求真务实 开拓创新

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高寒软岩边坡露天煤矿加固新材料

（1）分析高寒地区软岩露天煤矿边坡岩土物理力学特性、滑面特性、影响边坡稳定的因素以及滑坡模式和特点，探究软岩露天煤矿边坡需加固的各重点层位；

（2）建立二维及三维边坡工程地质模型，对加固新材料进行研究，同时对不同的原料配比与边坡稳定性相关关系进行研究。

（1）探究一种高寒软岩边坡露天煤矿加固新材料及方法；

（2）探究不同的原料配比与边坡稳定性相关关系；

（3）发表SCI/EI期刊论文2篇。

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温度-应力-应变-渗流多场耦合作用下复杂边坡变形演化规律

（1）研究温度-应力-应变-渗流多场耦合作用下的软岩变形和损伤演化规律，探究不同温度周期变化下的软岩边坡变形机理；

（2）根据应力-应变曲线及强度特征、应变与渗透率变化关系等，研究多场耦合下边坡渐进破坏机制；

（3）基于试验和实际工程监测数据，建立温度-应力-应变-渗流多场耦合作用下的损伤本构模型，获得相应的直接耦合总体控制方程。

（1）完成温度-应力-应变-渗流多场耦合作用下软岩变形和损伤演化规律、边坡变形演化规律的系统性分析；

（2）建立温度-应力-应变-渗流多场耦合作用下的损伤本构模型，获得相应的直接耦合总体控制方程；

（3）发表SCI/EI期刊论文2篇，申请发明专利1篇。

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多场耦合作用下露天煤矿高大软岩边坡长期蠕变岩土损伤规律

（1）分析温度场、水分场、应力场等多场耦合作用下露天煤矿软岩边坡的变形机理；

（2）定量分析边坡安全系数对多场作用的敏感程度，提出多场耦合作用下高大软岩边坡的演化规律；

（3）通过室内试验与理论分析，建立煤岩体流固耦合渗流动力学模型，结合解耦方法简化模型，揭示渗流失稳临界条件，提出渗流失稳高大软岩边坡的综合治理措施。

（1）形成多场耦合作用下露天煤矿软岩边坡长期蠕变损伤理论1套；

（2）提出渗流失稳露天煤矿高大软岩边坡的综合治理措施；

（3）申请发明专利1项，实用新型专利2项；

（4）发表SCI/EI期刊论文2篇。

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露天煤矿灾害与环境监测分级预警方法

（1）研究露天煤矿边坡形变、地表裂隙及地下水动力条件等致灾要素与温度动态变化、气象降水参数等环境变量的相互作用机制，构建天-空-地多源数据融合的立体监测预警模型;

（2）根据岩体结构特征、工程扰动效应及气象临界条件等风险变量，创建红/橙/黄/蓝四色风险量化评估体系与分阶式应急响应策略;

（3）形成“数据采集-模型分析-分级预警-处置闭环”的全链条智能决策技术，实现露天煤矿灾害与环境监测的协同预警及闭环管理。

（1）建立天-空-地多源数据融合的立体监测体系，确保边坡形变、地表裂隙及地下水动力条件等关键灾害因子的数据采集准确率达到95%以上；

（2）构建红/橙/黄/蓝四级风险预警机制，明确各级预警的触发条件和应对措施，确保预警模型的准确率不低于90%；

（3）发表SCI/EI期刊论文2篇。

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露天煤矿灾害与环境一体化遥感监测方法研究

(1)针对露天煤矿边坡稳定性监测点密度覆盖不足的问题，利用 InSAR技术开展边坡形变监测研究，将全域精细形变场信息与地面数据结合开展边坡灾害预警研究;

(2)系统研究露天煤矿区地表形变-土壤湿度-植被状态之间的耦合关系，定量评价采矿对生态环境的影响。

(1)建立露天煤矿边坡形变InSAR 监测与预警方法:

(2)揭示露天煤矿区地表形变-土壤湿度-植被状态之间的耦合关系;

(3)申报发明专利1项，发表SCI/EI 期刊论文2篇。

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露天煤矿区大气环境多源遥感监测与分析

(1)针对干旱半干旱区露天煤矿煤粉尘污染问题，基于光谱特征研究煤粉尘的遥感识别方法，提取煤粉尘地表分布信息为污染治理提供支撑:

(2)利用气溶胶光学厚度(AOD)等遥感参数开展露天煤矿区大气环境时空变化特征研究，系统研究大气环境-气象因素-地形条件-生产方式之间的关系，为矿区大气污染防治奠定基础

(1)建立露天煤矿煤粉尘遥感识别方法:

(2)揭示露天煤矿大气环境-气象因素-地形条件-生产方式之间的关系;

(3)申报发明专利1项，发表SCI/EI 期刊论文2篇。

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露天煤矿火烧煤岩区富水边界精准探测关键技术及隔水煤岩边坡设计理论研究

（1）基于瞬变电磁法理论及高精度磁测方法技术,对火烧区边界及富水性进行研究。

（2）探究渗流-爆破振动耦合作用下，边坡泥岩弱层演化机制，提出隔水煤岩边坡设计方法

（1）建立火烧区富水边界精准探测技术体系；

（2）形成隔水煤岩边坡设计理论；

（3）发表SCI/EI论文2篇

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反应型环保无卤磷系阻燃剂的设计及合成机理研究

（1）针对添加型阻燃剂易迁移且劣化基体材料力学性能等问题，开展反应型磷系阻燃剂的分子结构设计，理清反应型磷系阻燃剂羟值、磷含量与其反应活性、阻燃性能的构效关系，揭示反应型磷系阻燃剂的合成机理。

（2）通过分析获得反应活性高、阻燃性能优异的反应型磷系阻燃剂工艺参数。

（1）反应型环保无卤磷系阻燃剂配方；

（2）阻燃剂羟值为150-170 mgKOH/g，磷含量不低于16%；

（3）SCI/EI论文不少于3篇；

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融合物理信息与多源数据驱动的露天煤矿边坡智能预警模型构建技术

（1）构建融合物理信息的多源数据驱动框架，整合模拟实验、数值模拟与历史灾害数据，提取边坡失稳过程中的关键时空特征，建立数据统一表达体系；
（2）嵌入地质工程物理约束条件，开展模拟与数值耦合分析，提升数据驱动模型在边坡变形演化过程中的物理一致性和泛化能力；
（3）基于融合模型，建立动态感知、阶段识别和自适应预警机制，实现露天煤矿边坡灾害全过程的智能分级预警。

（1）建立融合物理信息与多源数据驱动的边坡智能预警模型1套；
（2）形成全过程预警判据体系，模型预警准确率不低于90%；
（3）发表SCI/EI期刊论文2篇。

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基于植物水碳功能协同提升的露天煤矿生态修复评价

（1）研究基于海绵结构土层重构技术，分析隔水层-涵水层-表土生态层协同设计对水分涵养功能影响；

（2）基于植被根系和土层结构作用关系，研究植物对土壤有机碳积累促进作用；

（3）基于稳定同位素技术（δD、δ¹⁸O、δ¹³C），研究植物水分利用策略及其水碳权衡关系。

（1）阐明土层结构对水源涵养功能影响机制；

（2）揭示水碳功能权衡关系及其影响机制；

（3）提出露天矿水碳功能协同提升技术途径；

（4）发表SCI论文2篇。

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露天矿冻岩边坡泥岩冻融损伤特征及“声-热”特性试验研究

（1）开展潜滑区泥岩冻融损伤试验、岩石力学测试及红外热成像和声发射联合监测试验，分析冻融作用下泥岩的物理力学参数损伤劣化特征、冻胀力演化规律及破坏模式；

（2）分析“声-热”指标对冻融泥岩损伤演化的敏感性，研究泥岩损伤演化过程中“声-热”时空信息的协同演化规律，揭示冻融泥岩在变形及破坏过程中的裂纹形态与扩展宏细观机理；

（3）研究“声-热”信息与损伤参量的定量关系，构建基于“声-热”信息的冻融泥岩损伤动态演化模型，建立冻融泥岩损伤演化的“声-热”量化表征方法。

（1）揭示泥岩冻融损伤机制；

（2）构建泥岩冻融损伤演化模型；

（3）授权软件著作权1件；

（4）发表SCI/EI论文2篇。

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露天矿极弱软岩多场耦合时变损伤与边坡灾变联动机制研究

（1）针对露天煤矿软岩遇水快速崩解、季节性冻融循环劣化及爆破动力冲击等多因素耦合引发的边坡渐进性滑移失稳问题，项目通过开展露天矿软岩水化学-温度场-应力波扰动等多场耦合试验，定量表征软岩在水岩作用、冻融交变及动载扰动作用下的强度衰减路径与损伤累积阈值，开发软岩时变损伤数值重构方法。

（2）基于边坡软岩结构劣化与边坡失稳模型试验，解析露天边坡内部软岩损伤区空间迁移规律、多级滑裂面贯通机制及其与地表变形响应的协同演化特征，揭示渗流弱化-冻胀破裂-冲击扰动三元驱动下边坡整体滑移的跨尺度灾变演化机制。

（1）揭示极弱软岩多场耦合时变损伤机制；

（2）构建边坡灾变联动机制演化模型；

（3）申请发明专利1件；

（4）发表SCI/EI论文2篇。

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露天转地下开采空区覆岩与边坡联动运移规律与灾害控制研究

（1）针对露天转地下开采诱发的覆盖岩层渐进塌陷与边坡稳定性协同劣化复合灾害问题，项目通过地质力学物理模拟与数值模拟试验，定量解译地下采动卸荷与露天边坡变形场的时空互馈效应，构建覆盖岩层断裂时序控制方程与边坡岩体滑移势能累积力学模型。

（2）基于岩体结构运移与突变特征，建立融合采空区顶板破碎充填率、覆岩裂隙带发育高度及边坡深部位移加速率的灾害演化判识模型；揭示覆盖岩体冒落带动态扩展对露天坑底剪切滑移的链式触发机制，提出基于空区胶结充填与抗滑桩群等协同支护的露天-地下灾害解耦控制技术。

（1）构建协同支护的露天-地下灾害解耦控制技术；

（2）揭示空区覆岩与边坡联动运移规律；

（3）申请发明专利1件；

（4）发表SCI/EI论文2篇。

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基于单细胞测序的半干旱区露天煤矿微生物资源开发技术

（1）针对半干旱区典型露天煤矿土壤微生物组样品，开发支撑菌群单细胞原位代谢功能筛选与研究的样品预处理、高通量流式拉曼分析、单细胞拉曼分选耦合测序与培养等关键技术模块；

（2）建立集样品预处理、单细胞拉曼分析、拉曼分选耦合单细胞DNA/RNA分析、拉曼分选耦合单细胞培养等模块的半干旱区露天煤矿菌群单细胞技术体系，开发微生物靶向功能高通量筛选技术，构建“先筛后养”的功能菌株挖掘路线；

（3）结合人工智能、大数据等前沿技术，系统挖掘半干旱区露天煤矿的优良微生物种质资源，建立露天矿区修复适用微生物种质数据库，为矿区生态修复微生物菌剂产品研发提供功能靶向性的菌株或合成微生物组。

（1）建立半干旱区典型露天煤矿生态修复适用微生物种质数据库；

（2）建立半干旱区露天煤矿“先筛后养”的功能菌株挖掘体系；

（3）开发半干旱区露天煤矿微生物单细胞拉曼分选与测序的定向单细胞基因组和转录组学方法；

（4）申报发明专利1-2项，发表SCI/EI期刊论文2篇。

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基于植物-微生物协同的干旱矿区生态修复功能提升研究

（1）分析干旱矿区生态系统破坏、土地退化、水资源短缺等复杂环境因素对抗旱植物生理代谢的影响机制，筛选适合干旱矿区的新优耐旱植物资源，开展抗旱植物根系分泌物对根际微生物组的影响研究，探究干旱矿区抗旱植物-微生物作用关系，揭示微生物组在增强植物抗旱性、促进植物生长、改良土壤结构等方面的作用机制，开发抗旱植物-微生物协同的矿区生态修复关键技术；

（2）构建抗旱植物-微生物-土壤耦合模型，探究干旱矿区土壤、植被等可计量生态系统碳汇单元的形成、转化机制，掌握植物、微生物的关键作用过程，开发基于抗旱植物-微生物协同的矿区生态系统碳汇提升技术。

（1）阐明抗旱植物根系分泌物-根际微生物间的作用关系；

（2）开发抗旱植物-微生物协同的干旱矿区生态修复关键技术1项；

（3）开发干旱矿区生态系统碳汇功能提升技术1项；

（4）申报发明专利1-2项，发表SCI期刊论文2篇。

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露天煤矿多源多模态数据治理技术

（1）研究地质数据、高清影像数据、高精度测量数据等多源异构数据治理标准化规范，统一数据格式与语义表达，解决异构数据兼容性问题；

（2）研究点云与影像数据融合校正等多模态数据互补性增强技术，构建基于深度学习等技术的多源数据融合模型，实现地质、开采、环境数据的跨模态关联；

（3）设计面向露天煤矿大数据的高效存储架构，支持海量数据高效存储与调用。

（1）建立露天煤矿多源多模态数据治理标准化体系；

（2）开发多模态数据融合与质量增强算法；

（3）完成露天煤矿海量数据高效存储架构设计；

（4）发表SCI期刊论文2篇，申报发明专利1项，软件著作权2项。

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露天煤矿高精度三维地质模型构建与动态优化技术

（1）针对动态高精度三维地质建模需求，研究地质数据、高清影像数据、高精度测量数据等多源异构数据融合与调用策略，建立露天煤矿多源多模态数据调用标准化体系，避免数据冲突与冗余；

研究基于大数据分析、人工智能等方法的露天煤矿复杂地质体三维建模技术，实现包含几何模型、地质结构模型与物理力学模型的露天煤矿高精度三维地质模型的高效构建；

（2）研究基于矿山作业数据、实时监测数据的模型优化方法，动态评估模型准确性与精度，开发模型更新与优化算法，实现模型的动态修正与预测。

（1）构建露天煤矿动态高精度三维建模数据调用策略；

（2）完成露天煤矿高精度三维地质模型动态更新与优化算法开发；

（3）完成露天煤矿高精度三维地质动态模型可视化平台设计方案；

（4）发表SCI期刊论文2篇，申报发明专利2项，软件著作权1项

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露天矿地质灾害关键要素识别与表征模型研究

（1）进行露天煤矿地质环境动态多源异构监测数据收集，开展地质灾害监测数据融合；

（2）基于深度学习和迁移学习框架，构建面向露天矿边坡变形、渗水、沉降等典型灾害要素的智能识别模型；

（3）通过时序数据分析与空间模式挖掘，结合地质灾害演化发生机制和判别标准，表征灾害发育的各阶段性。

（1）构建露天煤矿多元数据融合平台1套，支持不少于3类灾害要素监测数据的交互分析；

（2）开发地质灾害要素智能识别算法1套，灾害要素识别准确率≥90%；

（3）发表SCI/EI期刊论文2篇。

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轮斗挖掘机挖掘单元耐磨性提升研究

（1）通过试验对比分析铲斗斗唇不同耐磨性提升方法应用效果，如堆焊、镶嵌硬质合金、增加可更换斗唇保护套等，提出合理的斗唇耐磨性能提升方法；

（2）通过实验室试验进行不同斗齿基体材料及热处理工艺、表面耐磨处理工艺下的斗齿试样耐磨性能对比分析，筛选出耐磨性能好且具备量产条件的组合进行轮斗挖掘机挖掘试验，对比验证其耐磨性，确定可有效提升斗齿耐磨性的斗齿材料及生产工艺。

（1）对比分析斗唇及斗齿耐磨性提升方法各不少于5种；

（2）斗唇及斗齿实际开采试验耐磨性提升不低于20%。

（3）发表论文SCI论文2篇，申请发明专利1项

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露天煤矿闭坑煤基固废回填重金属析出与抑制关键技术

（1）针对露天煤矿闭坑回填需求，研究煤基固废回填体系重金属赋存形态与析出动力学机制；

（2）考虑露天煤矿闭坑后回填区域的地质水文条件，研究多场耦合作用下重金属迁移路径及环境效应量化模型；

（3）基于重金属析出机制和迁移规律，适用于露天煤矿闭坑煤基固废回填的重金属析出抑制技术体系。

（1）明确重金属赋存形态演变及析出机制；

（2）提出适用于多场耦合作用下重金属迁移和量化模型；

（3）形成2-3种煤基固废回填重金属析出抑制关键技术；

（4）发表SCI/EI论文2篇。