科技人物
在千米深井的幽暗巷道中，顶板破碎、围岩变形的警报时刻牵动着采煤人的心弦。2024年5月，随着中国煤科开采研究院科创中心新材料研究所成立，一项突破性技术——强黏结亲煤型复合注浆材料，正以每年服务40余座煤矿的速度，重塑深部开采的安全防线。这支平均年龄35岁的科研团队的带头人——科创中心项目经理李嘉峰，用3年时间交出了一份“从实验室到矿井”的硬核答卷。
李嘉峰
从实验室到矿井
2017年，在郑州大学材料科学与工程学院的一次实验室参观活动中，申长雨院士主导的航天防护材料项目为李嘉峰打开了新世界的大门。他没想到——神舟飞船面罩等“大国重器”竟源自校园实验室。这份触动推动他不断深耕材料科学的专业细分领域，向纵深发展。7年后，当煤矿深部开采千米深井中的注浆材料突破黏结强度极限时，李嘉峰仍清晰记得那个改变人生轨迹的午后和那份让他栽种下科研种子的震撼。
在郑州大学材料科学与工程学院经历4年本科生涯后，李嘉峰以优异的专业成绩叩开四川大学高分子材料加工全国重点实验室的大门。在导师带领下，他开启产学研融合探索。李嘉峰介绍，研究生期间的一个横向课题，是他科研观形成的关键节点：“面对企业提出的‘可降解高分子材料的结晶控制’难题，我们反复实验，最终解决了难题。”
这段经历重塑了李嘉峰的科研坐标系。硕士毕业前夕，当同窗纷纷进入外企研发中心时，他却选择继续深耕。在复旦大学材料科学系的实验室，李嘉峰说他的科研视野从宏观加工转向微观合成，导师范仲勇教授的科研精神则更为深远地影响着他。
2022年春，带着9篇第一作者《科学引文索引》（SCI）论文成果入职开采研究院的李嘉峰，在煤矿迎来“入职礼”——连续12小时井下跟班作业。
“下井时，高温的井下环境给我上了‘入职第一课’。”李嘉峰回忆，当他目睹千米深井中因围岩变形导致支护失效，传统注浆材料在煤体表面遭遇“注不进、黏不住”的困境时，更加坚定了“材料必须从实验室走到巷道”的决心。潮湿闷热的巷道里，老师傅指着破碎的注浆点叹息：“这材料就像饺子馅，看着饱满一动就散。”此情此景刺激他重新校准科研方向，将博士期间的前沿合成技术“降维”应用于煤矿场景。
3年间，李嘉峰带领团队夜以继日地做组分试验，终于取得亲煤型注浆材料的重要研发成果。那些曾在生物材料中应用的核壳结构技术，经创新改造后化作pH响应型调节剂，使井下注浆材料的性能大幅提升。如今，他主持建设的材料研发实验室，已成为连接高校基础研究与矿山工程应用的转化枢纽。
除了做实验室与矿山的联结者，“办公室在路上”也是李嘉峰的真实写照。入职首年出差260天、次年突破300天的纪录，都印证着他“把论文写在煤巷中”的执着，以及用脚步丈量深井的决心。
构建创新生态
“在我国已探明煤炭资源储量中，埋深1000米以浅的煤炭资源量占比为19.97%，埋深1000～2000米为21.08%，而埋深2000～4000米的煤炭资源占比则高达58.95%，深部开采是保障能源安全的必然选择。”李嘉峰在阐述其科研方向时着重强调。
李嘉峰在王洼煤矿
近年来，李嘉峰主持国家自然科学青年基金1项、国家重点研发计划子课题两项、中国煤科面上项目1项、开采研究院面上项目1项，参与国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目13项……这些研究经历不仅锻造其专业素养，更构建起完整的科研方法论体系。基于扎实的工程实践，他系统揭示了巷道围岩控制技术和注浆材料-煤岩界面作用机理，相关成果在20余篇学术论文中得以体现，其中以第一作者发表的9篇SCI论文，还包含多篇行业顶刊论文，为深部开采理论研究提供了新视角。此外，他在技术创新层面构建起立体化知识产权网络，累计申请发明专利40余项，授权15项，形成具有自主知识产权的技术防护体系。
尤为值得一提的是，李嘉峰团队在深部开采的围岩控制这一世界级难题方面的研究取得了重要突破。这个项目还要从2017年说起——当时，开采研究院牵头承担、康红普院士负责的国家重点研发计划“煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术”，经过4年的全面实施，项目创新开发出巷道围岩支护-改性-卸压“三位一体”协同控制技术，实现高预应力、高强度、高冲击韧性锚杆主动支护，高压劈裂注浆主动改性及水力压裂主动卸压“三主动”协同作用，解决了千米深井软岩巷道围岩控制难题。但是在注浆材料上遇到了一些亟待解决的问题。于是，李嘉峰和团队受命在国家重点研发计划“煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术”研究成果基础上，自主研发一种施工工艺和设备要求简单，适用于深部大变形煤巷的强黏结亲煤型纳米改性无机有机复合单液新型注浆材料。
“传统无机注浆材料因粒径大、与疏水煤体黏结弱，难以应对0.2毫米以下的微裂隙；有机材料虽黏结性强，却存在污染和老化缺陷。”李嘉峰介绍，面对这些问题，在康红普院士指导下，他和团队从分子界面入手，开辟出3条创新路径，最终攻克了煤岩界面浸润性差的技术难关。
“在材料的合成与制备方面，我们前期已经进行大量的研究，取得了丰富的研究成果。我们所掌握的分子链端基活化技术，可以克服通常大分子聚合到一定阶段反应活性弱、链生长缓慢、分子量不高的问题。从前期共聚物的合成实验结果来看，完成数均分子量30万以上嵌段共聚物的目标完全可行。同时，前期我们在合成材料的一系列实验中积累了大量分子结构设计、催化体系、合成条件及工艺等方面的实施经验、研究成果、理论基础，实验证明这一合成的思路和路线高效、可行，反应工艺成熟、稳定，预期产物的结构和性能达标、可控，具有可靠的理论和技术可行性。”李嘉峰介绍。
2023年，亲煤型注浆材料作为康红普院士提出的深井巷道“支护-改性-卸压”三位一体协同控制技术体系的一部分，成果对解决破碎煤巷变形难题具有重要意义。
向地球深部进军
“最初两年，实验室只有我一人，从采购、实验到设备调试全流程包办。”李嘉峰回忆，为验证材料井下适应性，在很多矿井与工人同吃同住调试注浆参数，是他的工作常态。
随着2024年新材料研究所成立，队伍得以扩展，形成“基础研究-技术开发-工程验证”的全链条创新平台，并在固废研究和双碳方面持续发力。
科研探索与团队建设始终相辅相成。作为团队负责人，李嘉峰注重培育协同创新的科研生态，先后获得第十届中国科协“青年人才托举工程”、第三届全国煤炭青年五四奖章集体等荣誉。这种集体攻关模式，为攻克深部开采技术难题提供了坚实的人才保障。
面向“十五五”期间深部开采的技术需求，李嘉峰绘制出层次分明的技术路线图：在深化“支护-改性-卸压”三位一体技术体系基础上，重点突破注浆改性量化评价体系，建立围岩控制效果动态预测模型。与此同时，他着眼资源综合利用，将煤基固废高值化利用作为重点方向，着力开发功能性建筑材料、储能介质等新产品，计划通过3年攻关建成20万吨级固废处置示范工程。为开阔科研视野，他积极布局国际学术交流，拟携创新成果亮相国际采矿岩层控制会议，并围绕井下传感材料开展跨国联合研究。
在中国煤科开采研究院“新材料+”战略指引下，科研团队正实现多领域突破。当前已启动富勒烯和共价有机框架改性注浆材料的实验室验证，同步布局矿用柔性传感、自修复支护材料等前沿领域。这些创新尝试不仅延伸了传统采矿技术的边界，更为构建智能化开采体系奠定材料基础。
“把论文写在煤壁上，让技术长在岩层里。”这句科研箴言始终指引着李嘉峰的学术轨迹。随着深地开发战略的深入推进，他的团队正朝着智能支护材料研发、数字孪生控制系统构建等新目标挺进。通过持续的技术创新，这支科研劲旅正在中国能源安全防线上筑起坚实的科技堡垒，为深部资源开发提供源源不断的技术支撑。
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