中国矿业大学（北京）长江学者候选人申请表.doc

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1、中国矿业大学（北京）长江学者候选人申请表岗位名称：采矿工程 申请人姓名：周宏伟 申请人国籍：中国 申请人现任职单位：力学与建筑工程学院 申请时间：2012年 2 月 10日中国矿业大学（北京）人事处制一、简表姓名周宏伟性别男国籍中国出生年月1965.1最后学历毕业时间及学校1998中国矿业大学（北京）学位博士现任职单位中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院现任专业技术职务教授现任行政职务从事专业关键词煤矿开采，采动岩体，岩体节理力学，渗流力学主要学术兼职中国岩石力学与工程学会废物地下处置专委会，副主任；北京力学会，理事；力学与实践，编委；防灾减灾工程学报，编委。个人简历（包括学习简历和工作经历

2、）1981.09-1985.07 重庆大学矿山工程物理专业，学士；1985.08-1988.08 西安矿业学院采矿工程系，助教；1988.09-1991.07 西安矿业学院采矿工程，硕士；1991.07-1995.09 西安矿业学院采矿工程系，讲师；1995.09-1998.12 中国矿业大学(北京)工程力学，博士；1998.12-2000.09 中国矿业大学(北京)，博士后；其中：1999.01-1999.05 波兰西里西亚工业大学，客座研究人员；2000.12-2004.07 中国矿业大学(北京)，副教授；其中：2000.12-2001.03 香港大学土木系，附属研究员； 2004.01-

3、2004.02 新加坡南洋理工大学，访问研究人员；2004.07-今 中国矿业大学(北京)，教授、博导(2005)；其中：2004.07-2004.08 香港大学土木系，访问研究员； 2005.02-2005.03 德国Clausthal工业大学、法国傅立叶大学，访问教授。所在平台、基地、团队简况候选人所在单位为煤炭资源与安全开采国家重点实验室。煤炭资源与安全开采国家重点实验室是以中国矿业大学原煤炭资源教育部重点实验室、岩石破坏力学北京市重点实验室和矿山开采与安全教育部重点实验室为基础，整合岩石力学与岩层控制、矿业安全工程和放顶煤开采实验室煤炭工业部重点实验室等优势资源组建而成，2006年7月

4、获科技部批准建设，2009年9月实验室通过科技部验收。煤炭资源与安全开采国家重点实验室是我国煤炭系统建立的第一个国家重点实验室。实验室现有固定资产8700万元、大型仪器没备61台、场地10120平方米。现有研究人员61人，其中中国工程院院士5人、长江学者奖励计划特聘教授5人、国家杰出青年基金获得者5人、全国百篇优秀博士论文获得者6人、教育部跨世纪（新世纪）优秀人才18人、国家自然科学基金项目创新研究群体1个、教育部长江学者和创新团队发展计划创新团队1个。实验室以矿产普查与勘探、采矿工程、安全及技术工程、工程力学、岩土工程等5个国家重点学科为依托，形成了煤炭资源特性基础地质理论、煤炭开采的地质保

5、障理论和技术、煤炭绿色开采的关键理论和技术、煤矿重大灾害防治的关键理论与技术4个具有特色的研究方向，现已成为我国煤炭资源特性与安全开采科学研究与人才培养的重要基地之一。二、申请人主要学术贡献、重要创新成果及其科学价值或社会经济意义（本栏主要填写近五年取得的学术成绩，五年前取得的特别突出的学术贡献和重要成果也可在此栏反映）候选人长期针对煤炭资源开发中的岩石力学问题和相关技术难题，尤其是破断岩体描述和力学行为、孔隙介质渗流、采动岩体力学等核心问题，在国内相关领域专家的指导下，开展了系统研究，取得重要进展。候选人的主要学术成绩体现在以下几个方面：(1) 在节理岩体力学方面，建立了裂隙岩体表面形貌描述

6、的立方体覆盖法模型，提出了节理表面分维计算的新方法，解决了粗糙表面分维计算中不能精度估算的问题节理力学行为极大地影响着工程岩体的强度与稳定性，因此对节理力学行为的研究一直是岩石力学界研究的热点，这一问题的基础是节理表面形貌的定量描述。过去30余年间，节理表面形貌描述取得了众多研究成果，但大多数成果集中在对节理面上一维剖线的描述，而对节理表面真实形貌的描述一直没有理想的方法。针对目前节理形貌描述中存在的问题，提出了岩石断口粗糙表面分维计算的立方体覆盖法和改进的立方体覆盖法，该方法具有直接覆盖法的优点，计算结果比其它方法更接近于实际。节理力学行为的各向异性取决于节理表面形貌的各向异性，特指表面形貌

7、特征或参数随方向变化、表现出很强的方向性。候选人通过对同一节理表面上36条剖线的分析计算，发现无论是经典几何参数、地质统计学参数还是分形几何参数都不足以描述节理表面的各向异性，其中最主要的原因就是这些参数只能给出节理表面剖线某种性质的平均测度，将各种尺度上的信息作平均化处理，很难捕捉节理表面的各向异性特征。因此，我们通过频谱分析方法，全面刻画了节理表面剖线高度分布中大尺度上的起伏和小尺度上的涨落，并提出了累计功率谱密度指数模型。主要论文发表在Surface Review and Letters，Physics Letters A等刊物上。论文发表后，德国Tubingen大学首席教授C. McD

8、ermott在国际著名杂志Hydrogeology Journal上发表文章，多处引用周宏伟的成果，评价这些成果指出了岩体粗糙表面构成的一个十分重要的特性。美国北Illinois大学W. Luo和E. Peronja等在Computers & Geosciences上发表文章，称他们在计算交互式地形模拟模型(WILSIM)的表面分形维数时，直接采用了周宏伟提出的立方体覆盖法计算表面分维。加拿大British Columbia大学采矿工程系Sadrai等在International Journal of Impact Engineering上发表文章应用了周宏伟的成果，称该成果揭示了断裂表面具有

9、不同程度的粗糙度，因此几何粗糙性是其特征参数的度量。国内学者王毅力在著名国际杂志Journal of Colloid and Interface Science上发表文章，称周等提出了一种新的断裂表面直接分形测量法立方体覆盖法，并介绍了该方法的主要内容。此外，该成果还被Applied Surface Science、Physical Review E、Scripta Materialia、International Journal of Rock Mechanics and Mining Science、Physica A、Journal of Materials Science、Cement

10、 & Concrete Composites、International Journal of Damage Mechanics、Structural Engineering and Mechanics等杂志发表的文章正面引用。相关成果获得了2007年度国家自然科学奖二等奖(第二完成人，获奖题目：破断岩体表面形貌与力学行为研究，证书号：2007-Z-109-2-02-R02)。(2) 在孔隙介质渗流方面，建立了考虑孔隙结构对渗流过程影响的随机演化模型，揭示了渗流边界形貌演化的物理力学机制，建立了低渗介质渗透率与细观形貌之间的相关关系孔隙介质中流体渗流形貌演化规律的研究具有广泛的工程背景，煤矿突

11、水灾害、石油二次开采过程中水油两相流界面问题等都与流体渗流形貌密切相关。对这一问题的研究，必须考虑孔隙介质结构特征对流体渗流行为的影响。候选人借助细观力学试验系统，以流体在孔隙介质中缓慢渗流为背景，人工制造了6种孔隙率的孔隙介质，采用5种不同运动粘度的流体在6种孔隙度的人造孔隙介质中进行渗流实验，获得了不同粘度、不同孔隙率条件下的流体渗流边界形貌演化图。估算了流体渗流边界的平均位移和流体边界形貌的分形维数，获得了平均速度和流体边界分形维数随时间的演化规律，进一步统计分析了渗流边界平均速度、流体边界形貌演化复杂程度与孔隙率、流体运动粘度之间的关系；借助随机理论，研究了流体在孔隙介质中的渗流形貌演

12、化过程，从理论上建立了流体渗流边界形貌演化的随机模型，揭示了孔隙介质细观结构对流体渗流形貌的影响。成果发表在Transport in Porous Media上，该文共28页，系统阐述了渗流边界形貌演化的物理机制，被评价为“and combining the experimental results with the stochastic model are valuable works”。后续成果发表于科学通报及岩石力学与工程学报。(3) 在煤炭资源开采工程实践方面，针对深部煤炭资源开采中巷道支护和工作面顶板矿压控制等技术难题，开展了长期现场研究和实验室实验，提出了深部巷道锚喷支护新方法，并

13、在河南鹤壁矿务局、安徽淮南矿务局得到成功推广应用申请人具有长期从事采矿工程的现场研究经验，近年来致力于研究煤矿深部开采的科学问题与技术难题，负责了深部高瓦斯矿井开采方法的研究以及深部巷道支护技术的研究。针对河南省鹤壁矿务局第10煤矿-575水平转载皮带巷围岩地压大(埋深725m)、变形大、易风化的特点，于1996年-2000年在该新建矿井推广使用了喷射钢纤维混凝土代替素混凝土，从而形成了锚杆-喷射钢纤维混凝土支护新技术，使巷道整体稳定、表面完好，且支护成本明显下降(取消了原支护设计方案中的金属支架)。该技术于2006年10月在淮南矿务局望峰岗矿-817水平(埋深827m)水仓修复工程中推广使用

14、，随后于2009年10月-12月在鹤壁矿务局八矿3105南翼上山回风巷掘进工程中推广使用，解决了围岩破碎、地压大等技术难题。作为负责人或技术负责人还主持或参与了深部开采关键技术的研究(河南省平顶山矿务局、安徽淮南矿务局、甘肃靖远矿务局)，例如，以淮南矿区张集矿1122（1）工作面为背景，从实验和数值模拟三方面系统研究了深部开采上覆岩层移动规律，揭示了采动裂隙网络随开采过程的演化规律，并获得了不同时刻瓦斯压力云图，界定了瓦斯富集区的范围和形态(该项目2012年1月通过安徽省科技厅组织的科技鉴定，评价为国际先进)。先后6次被国(境)外大学邀请进行访问合作(皆为对方提供经费)。应法国傅立叶大学(Un

15、iversity of Joseph Fourier)Marc Boulon教授和德国克劳斯塔尔工业大学(Technical University of Clausthal)邀请，2005年2月-3月以访问教授身份访问了德国Clausthal工业大学和法国Joseph Fourier大学，并作了题为“Major Geotechnical Engineering in Western China and Their Mechanical Issues”、“Characterization of Surface Topography of Rock Joint”等的学术报告(共4次)。2008年1

16、1月应邀请参加International Workshop on Natural and Low-Cost Materials in Wind Energy Technologies，担任大会时段主席，并作邀请报告“SEM In-Situ Laboratory Investigations on Damage Growth in GFRP Composite with Different Orientation Angles of Fibers”。2009年9月应邀参加International Workshop on Small Scale Wind Engineering for Deve

17、loping Countries，担任开幕式时段主席，并作邀请报告“Experimental Investigations of Damage Mechanisms in Glass Fiber Composites Used for Wind Turbine Blades”。2007年2月，与丹麦Riso国家实验室(Riso National Laboratory)合作申请的欧盟第6框架计划项目获得批准(合同号：019945, 2007.3.1-2010.2.28)，该项目系统研究了可再生能源开发利用中的关键科学问题和技术难题。中方课题组负责研究疲劳载荷作用下风力发电机叶片材料与结构强度与损

18、伤的微观机理及建模(Micromechanisms and Modelling of Strength and Damage of Wind Turbine Materials and Structure)。周宏伟担任子课题负责人，3年共获得10.4万欧元资助。三、申请人近五年主要学术成就情况3.1近五年申请人承担主要科研项目（10项以内）序号项目名称项目性质及来源*项目经费（万元）起始年度终止年度排序1多场力作用下层状盐岩体的本构关系及破坏规律国家973项目子课题2552009201312温度-应力耦合作用下岩石破坏过程的细观实验与机理分析国家自然科学基金302007200913层状盐岩分数

19、阶蠕变模型及盐腔长期稳定性评价国家自然科学基金632012201514大型风机叶片复合材料性能的实验研究及数值模拟评价科技部国际合作项目922010201215超大风机叶片复合材料力学性能研究欧盟第6框架计划项目10.4万欧元2007201016深部煤炭资源开采中的工程岩体力学行为及其对灾害事故的影响教育部新世纪优秀人才支持计划502005200717煤与瓦斯共采上覆岩层裂隙及瓦斯分布规律研究横向联合352009201118鹤壁八矿深部岩巷联合支护技术研究横向联合402009201019复杂工程地质体的多尺度结构及其赋存环境研究国家973项目子课题23020022008210采动过程中破断煤岩

20、体的结构特征及联通性规律国家973项目子课题609201120152*“项目性质及来源”一项，请填写项目的性质，如“美国国家科学基金项目”、“美国NIH基金项目”、“国家杰出青年科学基金”、“国家自然科学基金重点项目”、“863项目子课题”、“国家社会科学基金项目”、“教育部人文社会科学研究项目”、“北京市哲学社会科学规划项目”等3.2近五年申请人重要科研获奖情况（10项以内）*序号获奖项目名称奖励名称奖励等级授奖单位及国别奖励年度排序1破断岩体表面形貌与力学行为研究国家自然科学奖2国务院、中国200722热力耦合作用下岩石的宏细观结构演化与强度特征中国高校自然科学奖二等奖2教育部、中国201

21、01*本栏自然科学学科申请人填写国家级科技奖励（国家自然科学奖、国家发明奖、国家科技进步奖）、省部级科技奖励（二等以上）和国际学术性奖励；人文社会学科申请人仅填写国家科技进步奖、省部级奖励（如中国高校人文社会科学研究优秀成果奖、北京市哲学社会科学优秀成果奖等）、各类全国性的基金奖（如霍英东科研优秀成果奖以及孙冶方研究基金会、吴玉章研究基金会、陶行知研究基金会颁发的社科优秀成果奖）和国际学术性奖励。3.3近五年申请人代表性著作、论文情况（15篇以内）序号著作或论文名称；出版单位或发表刊物名称；期号、起止页码；所有著、作者姓名；出版或发表年度；是否被SCI、EI、SSCI、CSSCI收录1H. W

22、. Zhou, C. P. Wang, B. B. Han, Z. Q. Duan. A creep constitutive model for salt rock based on fractional derivatives. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2011, 48(1), 116-121 (SCI收录，EI收录)2H.W. Wang, H.W. Zhou, R.D. Peng, Leon Mishnaevsky Jr. Nanoreinforced polymer composites:

23、 3D FEM modeling with effective interface concept. Composites Science and Technology, 2011, 71, 980-988 (SCI收录)3H. W. Zhou, L. Mishnaevsky Jr., P. Brndsted et al. SEM in-situ laboratory investigations on damage growth in GFRP composite under three-point bending tests. Chinese Science Bulletin, 2010,

24、 55(12), 1199-1208 (SCI收录)4J. P. Zuo, H. Xie, H. W. Zhou, S. P. Peng. SEM in-situ investigation on thermal cracking behavior of Pingdingshan sandstone at elevated temperatures. Geophysical Journal International, 2010, 181(2):593-603 (SCI收录)5H. W. Wang, H. W. Zhou, L. Mishnaevsky Jr., P. Brndsted, L.

25、 N. Wang. Single fiber and multifiber unit cell analysis of strength and cracking of unidirectional composites. Computational Materials Science, 2009, 46, 810-820 (SCI收录)6J. P. Zuo, H. Xie, H. W. Zhou. Experimental determination of coupled thermal-mechanical effects on fracture toughness of sandston

26、e. Journal of Testing and Evaluation, 2009, 37(1), 48-52 (SCI收录)7H. W. Zhou, Y. H. Zhang, A. M. Li, D. Y. Qiu. Experimental study on moving boundaries of fluid flow in porous media. Chinese Science Bulletin, 2008, 53(16), 2438-2445 (SCI收录)8H. Xie and H. W. Zhou. Application of fractal theory to top

27、coal caving. Chaos, Solitons and Fractals, 2008, 36, 797-807 (SCI收录)9Y. L. Wang, H. W. Zhou, F. L. Yu, B. Y. Shi and H. X. Tang. Fractal adsorption characteristics of complex molecules on particles-a case study of dyes onto granular activated carbon (GAC). Colloids and Surfaces A, 2007, 299, 224-231

28、 (SCI收录)10J. P. Zuo, H. Xie, H. W. Zhou, S. P. Peng. Thermal-mechanical coupled effect on fracture mechanism and plastic characteristics of sandstone. Science in China Series E: Technological Sciences, 2007, 50(6), 833-843 (SCI收录)11J. P. Zuo, H. Xie, H. W. Zhou, S. P. Peng. Experimental research on

29、thermal cracking of sandstone under different temperature. Chinese Journal of Geophysics-CHINESE EDITION, 2007, 50(4): 1150-1155 (SCI收录)12周宏伟，张涛，薛东杰，薛俊华. 长壁工作面覆岩采动裂隙网络演化特征研究. 煤炭学报，2011, 36(12): 1957-1962 (EI刊源)13周宏伟，王春萍，丁靖洋, 张 淼. 盐岩流变特性及盐腔长期稳定性研究进展. 力学与实践, 2011, 33(5): 1-714周宏伟, 谢和平, 左建平等. 赋存深度对岩石力学

30、参数影响的实验研究. 科学通报, 2010, 55(34): 3276-328415周宏伟，何金明，武志德. 含夹层盐岩渗透特性及其细观结构特征. 岩石力学与工程学报, 2009, 28(10), 2068-2073 (EI收录)3.4近五年申请人申请和获授权专利情况已授权专利：共项，按重要性填写主要专利，总共不超过14项序号专利名称专利授权国专利号授权公告日排序尚未授权专利：共项，按重要性填写主要专利，总共不超过14项序号专利名称专利申请国申请号专利申请日排序3.5近五年申请人担任国际学术会议重要职务及国际学术作大会报告、特邀报告情况(1) 大会名称：Sina-German Workshop

31、 on Relevant Aspects on the Underground Storage of Natural Gas and CO2，时间地点：2007, Germany，任务：大会时段主席(2) 大会名称：International Workshop on Natural and Low Cost Materials in Wind Energy Technologies，时间地点：2008, Nepal，任务：大会时段主席、邀请报告(3) 大会名称：International Workshop on Small Scale Wind Engineering for Developi

32、ng Countries, 时间地点：2009, Kenya，任务：大会时段主席、主题报告(4) 大会名称：International Conference on Underground Storage of CO2 and Energy, 时间地点：2010，北京，任务：大会中方协调人、时段主席、主题报告3.6近五年申请人领导创新团队、建设学术梯队、培养青年人才情况在担任学科带头人同时，注重培养年轻学者，搭建良好学术平台，促进年轻人尽快成才，以形成岩土力学领域老、中、青相结合的高水平创新团队。近年担任负责人的团队包括：(1) 2008年：北京市高等学校精品课程，主讲教师、负责人；(2) 20

33、09年：教育部高等学校特色专业，负责人；(3) 2010年：北京市优秀教学团队，负责人；(4) 与谢和平院士联合指导的博士生左建平获2009年度全国百篇优秀博士论文。3.7申请人其他获奖及荣誉称号情况(1) 2005年：第14届“孙越崎优秀青年科技奖”；(2) 2006年：第二届“北京市高等学校教学名师奖”；(3) 2006年：北京市优秀教师；(4) 2009年：首都教育先锋教学创新个人；(5) 2009年：全国徐芝纶力学优秀教师奖；(6) 2010年：政府特殊津贴。四、申请人近五年教学与人才培养情况4.1授课情况课程名称授课对象总课时数工程力学A2本科生350分形几何与岩石力学硕士生160结

34、构稳定理论（硕）硕士生160高等渗流力学硕士生160结构稳定理论（博）博士生160科研综合训练本科生244.2指导研究生情况指导博士生毕业人数：2指导硕士生毕业人数：37在读人数：3在读人数：204.3获国家级教学成果情况获奖项目名称奖励等级奖励年度排序五、工作思路及预期目标本栏目主要填写以下几部分内容：对履行本学科长江学者岗位职责的工作思路；受聘后拟从事的研究方向及其科学研究价值或社会经济意义；对创新团队建设、学科发展的预期目标等1. 工作思路及职责借助中国矿业大学(北京)国家重点学科“采矿工程”、“工程力学”、以及“煤炭资源与安全开采”国家重点实验室的学科平台，认真履行以下任务：(1) 承

35、担核心课程讲授任务，招收培养硕士研究生及博士研究生，指导博士后研究人员、高级访问学者；为研究生开设本学科专题英文课程及相关讲座；(2) 申请或共同申请国家自然科学基金、国家“973计划项目以及相关国际合作方面的项目，做出具有国际先进水平的创新成果；(3) 加强与国际知名大学的学术交流活动，共同主办国际会议或国际专题研讨会，发表高水平学术论文；(4) 负责本学科的学术梯队建设，学科骨干的引进与培养。2. 主要研究方向及研究价值我国原煤产量呈快速增长态势，由2002年的14.15亿t增加到2009年的29.6亿t。目前煤炭在我国一次能源生产和消费结构中的比重分别占76%和69%，未来20年我国仍将

36、“坚持以煤炭为主体、电力为中心、油气和新能源全面发展的能源战略”。我国煤层瓦斯含量普遍较高，其中50%以上的煤层为高瓦斯(瓦斯)煤层，高突矿井占全国矿井总数的44%。长期以来，煤矿瓦斯事故的致死率长期居高不下，瓦斯始终是影响煤矿安全生产的主要因素，我国煤矿事故导致死亡人员中，瓦斯事故所占比重较大，重特大事故尤其突出。根据对2000-2007年事故分析，瓦斯事故死亡人数占煤矿事故死亡总量的36.37%，一次死亡3-9人(重大事故)的占63.05%，一次死亡10人(特大事故)以上的占79.9%。随着煤矿开采深度的增加，工程灾害将以更加明显的方式表现出来，且大量浅部低瓦斯矿井逐渐转变为高瓦斯矿井，瓦

37、斯事故起数和致死率都呈逐年上升的趋势。另一方面，瓦斯对大气环境的损坏也十分严重，瓦斯对臭氧层的破坏是CO2的7倍，产生的温室效应是CO2的21倍。2009年我国释放的瓦斯达120150亿m3，其中约2/3直接排入大气，既浪费了资源，又污染了大气环境。实际上，瓦斯作为煤层伴生产物是一种十分有用的不可再生能源，且我国瓦斯(煤层气)总量巨大，与天然气总量相当，在国际油价居高不下、减排压力空前增加的大环境下，瓦斯(煤层气)资源将扮演越来越重要的角色，在我国能源结构中的比例也将持续增加。实施煤与瓦斯共采，不仅能保障我国经济持续发展对能源的需求，还将进一步提升我国煤矿安全高效洁净生产水平，尤其对优化我国能

38、源结构、减少温室气体排放具有十分重要意义。与我国煤与瓦斯共采工程实践快速发展形成鲜明对比的是，煤与瓦斯共采的基础研究却长期缺乏，严重滞后于工程实践，尤其是对采动裂隙场的动态时空演化规律缺乏系统深入研究，不能很好把握瓦斯富集区与工作面推进的时空协同关系，致使瓦斯抽采成本高、效率低、效果差，严重制约了我国煤与瓦斯共采的健康发展。再加上我国煤炭地下开采技术发展迅速，机械化集约开采致使开采扰动异常强烈、上覆岩层活动规律异常复杂。此外，深部煤层的赋存环境通常十分复杂，表现为地压大、瓦斯压力高，且我国煤层大多具有强吸附、低渗透的特点，因此煤与瓦斯共采面临新的挑战，也给相关岩石力学研究提出了新问题。围绕我国

39、深部煤炭资源安全高效洁净开发的重大需求，针对我国煤与瓦斯共采面临的共性基础问题，提出“煤与瓦斯共采中的岩体力学研究”作为本项目的攻关方向，将项目重点放在煤与瓦斯共采密切相关的采动裂隙构形特征与时空演化规律上。提出的主要研究内容关系到我国煤炭资源开采的可持续发展，既涉及理论和机理层面的前沿探索，又有工程应用层面的关键技术难题研究，皆为国家能源安全的重大而迫切的战略需求。2.1 研究内容本项目针对煤与瓦斯共采的岩石力学问题开展研究，基于深部采动煤岩体块度分布特征及分形裂隙网络演化规律，深入研究深部采动煤岩体裂隙场特征、尺度律及生成理论和方法，为科学合理进行深部煤与瓦斯共采提供理论基础。主要内容如下

40、：(1) 深部高强开采条件下采动煤岩体块度分布、裂隙网络特征及尺度律研究深部高强度开采条件下采动煤岩体移动和破坏规律，由统计分析获得深部采动岩体块度分布与裂隙网络特征，即深部采动煤岩体移动规律及采动岩体裂隙网络的分布范围、发展形态、裂隙密度等状态参量。进一步统计采动岩体内裂隙迹长、开度、数量等信息，获得瓦斯渗透裂隙尺度-数量和开度-数量关系，揭示采动岩体裂隙场尺度律。(2) 深部高强开采条件下采动裂隙场时空演化规律分析深部采动岩体裂隙网络的分形性，研究分形裂隙网络随开采空间、岩石性质以及工作面推进度的时空演化规律，建立采动煤岩体裂隙网络时空演化模型，以及相应的三维渗透裂隙网络模型。引入逾渗模型

41、和重整化群方法，研究采动煤岩体裂隙场拓扑结构突变特征量，建立采动煤岩体裂隙网络几何相变模型。(3) 深部高强开采条件下采动裂隙场的生成理论与模型在采动煤岩体裂隙场尺度律基础上，结合深部高强开采的特点，研究采动煤岩体裂隙场的反演规则，建立采动裂隙场的生成模型。并进一步建立采动煤岩体裂隙场演化逾渗模型，嵌入到相关数值模拟分析软件，实现采动煤岩体裂隙场的动态仿真。2.2 关键科学问题开采将导致上覆岩层大范围移动，在采动和瓦斯压力耦合影响下，上覆岩层中采动裂隙场与原生裂隙场叠加，其时空演化规律极其复杂，如何描述裂隙场的空间展布规律、揭示其迹长、开度等尺度关系、以实现对采动裂隙场更深层次的描述与建模，对

42、煤与瓦斯共采具有十分重要的意义，因此如何实现对瓦斯析出、运移、富集等动态过程具有控制作用的采动裂隙场尺度律、拓扑学表征等，构成了本项目的关键科学问题。该科学问题包含了两个方面的内涵，即：(1) 采动和瓦斯压力共同作用下跨尺度采动裂隙场定量描述及尺度律；(2) 采动和瓦斯压力共同作用下裂隙场反演分析模型及时空演化规律。2.3 技术路线与研究方法(1) 利用先进的微焦点体扫描工业CT系统，实时观测分析含瓦斯煤体在应力-瓦斯压力共同作用下的动态破坏全过程，建立破断煤岩体拓扑参数与外部应力、瓦斯压力之间的关系，实现含瓦斯煤岩体破裂演化过程的系统研究；(2) 通过物理模拟和非连续变形数值模拟分析，以深部

43、高应力条件下强烈开采扰动诱致的上覆岩层裂隙分布信息为基础，采用图像分析技术，获得裂隙网络迹长、开度、方位、数量等信息，进一步建立裂隙长度-数量、裂隙开度-数量的统计关系。以此为基础，假设裂隙展布方向上呈币状结构，方位上符合采动应力场与地质构造应力场叠加的应力主方向，位置分布上采用Monte-Carlo法模拟，应用统计获得的裂隙尺度律(即尺度-数量关系、开度-数量关系)，模拟生成岩体裂隙的三维空间分布图，从而获得符合实际情况的裂隙网络模型；(3) 引入逾渗模型和重整化群方法，研究采动煤岩体裂隙场拓扑结构突变特征量，建立采动煤岩体裂隙网络几何相变模型，进一步搞清工作面推进度与上覆岩层裂隙场时空演化

44、行为的相互关系。2.4 预期目标研究深部高强集约化生产条件下采动岩体移动规律，获得采动煤岩体块度分布、裂隙网络的尺度特征及演化机制；研究深部采动煤岩体裂隙网络的尺度律，获得不同工作面推进度条件下采动煤岩体块度分布、裂隙网络尺度律的时空演化规律，建立采动煤岩体块度与裂隙网络演化模型；在采动煤岩体块度分布与裂隙场尺度律基础上，建立深部煤岩体采动裂隙场的生成理论，并发展深部高应力和强烈开采扰动共同作用下上覆岩层裂隙网络的模拟方法。2.5 工作条件候选人所属学科“工程力学”为国家重点学科，所在单位为“煤炭资源与安全开采国家重点实验室”。实验室拥有相关实验设备包括带SEM的高温疲劳伺服实验机、工业CT、

45、三轴、单轴伺服实验机、红外辐射测试仪、原子力显微镜、激光表面仪，还拥有大型数值模拟分析软件：FLAC2D、FLAC3D、UDEC2D、LS-Dyna、ABAQUS，具备从事相关研究的条件。候选人具有20年从事煤矿地下开采的现场研究经验，并与我国淮南矿务局、鹤壁矿务局等从事深部资源开采的煤炭企业建立了良好的合作关系。同时具备坚实的工程力学、岩石力学理论基础。还十分关注该领域的国际前沿，与波兰、丹麦、德国、法国、瑞士、中国香港等国家和地区的大学建立了长期的、稳定的合作关系，互相交流文献与实验结果，为完成本课题打下了良好的基础。3. 对团队建设的预期目标(1) 出版专著1本，发表三大检索论文30篇；(2) 引进境外高水平人才12名、培养博士研究生6名、硕士研究生18名；(3) 争取国家级科研项目23项；(4) 获得省部级一等奖以上的科研成果12项。六、学院（国家重点实验室）推荐意见申请人周宏伟长期从事采矿工程中的岩石力学研究工作，2004年晋升为教授，2005年批准为博士生导师。近5年负责了国家973课题1项、国家自然基金面上项目2项、欧盟第6框架计划项目1项、科技部国际合作项目1项、教育部新世纪优秀人才支持计划项目1项，完成国家973项目1项（第2负责人）、作为学术骨干参与完成国家自然基金创新群体项目1项、国家自然