驱动下的分次多级突出全过程。创造性地 提出了把雪崩动力学应用于含瓦斯煤岩体动力灾害过程分析，实现了灾害临界 状态的确定。为项目的进行奠定坚实的理论基础。 姓 名 工作单位 赖成军 职称 重庆中环建设有限 公司 高级会计师 完成单位 排 名 2 重庆中环建设有限 公司 对本项目的主要贡献：主要负责项目成果的在瓦斯隧道工程中推广应用与完善。 在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的 60%。通过将项目成果应用于 本单位的承建项目中，促进项目科技成果的转化，并将工程实施过程中的应用 情况向项目研究人员进行实时反馈，比如重庆市观音桥北大道 1 号隧道、水口 隧道等瓦斯隧道的应用，以便调整项目的研究方向，使项目成果更加适用于工 程现场。 姓 名 工作单位 魏立科 应急管理部信息研 究院 职称 工程师 完成单位 排 名 3 应急管理部信息研 究院 对本项目的主要贡献：主要负责项目的雪崩动力学理论计算部分。在该项目研 究中投入的工作量占本人总工作量的 70%。对本项目主要创造性贡献包括：在 含瓦斯煤体动力学灾害预警中引入雪崩动力学理论。提出了“煤岩体微观内在 结构的不均匀性致使其在突发性破坏时响应出跨越多个数量级且不同尺寸的 ‘雪崩事件’的假设。研究分析了雪崩动力学统计模型，发现含瓦斯煤岩体破 坏呈现了无尺度统计分布规律提取了临界指数，建立了具有无尺度特征的灾变 破坏中超震动事件诱导的临界指数预测模型。 姓 名 蒲源源 工作单位 重庆大学 职称 讲师 排 完成单位 名 4 重庆大学 对本项目的主要贡献：在项目中负责协助项目方案与技术路线的实施以及协助 部分理论工作。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的 70%。对本项 目主要创造性贡献包括：在含瓦斯动力灾害中引入机器学习理论，完成了基于 数据驱动的含瓦斯地层动力灾害全周期时空演变过程模拟，建立了含瓦斯地层 动力灾害危险性动态智能预测模型。 姓 名 工作单位 谢晶 职称 四川大学 副教授 排 完成单位 名 5 四川大学 对本项目的主要贡献：在项目中负责协助项目方案与技术路线的实施以及协助 部分理论工作。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的 60%。提出利 用声发射定位探究临界指数与破裂机制的相关性，揭示了煤岩体破裂雪崩效应 的非固定临界点现象，探明了临界固定点的转移浮动规律，采用时序的能量区 域化，揭示了局部临界指数演化规律，建立了灾变破坏过程中超震动事件诱导 的临界指数动态预测模型。 姓 名 工作单位 王翀 职称 应急管理部信息研 究院 工程师 完成单位 排 名 6 应急管理部信息研 究院 对本项目的主要贡献：主要负责项目成果的在煤矿安全防治方面的推广应用与 完善以及 3D 可视化预警平台建立，在项目研究中投入的工作量占本人总工作 量的 80%。对本项目主要创造性贡献包括：利用研发的危险性参数区域探测技 术及地震 CT-微震技术获取地应力、采动应力、微震波速场等灾害危险性参数， 利用已建立的理论模型对应力集中区、煤岩构造区、瓦斯富集区等区域进行危 险性分级，实现了危险性多参量时空量化分析。 姓 名 工作单位 贾家银 重庆中环建设有限 公司 职称 正高级工程师 排 名 7 完成单位 重庆中环建设有限 公司 对本项目的主要贡献：主要负责项目中瓦斯隧道安全防治技术方面的研究。在 该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的 60%。对本项目主要创造性贡献 包括:完成项目技术在西南片区的推广应用，实现科技成果从研发到工程应用 的转化。 姓 名 工作单位 李小双 职称 齐鲁理工学院 教授 排 完成单位 名 8 齐鲁理工学院 对本项目的主要贡献：主要负责项目中含瓦斯地层动力灾害等级与危险区域智 能预警模型的研究。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的 50%。对 本项目主要创造性贡献包括:实现了含瓦斯地层动力灾害全周期时空演变过程 的模拟。 姓 名 工作单位 李耀家 职称 中冶成都勘察研究 总院有限公司 正高级工程师 排 名 9 完成单位 中冶成都勘察研究 总院有限公司 对本项目的主要贡献：主要负责项目中抗拉支架锚固装置及瓦斯隧道安全高效 穿越技术的研究以及现场应用情况分析，在该项目研究中投入的工作量占本人 总工作量的 60%。对本项目主要创造性贡献包括: 完成抗拉支架锚固装置及 瓦斯隧道安全高效穿越技术的研究。 姓 名 李全贵 工作单位 重庆大学 职称 副教授 排 完成单位 名 10 重庆大学 对本项目的主要贡献：主要负责项目中气体驱动下岩体裂隙结构复杂程度的定 量表征及其瓦斯渗流能力的研究，在该项目研究中投入的工作量占本人总工作 量的 60%。对本项目主要创造性贡献包括:建立了瓦斯煤体“应力-损伤-渗流” 模型，继而形成含瓦斯地质体失稳破坏启动前兆信息理论模型。 姓 名 任奕玮 工作单位 重庆大学 职称 工程师 完成单位 排 名 11 重庆大学 对本项目的主要贡献：主要基于多尺度联动雪崩动力学理论建立了瓦斯动力灾 害灾变预测模型，在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的 60%。对本 项目主要创造性贡献包括:完成了实验室尺度与现场尺度的灾变过程差异的表 征分析。 姓 名 杜俊生 工作单位 重庆大学 职称 助理工程师 排 完成单位 名 12 重庆大学 对本项目的主要贡献：建立了含瓦斯地质体动载破坏振动事件能量统计模型， 在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的 60%。对本项目主要创造性贡 献包括:定量表征了瓦斯地层失稳二阶相变特性与瓦斯动力灾害演化过程。 姓 名 郝仁轩 工作单位 职称 电子科技大学 副教授 排 完成单位 名 13 电子科技大学 对本项目的主要贡献：主要负责项目中钻孔应力计、原位瓦斯参数传感器、采 动裂隙发育监测装置等设备的整合，在该项目研究中投入的工作量占本人总工 作量的 60%。对本项目主要创造性贡献包括:实现含瓦斯地质体参数一体化原 位动态获取。 姓 名 工作单位 任康 职称 重庆中环建设有限 公司 高级工程师 完成单位 排 名 14 重庆中环建设有限 公司 对本项目的主要贡献：主要负责在三维原位结构化监测数据基础上，增加微震 数据、电磁辐射数据、现场图像数据、工况语音数据等非结构化数据监测。在 该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的 60%。对本项目主要创造性贡献 包括:开发了瓦斯地层动力灾害参数多源异构点面一体化数据采集系统。 姓 名 工作单位 沈仕宇 重庆中环建设有限 公司 职称 工程师 完成单位 排 名 15 重庆中环建设有限 公司 对本项目的主要贡献：主要提出了非结构化灾害参数现场点式监测理论和台网 布置原则，构建了现场非结构化监测时空耦合体系。在该项目研究中投入的工 作量占本人总工作量的 60%。对本项目主要创造性贡献包括:研发了非结构化 监测参数高速数据传输系统。 四、主要完成单位 单位名称 排 名 重庆大学 1 企业类型 高校 所 在 地 重庆市沙坪坝区沙正街 174 号 重庆大学作为第一完成单位，负责总体技术方案制定、技术内容分析、可行性研究、技术 路线确定等。 本项目依托重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，研发了多场多参数含瓦斯地 层动力灾害模拟装置，系统研究了含瓦斯地质体破坏失稳全过程特征信息，提出并建立雪崩动 力学效应无尺度预测模型。研发了含瓦斯地质体区域危险性测定装置，并指导研究了含瓦斯地 质体在不同条件下的危险性变化规律，参与完成了应用 “双驱动”含瓦斯地层动力灾害动态 精准预警理论在矿井和隧道工程对含瓦斯地层动力灾害的精准预测。实现了含瓦斯地层动力灾 害的精准分级预警。 重庆大学承担了大部分的装备研制与理论模型建立工作。包括研发了含瓦斯地层多场多参 量可视化实验系统与突出危险性测定试验装置；建立了克服尺度效应的雪崩动力学灾变前兆信 息识别方法及预警模型等。在技术应用层面，提出了 3D 动态协同可视化的构想，并指导其他 参与单位完成研究工作。 单位名称 排 名 重庆中环建设有限公司 2 企业类型 国企 所 在 地 重庆市渝北区回兴服装城大 道2号 主要贡献：重庆中环建设有限公司提出了非结构化灾害参数现场点式监测理论和台网布置原则， 构建了现场非结构化监测时空耦合体系，开发完成了一套瓦斯地层扰动致灾参数多源异构点面 一体化数据采集系统，实现致灾环境全面监测；提出了非结构化灾害参数现场点式监测理论和 台网布置原则，构建了现场非结构化监测时空耦合体系；开发了抗拉支架锚固装置及瓦斯隧道 安全高效穿越技术，并成功应用在多个隧道施工现场。 单位名称 排 名 四川大学 3 企业类型 高校 所 在 地 成都市一环路南一段 24 号 主要贡献：四川大学开展了含瓦斯-岩体流固耦合破坏实验，研究了气体驱动下岩体裂隙结构 复杂程度的定量表征及其瓦斯渗流能力，揭示了含瓦斯岩体裂隙体结构渗流围压效应与渗透压 效应的博弈机制及演化模式。研发了含瓦斯地质体原位信息快速钻、探、测一体化装置，结合 研发的关于瓦斯含量、岩体位移、表面变形测量装备，实现了复杂地质条件参数信息原位精准 获取。 单位名称 排 名 应急管理部信息研究院 4 企业类型 事业单位 所 在 地 北京市朝阳区芍药居 35 号中 煤信息大厦 主要贡献：应急管理部信息研究院设计了含瓦斯地层动力灾害监测多传感器数据集成应用协议， 开发了含瓦斯地层动力灾害 3D 动态协同精准分级预警平台，突破了灾害数据冗余、分析延迟、 协同不畅等信息处理瓶颈，实现了动力灾害数据获取、传输、挖掘、展示一体化。 单位名称 排 名 中冶成都勘察研究总院有限公司 5 企业类型 国企 所 在 地 四川省成都市锦江区工业总 部基地三色路 199 号 主要贡献：中冶成都勘察研究总院有限公司结合研发的关于瓦斯含量、岩体位移、表面变形测 量装备，实现含瓦斯地质体参数一体化原位动态获取，结合隧道现场灾害实际工况，开发了抗 拉支架锚固装置及瓦斯隧道安全高效穿越技术，成功应用在多个隧道施工现场。 单位名称 排 名 电子科技大学 6 企业类型 高校 所 在 地 成都市高新区（西区）西源大 道 2006 号 主要贡献：电子科技大学通过通讯电缆将原位一孔多点钻孔应力计、原位瓦斯参数传感器、采 动裂隙发育监测装置等原位监测设备连接起来，结合研发的关于瓦斯含量、岩体位移、表面变 形测量装备，实现含瓦斯地质体参数一体化原位动态获取。 单位名称 排 名 齐鲁理工学院 7 企业类型 高校 所 在 地 济南市经十东路 3028 号 主要贡献：齐鲁理工学院建立多源异构含瓦斯地层动力灾害孕灾因子数据库，利用深度学习技 术构建瓦斯地质体稳定性综合评价体系，实现了基于数据驱动的含瓦斯地层动力灾害全周期时 空演变过程模拟，建立了含瓦斯地层动力灾害等级与危险区域智能预警模型。