河南理工大学科技创新工作十大亮点！（河南理工大学科创中心）

新年新气象

科技勇担当

省第十一次党代会报告把

实施创新驱动、科教兴省、人才强省战略

列为“十大战略”之首

体现了省委、省政府

对科技创新工作的高度重视

向全省释放出要全力构建一流创新生态

建设国家创新高地的鲜明信号

为全面展示河南高校科技创新工作

充分展现教育的担当作为

省教育厅

推出

“喜迎二十大 • 看河南高校科技创新”

专题报道

以实际行动迎接党的二十大胜利召开

今天

一起来看

河南理工大学科技创新工作十大亮点↓↓↓

亮点1

瓦斯抽采钻孔带压钻屑回填

高效封孔关键技术与装备

成果简介

针对目前低渗煤层瓦斯高效开采与利用的关键技术难题，为突破瓦斯抽采精准高效封孔的技术瓶颈，河南理工大学低渗煤层增透与高效抽采利用创新团队，成功研发了瓦斯抽采钻孔带压钻屑回填高效封孔关键技术与装备。

该技术创新性揭示了巷道-钻孔双重卸压下围岩裂隙演化规律渗流特征。

●发明了基于气体漏失量法的抽采钻孔合理封孔深度原位测定技术及装备；

●基于“相似相溶”的原理，研制了以钻屑为基料的新型煤基浆液绿色封孔材料，实现钻孔密实封堵；

●首创了裂隙煤体注浆变质量渗流模型，阐明了煤体注浆浆液流动规律，揭示了注浆封孔堵漏降渗机制，堵漏特性提高了23.5倍；

●研发了多级承压钻屑回填技术及装备，突破了多级长效固结封孔技术瓶颈；

通过技术及装备集成开展了专利许可转让及推广应用，有效提高了瓦斯抽采效果，为煤层瓦斯的高效开采与利用提供理论基础和技术支撑。

该团队累计授权发明专利20余项、发表高层次论文40余篇，通过专利转让，申请安标产品4项，在河南、山西、河北、贵州多个省区进行示范应用，取得直接经济效益3.59亿元。研究成果获得河南省科技进步二等奖和中国专利优秀奖、河南省专利二等奖等奖励。

亮点2

煤与瓦斯突出危险性精准预测

及强化抽采

成果简介

针对煤与瓦斯突出危险性预测指标测定精度差、时间长的难题，以瓦斯解吸速度法为基础，研究了煤层瓦斯含量和瓦斯压力快速测定法，河南理工大学王兆丰科研团队研制了煤层CHP50M型煤层瓦斯含量快速测定仪和CPD8M型煤层瓦斯压力测定仪。

同时，对突出煤层进行评价单元的合理划分及精确评价，提出了评价单元划分的量化指标和方法。对突出危险区进行强化抽采，逐步形成了煤层注气置换、液态二氧化碳相变致裂强化抽采消突技术体系。煤与瓦斯突出危险性预测指标测定精度提高30%以上，抽采流量提高30%以上。

煤层瓦斯含量快速测定仪

煤层瓦斯压力测定仪

亮点3

多平台多波段遥感时空

大数据获取与处理

成果简介

多平台多波段遥感时空大数据获取与处理是国土调查、智慧矿山、城市建设、应急保障的主要手段。

以邹友峰教授、王双亭教授、杨磊库副教授等组成的河南省空间大数据获取装备研制与应用工程技术研究中心团队为核心，通过与北京四维远见公司、中国测绘科学研究院等单位产学研联合，经过十几年攻关，研制出我国首台具有自主知识产权的大面阵数字航空影像获取装备、无人机载小型合成孔径雷达、无人机载激光雷达、无人机倾斜摄影机、地面移动激光测量系统、地下空间激光测量系统等系列化空间信息获取技术和装备。

完成了全国20多个省、市、自治区完成了一千多个工程项目，生产出大量数字线画图、数字高程模型、数字正射模型、真三维模型等产品。基于该工程技术研究中心承担的国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金国际联合项目等项目进行了基于下垫面精细认知的大气气溶胶遥感反演相关研究，借助多源遥感数据及深度学习方法，研究地表精细分类、城市地表变化、植被变化等下垫面特征，据此利用偏振观测建立了针对极轨、静止卫星的地表比值关系随上述各种因子变化的精细的地表估计模型以及地表扣除方法，实现针对静止卫星、国产风云卫星、国产高分卫星偏振传感器的高精度气溶胶光学厚度反演。与中科院、美国宇航局等多家机构联合研发，已将相关成果发表在《环境遥感》、《大气测量技术》等国际期刊上。

亮点4

复杂地质条件储层煤层气

高效开发取得重要进展

成果简介

煤层气，又称煤矿瓦斯，是赋存于煤层中的非常规天然气。我国煤层气资源量巨大，与常规天然气相当，其高效开发对于提高我国天然气自供能力、降低煤矿瓦斯灾害及保护大气环境等都具有重要意义。

河南理工大学曹运兴教授科研团队，与中国石油大学（北京）、中石油华北油田、中海油中联煤层气公司等单位合作，在复杂地质条件储层煤层气高产稳产方面取得重要突破，研究成果获得国家科学技术进步二等奖，这是我国煤层气开发领域第一个以开发技术为核心的国家科技奖。

经过研究攻关，科研团队建立了复杂地质条件煤储层的综合选区与分类评价方法，发明了复杂结构井导向钻井随钻测控技术，研发了双管柱筛管完井与洗井增产一体化技术和低渗低压和大倾角煤储层的增产改造成套技术，攻克了煤层气开发选区评价、复杂结构井钻完井及增产改造等关键技术难题。

项目成果推广应用906口井，在山西单井平均日产气量提高10倍以上，在新疆创造了我国定向井单井最高日产量纪录。项目近3年取得直接经济效益24.1亿元，节约瓦斯治理费用87.3亿元，解放高瓦斯煤炭6.9亿吨，使15#煤可动用煤层气资源增加1万亿m³以上。项目成果推动了我国煤层气开发行业的科技进步，促进了煤矿安全生产和瓦斯清洁高效利用。

亮点5

定量储层地质学理论

与方法取得重要进展

成果简介

以国家能源战略安全为牵引，紧密围绕煤层气资源高效开发利用中的重大基础理论及前沿科学问题，聚焦于储层物性非线性特征的本质内涵、孔-裂隙结构复杂类型及其组构机制、多相态传质控制机理等方面，河南理工大学金毅等所组建的定量储层地质学团队通过原始创新及方法创新，取得如下基础理论进展及重要科学发现：

● 建立了分形拓扑理论并界定了分形对象中复杂类型及其组构机制；

● 形成了一套单分形多孔介质精细描述方法体系；

● 提出了粗糙割理/裂隙渗流三重效应模型并本构了自仿射分形裂-渗方程；

● 揭示了单分形致密储层复杂组构机制对传质行为的控制机理及作用机制。

以上系列成果发展了新理论、探索了新方法，为煤储层物性的精细描述及多相态细观传质控制机理的发掘提供了至关重要的理论体系和方法思路，更为我国煤层气开采潜能多尺度立体评估体系的集成创新提供了基础支撑，使得我国本领域部分方向进入国际前沿阵列。相关成果先后见刊于《Energy》、《Chem. Eng. J.》、《J. Hydrol.》、《JGR-Solid Earth》、《Fractals》、《Int. J. Heat Mass Tran.》、《Fuel》《Sci. China Earth Sci.》以及《科学通报》、《煤炭学报》、《地质学报》、《岩石力学与工程学报》等权威刊物，其中ESI高被引论文2篇（2017、2018年）。

亮点6

多维超声精密加工系统设计理论

与关键技术实现突破

成果简介

国内由于声学系统设计理论和核心装备技术研究的不完善，超声加工装备严重依赖进口，制约了我国高性能超声加工装备的发展及其在高性能零件加工中的应用。

河南理工大学赵波团队面向国家高端装备零件对高性能制造的迫切需求，针对难加工材料精密高效加工、高性能齿轮表面高效率强化、高性能增材制造等面临的挑战和难题，开展了超声加工系统精准设计理论与调控方法研究，创建了声学系统精准设计理论，解决了声学系统关键共性技术难题，在此基础上研发了系列超声刀柄与超声加工装备。

打破了国外对超声加工技术的垄断，形成了完全自主知识产权的技术成果，实现了航空航天、国防、精密光学、3C等领域关键零部件的高效精密制造，推动了我国特种加工技术与装备领域的技术进步。项目成果广泛应用于国内高校和航空航天领域科研院所，为解决国家重大科学和航空航天领域精密高效制造问题提供了基础装备和手段。

成果在北京卫星厂、北京工研精机、广州汇专等70余家企业/院/所使用。近3年为企业新增销售额36.7亿元，利润8.1亿元，其中直接经济效益2.8亿元，利润0.6亿元。

亮点7

高性能铜基/银基丝线材

制备加工关键技术

成果简介

集成电路封装、电子通讯、连接器、音视频传输等领域用铜基/银基丝线材，是保障系统电流和信号稳定传输的关键材料。长期以来，我国该类材料的杆坯定向凝固组织及缺陷控制、超细超精连续拉拔工艺精确控制技术的创新与积累不足而倍受技术封锁与“卡脖断粮”之苦，严重威胁我国产业、国防和国家安全。

河南理工大学科研团队经多年协同攻关，创新构建了基于直接差分-元胞自动控制的宏-微观统一模型，探明了工艺参数对固-液界面形状、位置以及晶粒竞争、取向生长的作用机制，揭示了柱状晶组织形成规律。实现柱状晶杆坯产业化生产，杆坯组织致密均匀，贵金属元素烧损率较常规连铸降低1倍以上。

首次基于材料高速变形本构关系和微细直径尺寸效应，提出了实现稳定连续精确拉拔的理论判据，开发出大应变多道次连续拉拔成形技术，解决了铜基/银基丝线材超细（0.009mm）、连续（10万米以上）、精确（公差±0.0003mm）拉拔控制难题。

通过开发出具有自主知识产权的定向连铸、多道次连续拉拔等核心制备加工技术，解决了丝线材定向凝固组织和超细超精尺寸稳定性控制的共性技术难题。相关成果获得了2020年河南省科技进步一等奖，在相关领域实现了核心材料的自主可控。

亮点8

一块神奇的胶凝材料，

能“吃”渣还能吸碳

成果简介

全球CO₂浓度持续上升、各国工业固废排放量逐年增加，带来了严重的环境问题。CO₂和工业固废协同资源化利用的关键技术成为国内外建材行业“卡脖子”难题。

河南理工大学管学茂教授团队系统研究了赤泥等工业固废制备固碳胶凝材料的理论和方法、固碳胶凝材料与CO₂气体反应的特性及动力学、碳化反应过程及反应机理、固碳胶凝材料碳化硬化体的组成结构和硬化性能、固碳胶凝材料矿化养护制备绿色建材制品等，突破了赤泥等工业固废水化活性低、难以在建筑材料领域大规模资源化利用的技术瓶颈，开发了具有自主知识产权的新型固碳胶凝材料及制品生产技术，获得中国建筑材料联合会·中国硅酸盐学会建筑材料科学技术奖一等奖（基础研究类）等科技奖励3项，制备的固碳建材制品广泛应用于建筑施工、墙体工程、景观道路铺装、生态护坡等工程。

近三年新增直接经济效益1.3亿元以上，每年消耗赤泥等工业固废100万吨、固定15万吨CO₂，节省由于赤泥等工业固废堆存占用的耕地面积，对我国建材行业的绿色低碳发展有重要的探索意义，有利于推动我国“碳达峰”，“碳中和”目标的早日实现，具有良好的社会和环境效益。

亮点9

借助GNSS/北斗成功“绘制”了

我国大陆多尺度形变图像

成果简介

关于青藏高原的隆升演化机制, 历来存在两种不同观点之间的争论，一是地壳侧向向东挤出逃逸即“块体变形”模式，二是地壳缩短增厚即“连续变形”模式。

河南理工大学测绘学院卫星大地测量与地壳形变研究团队徐克科等人，利用中国地壳运动观测网络2300个GNSS测站近20年的观测数据创建了我国大陆多尺度形变场估计模型，获得了我国大陆多尺度形变图像，揭示了我国大陆不同尺度地壳运动差异及其动力学机制，攻克了板内构造复杂、多源信息难以分离的难题。

研究发现，两种变形机制其本质主要是研究尺度的不同，大尺度对于准确描述块体的一阶运动特征是必要的，而小尺度则能更好地解释块体内部连续形变细节特征，当块体尺度逐渐减小，两种模型将趋于一致。所得结论为尚存争议的青藏高原变形机制的解释提供了重要依据，促进了不同变形模式的有效统一。

利用研究成果的大尺度信息能够揭示我国大陆复杂的孕震构造背景及其地壳动力学机制；小尺度信息显著提高了微形变和断裂亚失稳特征的识别能力，为地震危险区的精细划分、重要地理国情监测和防灾减灾提供了重要保障。相关成果发表在国际权威地学期刊《Geophysical Journal International》和一级学报《测绘学报》，被主编和评审专家分别评价为“一个伟大发现“和“一个重大创新”。

亮点10

薄基岩煤层开采强烈矿压控制技术取得重要进展

成果简介

针对我国薄基岩煤层开采引起强烈矿压压架现象，对安全采矿和脆弱生态环境构成严重威胁，开采理论滞后工程实践的科技难题，由河南理工大学和西安科技大学组成的科研团队开展了多年科研攻关，取得了如下创新性成果：

●创立了采场覆岩远场及近场压力拱理论，揭示了采动覆岩复合压力拱结构演化失稳机制，为采场和巷道围岩控制提供了理论基础。

●建立了浅埋煤层采场覆岩初次来压和周期来压结构模型，揭示了浅埋煤层强烈来压机理，解决了浅埋煤层采场顶板支护理论难题。

●发现了采动裂隙发育及导水规律，发明了柔性条带充填保水开采技术，发展了浅埋煤层绿色开采岩层控制理论技术。

●提出了单拱软岩巷道极限平衡拱支护理论与技术，揭示了连拱隧道围岩偏态压力拱演变力学机制，提出了连拱隧道偏态围压计算新方法。

基于项目研究，授权国家专利2 8项；出版专著5部；发表学术论文48篇，其中SCI25篇/EI21篇；培养研究生24人。研究成果成功应用，近三年新增利润17.7亿元，取得了良好的技术经济和社会效益显著。项目研究成果形成了一套集示范性、创新性、实用性为一体的采掘扰动围岩控制理论与技术体系，研究成果达到了“国际领先水平”，荣获2021年度河南省科技进步一等奖，具有广阔的推广与应用前景。

纵观人类发展的历史

创新始终是推动一个国家

一个民族向前发展的重要力量

也是推动整个人类社会

向前发展的重要力量

河南理工大学十大科技也体现创新亮点

也将继续努力

不断开拓科技创新的境界！

统筹 | 朱荣玉

审核 | 杨晓谜

责编 | 黄发强、贾元格