（1）综述了超声波的特性和超声振动致裂煤岩、促解增渗的原理、优势及发展历程；
（2）介绍了超声振动破碎矿山地层坚硬岩石的机理和试验研究进展；
（3）结合矿山地层特性和工作空间特点，提出了超声振动高效破岩的重点研究方向。
超声振动在矿山煤岩致裂中的研究进展与展望
1.中国矿业大学 矿业工程学院
2.中国矿业大学 江苏省矿山地震监测工程实验室
3.中国平煤神马集团 炼焦煤资源绿色开发全国重点实验室
为了推动超声振动致裂煤岩体的技术发展，提高矿山煤层气增产及硬岩掘进的效率，本文回顾了超声波技术的发展历程，综述了超声振动在致裂煤岩体方面的应用现状与研究进展，明确了超声振动在煤岩致裂领域存在的关键阻碍性技术难题及发展趋势。① 总结了传统技术在矿山煤层气增产和硬岩掘进领域存在的技术问题，介绍了超声波技术的独特优势及应用领域，阐述了超声波发生器和超声波换能器的发展阶段及相应性能；② 归结了超声振动煤层气促解増渗装置及流程，分析了超声振动煤层气促解增产现状，阐明了超声空化效应、机械振动效应、热效应作用下煤层气降压、加速、位能及动能增加进而促进其解吸増渗的机制；③ 归纳了超声振动破岩装置及流程，阐述了超声振动破碎硬岩的进展，揭示了超声振动产生的机械振动效应与热效应作用下疲劳损伤、微裂纹亚临界扩展、矿物颗粒不均匀热膨胀或矿物相变、岩石物理力学特性劣化导致硬岩破碎的内在机理；④ 针对超声波发生器、换能器及超声振动在矿山致裂煤岩体中的局限度，对未来超声振动致裂煤岩体在现场高效应用的研究重点提出了4点建议：高性能防爆型超声波发生器和换能器的研发，超声振动促解増渗机理的深入分析及管线技术框架设计，多功能及多场耦合室内超声振动致裂煤岩体设备研制与试验，井下抗干扰超声振动设备的研发应用。
教授
博士生导师
王旭锋，男，河南郏县人，工学博士，教授，博士生导师，国家重点基础研究发展计划、国家重点研发计划项目骨干，山西省揭榜挂帅重点研发项目课题负责人，江苏省“青蓝工程”科技创新团队学术骨干，江苏省“六大人才高峰”高层次人才、江苏省“333人才培养工程”中青年科学技术带头人，《煤炭科学技术》青年编委、《国际矿业青年科学家论坛》学术委员会委员、山西省煤炭学会千人智库高级专家。主持/完成国家自然科学基金项目4项，主持或参加企业委托科研创新项目30余项，获省部级科技进步奖10余项，出版专著5部，发表高水平学术论文50余篇，获授权发明专利30余项。
以煤炭资源绿色高效开采为主线，结合煤系地层特点及其采动力学效应，围绕煤炭大规模生产中巷道高效破岩快速掘进与围岩控制、特殊赋存煤层安全绿色高效开采等关键环节的“卡脖子”问题开展了系统攻关与工程实践。（1）将超声波技术引入到岩石破碎当中，提出通过超声振动激励促进岩石裂隙扩展、降低截割难度，并与机械冲击共同作用提高破岩效率的新思路，并试验验证了该方法的优越性。（2）揭示并证实了西北冲沟发育矿区浅埋煤层采动坡体的活动方式及其对工作面矿压的影响机理，提出了以支架支护阻力计算为核心的采动坡体敏感性分类控制技术与工艺。（3）研发实施了大断面巷道聚能爆破快速掘进、关键部位强化耦合支护等技术，提出了基于“一巷多用”的煤层群开采工作面布置新模式，集中破解了煤层群安全高效开采技术难题。
王旭锋，牛志军，张 磊，等. 超声振动在矿山煤岩致裂中的研究进展与展望[J]. 煤炭科学技术，2024，52（1）：232−243.
WANG Xufeng，NIU Zhijun，ZHANG Lei，et al. Research progress and prospects of ultrasonic vibration in coal rock fracturing[J]. Coal Science and Technology，2024，52（1）：232−243.
END 责任编辑：常 琛
整 理：冯春晖
责任编辑：常 琛
整 理：冯春晖
