矿灯刺破数百米井下幽深巷道，锚杆、岩层裂隙在光束下清晰铺展。潮湿闷热、粉尘弥漫的工作面里，一身藏蓝工装、头戴安全帽的张盼栋俯身操作检测仪器，身后团队同步记录围岩数据、比对支护破损状况。从本科求学至博士攻坚，近十年来持续深耕矿山压力与岩层控制领域，中国矿业大学(北京)青年科研者张盼栋始终笃信：真正的科研难题藏在地层深处，有价值的学术论文，要一字一句写在矿井之下。

求学寻道：依托学科沃土，锚定矿山攻坚初心

2016年，张盼栋考入中国矿业大学(北京)采矿工程专业攻读本科。求学期间他深刻认识到，煤炭是保障我国能源安全的基石，巷道围岩失稳、顶板垮落等灾害始终阻碍煤矿安全高效开采。地下岩体构造隐秘、应力状态动态多变，复杂的岩层演化机理，令他倾心投身矿山压力与岩层控制研究。

2020至2023年，他于贵州大学深造硕士。当地矿区软岩、斜煤与复合顶板交织的恶劣地质环境让他豁然领悟，理论模型仅是科研起点，真正的工程难题蕴藏于井下复杂地层与动态应力场内。三年一线实地历练，让他笃定科研扎根工程现场的治学理念。

2023年9月，张盼栋重回中国矿大(北京)攻读采矿工程博士，聚焦复合岩层锚固增效、矿压灾害防控研究。学校顶尖学科平台、完善的实验设备为其系统攻关保驾护航，加之深耕矿山安全领域的导师悉心指引，他始终谨记教诲，跳出纸面仿真，深入矿井现场、求教一线从业者，立足实际工况深耕科研。

依托导师牵头课题组，张盼栋主持校级博士拔尖创新培育基金，深度参与多项国家自然科学基金重点项目、贵州科技支撑项目，以及柠条塔、张家峁等十余座煤矿校企攻关课题。他全程跟进现场勘查、试验测试、理论分析，协同团队完成室内试验、数值模拟与现场验证。

长期产学研攻关之下，他收获丰硕学术成果：发表SCI论文8篇、EI领军期刊3篇、中文核心1篇，授权发明专利、实用新型专利各2项，登记软件著作权2项。参与研发的两项技术分别斩获2024中国煤炭工业科学技术二等奖、2025应急管理科技创新二等奖。他始终认为，各项成果离不开平台扶持、导师指引与团队协力，是集体共同耕耘的收获。

张盼栋与项目团队在煤矿井下开展围岩及支护状态现场检测

井下破题：走遍各大矿区，在一线捕捉真实隐患

纸上得来终觉浅，井下岩层见真知。为破解“支护设计承载力充足，却频繁出现顶板失稳、锚索断裂”的行业共性难题，张盼栋跟随团队奔赴全国多座矿井，在潮湿昏暗的巷道中寻找破局线索。

在陕西张家峁煤矿，团队依托钻机钻进参数研判岩层特征，力求将锚杆钻孔打造为顶板探测窗口;面对井下信号干扰难题，他反复校准参数，搭建出依靠钻孔信号识别地质隐患的技术手段。

在贵州土城矿负责锚杆无损检测时，井下高湿、强噪环境干扰检测精度，他多次调试校正设备，真切体会到技术落地必须贴合井下复杂工况。

在河北单侯煤矿开展地应力与矿压监测后，团队探明复合顶板多层叠置的结构特征，发现部分锚杆外观完好，围岩内部却已产生裂隙、界面脱黏等隐蔽损伤。

一系列井下实测现象，推动团队转变研究思路：不再单纯追求提升锚杆支护材料强度，转而聚焦锚固区岩层损伤演化规律，深挖围岩与支护构件的匹配作用关系。针对单侯矿软弱层优先破损难题，团队创新提出复合岩层扩孔增效锚固技术，通过扩大软弱岩层段锚固体直径，提升锚固嵌固作用，现场拉拔试验证明，该技术可显著提升锚杆承载能力。

在陕西禾草沟煤矿，一类特殊灾害现象引起团队重视：巷道整体形变幅度很小，高强锚索却突发脆性断裂，锁具与托盘弹射掉落。传统静载理论无法解释这种“小幅变形、剧烈动力破坏”的反常问题。张盼栋协同团队开展钻孔窥视与岩芯取样，厘清矿区强弱相间的复合顶板构造，提炼出“跃透—碎胀—压弯—释能”全新致灾机理。团队配套应用大延伸率吸能锚索优化支护，试验段再未发生锚索破断事故。

内蒙古李家壕煤矿浅埋砂质泥岩顶板力学性能波动极大，超半数岩样抗压强度低于10MPa，受采动扰动后薄弱区域塑性区急速扩张、顶板变形加剧。团队据此揭示围岩强度临界效应：岩体参数一旦落入敏感区间，小幅强度下降便会让塑性区成倍扩大。针对传统超前支护承载力不足、移架作业反复扰动软岩顶板的短板，团队提出无扰动原位加载支护思路，研制折叠门架式超前支护设备，分段铰接顶梁适配凹凸不平的顶板，大幅降低移架对围岩的干扰。

每一次下井、每一组监测数据、每一轮现场试验，都离不开团队成员并肩作战。井下作业耗时久、环境艰苦，大家轮流下井、分工记录，遇到技术瓶颈便集体研讨、交叉验证，依托课题组多年积累的矿井数据库、自研检测装备，大幅缩短技术迭代周期。

理论拓新：层层递进，探索围岩灾害防控新路径

依托海量井下实测数据与室内力学试验，张盼栋跟随团队逐层突破传统支护理论局限，逐步形成从破裂机理、变形协调、能量匹配到应力路径调控的研究链条。

(一)揭示复合岩层分时分区破裂机理

复合顶板软硬岩层强度、刚度差异显著，裂隙不会同步发育，而是沿浅部软弱层、层间界面优先扩展，深部硬岩破损滞后，呈现“时间不同步、空间分区破坏”特征。这一结论突破了沿锚固长度均匀强化的传统认识，表明复合岩层支护应更加重视不同层位的差异化加固。在满足整体锚固要求的基础上，可优先强化破坏风险较高的软弱层段和关键界面。

针对采动造成锚固区初始损伤，团队开展多组锚固体拉拔试验，结合声发射监测追踪微裂纹演化，证实锚索断裂是损伤长期累积的结果，为井下受损锚杆精准补强提供理论依据。

(二)构建“长度—强度—变形”三准则支护设计体系

行业长期存在一个难题：支护构件承载力远超岩体自重，巷道仍频发支护断裂。团队提出“静载失配”核心认知：支护静态承载力达标，但延伸变形能力不足以适配围岩持续碎胀位移，最终发生拉断。

在此基础上，团队在传统长度、强度设计准则之外，新增变形协调准则，形成三位一体支护设计方法，同时配套临界支护强度、刚柔双路径优化方案：围岩变形可控时采用刚性强化手段，变形边际效益衰减后，改用高延伸、吸能让压支护，避免盲目加大支护强度。

(三)延伸至能量匹配与应力路径全域调控

禾草沟矿锚索动力断裂难题，让研究边界从“变形协调”拓展到“能量匹配”。团队通过深梁理论定量计算岩梁储能与锚索吸能需求，明确传统支护存在“吸能赤字”，对于此类具有明显能量释放特征的复合顶板，应通过高延伸率、吸能让压支护构件吸收和耗散围岩释放的能量，降低锚索动力破断风险。

此外，团队创新构建围岩破坏SRP全域相图，用主应力组合划分稳定区域与突变敏感区域，提出“广义应力导航”防控思路：通过卸压、支护、围岩调控主动改变应力演化路径，从源头避开围岩突变失稳区间。分时破裂机理、变形协调理论、应力相图调控三者联动，初步形成围岩灾害识别、机理分析与支护优化相衔接的研究思路。

初心如磐：矿井深处书写新时代青年科研答卷

一次次往返于实验室与数百米深的矿井巷道，有人问张盼栋，为何甘愿扎根艰苦矿区、坚持把研究做在生产一线。他以一句话自勉：“我与我周旋久。做一件事容易，一直坚持做一件事才是难得。”

在他眼中，科研的坚持不是机械重复试验，而是在一次次井下勘查、理论推演中无限逼近工程本质。地质条件持续变化，新的支护难题不断涌现，唯有长期深耕同一领域，才能从零散现场隐患中提炼共性规律，产出真正能守护矿工安全的实用技术。

谈及一路成长，张盼栋心中满含感恩。他坦言，自己能毫无顾虑奔赴各大矿区、开展系统性科研攻关，离不开中国矿业大学(北京)优质的采矿学科平台：完善的科研仪器、充足的国家级科研项目、博士拔尖人才培育专项，为室内试验与现场工业验证提供坚实保障;更庆幸遇到心怀矿山安全使命的导师，导师始终坚持产学研结合的育人理念，言传身教带领团队扎根一线，为他拨开理论与工程脱节的迷雾。同时，课题组团结务实的科研氛围是前行底气，团队成员一同克服井下粉尘、潮湿、长时间作业的艰苦，集思广益攻克各类技术卡点;各合作煤矿的一线工程师、矿工师傅也毫无保留分享实操经验，为研究提供最鲜活的现场素材。

“论文、专利、奖项从来不是科研的终点。”张盼栋说，真正有价值的研究线索，藏在破碎岩芯、异常钻进信号、突变矿压数据里。青年科研工作者不能困在实验室的象牙塔里，要主动走进矿井、贴近生产;从现场提炼科学问题，回到实验室剖析内在机理，再将新技术、新装备放回工作面检验成效，形成闭环科研路径。

从张家峁随钻地质探测，到单侯矿复合锚固优化;从禾草沟吸能支护防控动力灾害，到李家壕超前支护装备落地，张盼栋与团队始终遵循“现场发现问题—理论揭示机理—技术解决难题—工程检验效果”的研究逻辑。

对这名矿大青年博士研究生而言，“把论文写在矿井下”从来不是一句口号，是日复一日躬身井下的实际行动。巷道深处的矿灯、岩层间的裂隙、仪器跳动的数据，都是他科研论文里鲜活的文字。依托学校、导师、团队搭建的成长平台，他将继续扎根矿山一线，以青年科研力量筑牢煤矿安全生产防线，为国家能源高质量发展贡献采矿人的光与热。(文/丁旭)

张盼栋与项目团队在煤矿井下开展围岩及支护状态现场检测

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