日前，2025年度山东省科学技术奖评选结果正式揭晓。由山东科技大学作为第一完成单位、王刚教授作为第一完成人的深部低渗煤层“爆裂-强渗”机制与智能防灾关键技术项目，荣获山东省科学技术进步奖一等奖。

这项荣誉的背后，是一条从0.2微米延伸至1200米深井的漫长攻关之路。一端是实验室里煤岩微观结构的纤毫毕现，另一端是千米井下岩层深处的真实采掘战场。十余年时间，王刚教授带领团队联合有关单位，扎根煤矿一线，从煤体结构精细表征、多物理场裂渗机制入手，持续推进改造工艺与智能装备研发，逐步形成深部低渗煤层“爆裂-强渗”智能改造防灾技术体系。

深部煤层开采，难题在哪里？

“煤炭开采越向深部延伸，现场遇到的问题就越复杂。做科研，既要把问题看清楚，更要拿出矿井用得上的办法。”王刚说。

我国已进入煤炭深部开采阶段，坚硬低渗煤层赋存比例近18%，山东矿区更是高达50%以上，且随深度增加持续攀升，全国此类煤层储量超过700亿吨。煤层硬度大、渗透率低，直接导致三大"并发症"——顶煤采放不顺畅、瓦斯抽采困难、井下粉尘治理效率低下。

更棘手的是，煤体内部微细孔裂隙极难精细表征，多物理场耦合作用下煤体裂化与水分渗流的基础理论长期存在盲区；传统水力压裂、深孔爆破裂化范围小、改造不均匀；井下装备智能化水平滞后，参数调控响应迟缓。这些问题交织叠加，成为深部开采绕不过去的"拦路虎"。

如何从0.2微米处“看清”煤层？

要精准改造煤体，先得看清它内部长什么样。团队研发实时加载X-CT扫描分析系统，将有效渗流通道极限表征尺度由0.5微米推进至0.2微米——这是什么概念？大约相当于一根头发丝直径的两百分之一。在这般极细微的尺度上，煤体内部纵横交错的孔裂隙网络纤毫毕现，原本模糊不清的“地下迷宫”第一次被精准绘制出来。

看清还不够，还要算得准。团队创立深部低渗煤层“爆裂-强渗”改造技术理论，揭示水力压裂、精细爆破过程中煤体应力、结构与渗流之间的作用关系，将理论解算与实验结果误差控制在10%以内。这意味着，从“看见”到“预知”，团队拥有了可量化、可推演的科学工具。

理论突破只是第一步，真正的考验在井下。

项目攻关期间，团队联合有关单位在国家能源集团乌东煤矿开展急倾斜特厚煤层“爆裂-强渗”智能改造现场试验。面对复杂的地质条件和极高的应力环境，团队提出“预先水力压裂增加自由面、控制爆破强化裂隙扩展”的改造方法，形成“水力压裂-精细爆破-复合增渗-精准注水”协同改造工艺。效果立竿见影：预裂半径从单一爆破的3-5米一举提升至7-10米，裂化范围翻倍扩张。

装备层面的突破同样关键。团队研制了分级致裂一体化装备和分区精准注水装备，突破埋深1200米深井高地应力条件下煤层分段裂化技术瓶颈，将参数控制响应时间由传统工艺超过5分钟缩短至秒级。从分钟到秒，看似只是时间的缩短，背后却是井下作业效率和安全性质的飞跃。

成果好不好，矿井说了算。

目前，这套技术体系已在山东能源集团、国家能源集团等大型矿业集团的68对矿井推广应用。应用后，坚硬顶煤回收率提高5-10个百分点，煤层瓦斯预抽率提高至70%以上，煤层注水源头减尘率由20%-30%提升至40%-50%。每一组数字背后，都是深部煤炭安全、绿色、高效开采的真实收益。

“科研成果有没有价值，最终要看能不能解决矿井现场的实际问题。”王刚说这话时，语气笃定。

从0.2微米尺度的结构识别，到1200米深井的装备应用，王刚团队十数年如一日，坚持从现场痛点中找课题，在千米井下验真知。他们将创新成果写进了煤层的裂隙之间，写进了每一吨安全采出的煤炭之中，以技术创新守护国家能源安全生产。