行动新世纪先辈制作的标记性身手，3D打印技术现已被普通操纵于物业和人们生活中，网罗但不限于资产睡觉、筑筑工程、航空航天、诊疗家产等畛域。而在矿业工程领域，3D打印技术具有不受样子和尺寸把持的优势，在范例试件和实际工程之间不妨起到桥梁功用，是以在岩体力学边界具有通俗运用前景。

　　山东科技大学能源与矿业工程学院蒋力帅教授，动作新一代青年科研人员，首要从事巷道围岩驾驭、矿山岩体力学、矿山压力与岩层控制等方针的咨询义务。频年来，我们将先辈的3D打印技术使用于岩体力学和矿业局限，赢得了一系列宏大改进科研成绩，为我们国的矿业事迹的未来供给了新的进展想途。

　　作为援助我们国人民经济的主体能源，煤炭被称为“财产的粮食”，是经济巩固起色和国家平安的重要接济和确保。遵守中原工程院《中原煤炭明净高效可延续筑造欺诳政策咨询》，全部人们国预测的煤炭资源总量约5．57万亿吨，此中埋藏深度大于1000米的约占53％，大于600米的约占73％。随着煤炭资源的不绝开掘，浅部资源日益干枯，深部发掘正慢慢成为所有人国煤炭资源修设的常态。

　　2007年，蒋力帅考入山东科技大学策画机科学与本事专业，大学工夫受到煤炭行业“黄金十年”和学宫“因煤而生、因煤而兴”的作用，对“行使规划机为器材，执掌煤炭行业科技贫窭”闪现了欢乐。2011年，本科卒业后，蒋力帅考入了华夏矿业大学（北京）攻读采矿工程研商生，今后硕博连读，勉力参与矿山岩体力学、巷路围岩把握的科学商量中。

　　2014年，为了战役国际前沿的前辈技术，蒋力帅前去国际顶尖高校加拿大麦吉尔大学留学深造，在此年华，你们全身心到场演习和探究中，并频仍在国内外顶级学术刊物发表科研造诣，取得了中国岩石力学与工程学会卓绝博士学位论文奖。2016年6月，蒋力帅加入山东科技大学从教从研，我们齐集本身在策画机与采矿畛域的常识来历，采用“目标递进、圭表升级、技巧协调、学科交错”的研究思路，围绕工程岩体碎裂劣化机制与仿效本事、深部巷路摧毁致灾机理与统制本事等目的开展磋议。

　　住手暂时，蒋力帅用心主办国家自然科学基金面上项目等国家级课题3项、山东省自然科学基金优青项目等省部级纵向课题7项、动作商酌骨干参加国家重心研发盘算2项。宣告高程度学术论文67篇，个中SCI检索48篇，9篇当选ESI 热点／高被引论文；首位出版专著2部；并获华夏岩石力学与工程学会科学技能一等奖、中原煤炭资产协会科学技术二等奖等褒奖10项；2019年录取中原科协“青年人才托举工程”，2022年赢得华夏煤炭青年科技奖、泰山学者青年大师称呼。

　　从2020年劈头，蒋力帅率领团队初创性的接受砂型3D打印技术磋商零乱裂隙岩体力知识题。我们介绍叙：“岩石流程亿万年的地质演变和频仍复杂的结构动作，内中含有例外阶次的随机分散的微观孔隙和裂纹，岩体所具有的这些欠缺会直接作用其变形、强度、渗流等特色，并直接关联到岩体工程中的褂讪性。所以岩体的力学手脚特质平昔是国内外学术界和工程界眷注的热点问题，对付资源发现愚弄、工程设置安然、灾害注意等都具有重要意旨。”

　　蒋力帅呈现，深部巷道在“多裂隙、高应力、强扰动”的多重效用下，围岩动态侵害侵犯机制、失稳致灾机理、担任反响与身手等庞大主要科常识题，仍有待好久磋议，其中裂隙岩体力学实践生存防御要“卡脖子”标题：现场工程中的围岩内里节理裂隙卓殊紊乱，受试样制备身手的职掌，在举办室内实习时难以制备出分裂性小、内部具有繁芜裂隙的试样，从而使得践诺了结很难无误反映和运用于工程中，进而很难针对霄壤之别的地下工程给出科学合理的围岩牢固性判辨。

　　是以，奈何高效、详明、可一再地制备与岩体力学特征与构造特质符闭试样，是突破古板岩体力学实习瓶颈的主要。连年来快速进展的3D打印技艺，在制作措施上具有昭彰优势，有助于治理岩石推行所面临的问题，如：3D打印身手能便当迅速的制造出洪量无缺相仿的试样，拘束了岩石执行屡屡性低的标题；3D打印技术共同CT扫描或许重构岩体的内部机关，使得岩体里面裂隙或孔隙汇集的筹议越发直观化；3D打印技艺还也许阐述其脾性化支配的益处，筑造出传支配样技巧所不能创造出的试样。既保障了打印试样尺寸、精度、质料、功效的宛如，又保障了实施经过的可屡次性和实践完毕的真实性，为裂隙岩体实习思量提供了关键本事与手法。

　　此刻，国内外学者已起头将3D打印技艺利用于岩石力学实习范围的模具筑造、试样制备、模型打印等界限，只是3D打印材料能否普通用作类岩石（体）原料，蒋力帅课题组感应需符合以下特性：（1）物性相近：是否具有与天然岩石适当或附近的物理力学特性是其用作类岩石质料的严重要求；（2）强度可控：矿山开采中围岩岩性判然不同，强度差距显然，须要了结对试样力学特色的可控，进而针对不同的方向岩石能够制备与其力学特点符关的类岩石试样；（3）构造适宜：领受3D打印制备类岩石试样的根基方向是制造符合原岩内中裂隙、孔洞等缺点机闭的岩体试样，若何遵守现场实践裂隙空间特征制备裂隙岩体试件，是起色合联裂隙岩体力学探究的紧要标题。

　　针对前述问题，蒋力帅指导团队曾经获得了改进性的阶段成果：我率先提出了高强度砂型3D打印类岩石试样制备技巧，区别从砂粉典型、成型参数、后处分工艺三个方面起头，透露了成型原料、参数和后办理对成型试样力学特征的效率机制，博得了闭理表征并因袭煤岩力学特点的成型参数和过程工艺，将打印成型的典型试样单轴抗压强度提高为通例砂型打印试样强度的5－8倍，成功制造出了较好反映煤、泥岩等虚弱岩性的试件，为进一步研商实用煤系地层的加紧复合砂型3D打印质料和参数提供了有力来源，破解了原岩切割／浇建法难以制备复杂裂隙试样的贫穷，为裂隙岩体力学试验供给了创新伎俩。

　　蒋力帅显露，展望3D打印技能在岩体力学和矿业范围的利用，仍旧生存许多贫乏和唆使，如：3D打印材料种类孔多，但可用于岩体力学实习商酌中的应用相对有限，且在仿制自然界芜乱各种的岩石质料特质时生计一定的局限性，我们日还必要设备更多的打印质料，进一步接头材料的加工、机关和效用之间的关系，知晓资料的优势和限度性，供应类型的楷模；打印精度还需进一步提高，况且印刷精度和印刷速度之间生计着厉重的冲破，在不提升印刷疾度的要求下提升印刷精度是遑急须要照料的问题；另外，还需进一步商议打印层厚、打印原料的粒径大小、粘结剂饱和度、打印成型角度等会对打印试样的力学功效闪现如何的影响。

　　最终，现在制备的含欠缺试样多为简单、正经、平均的裂隙，尚未阐明3D打印身手在制备芜乱裂隙及复兴天然岩体知道结构方面的优势。这些坚苦和挑衅勉励着蒋力帅一直奋进、开采改进，明天，全部人将指导团队巩固对纷乱天然岩体的计划劳动，助力所有人国矿产暴露稀奇向着绿色、安好、智能化进展。（文／王超）