創新點
（1）從鏈式失穩的源頭出發，提出了遺留煤柱群的最弱失穩致災模式，界定了遺留煤柱群體系中關鍵柱的基本概念。
（2）分析了關鍵柱的主要特征，研發了關鍵柱判別的技術方法與流程，確定了關鍵柱判別時需遵循的四大原則。（3）構建了“遺留煤柱群-覆巖”耦合承載體系的多跨連續梁力學模型，研究了關鍵柱局部失穩引發的載荷響應特征，揭示了關鍵柱局部失穩誘發遺留煤柱群鏈式失穩的機理，初步形成了遺留煤柱群鏈式失穩的關鍵柱理論，并對其潛在的應用范圍與領域進行了展望。
作者簡介
馮國瑞，男，1976年7月生，山西陽城人，博士，教授，博士生導師，國家杰出青年科學基金獲得者、國家優秀青年科學基金獲得者、國家“萬人計劃”科技創新領軍人才，太原理工大學黨委常委、副校長。先后主持國家基金聯合基金重點項目等國家級科研項目7項、山西省重大專項等省部級和企業委托科研項目20余項，出版著作6部，發表SCI、EI收錄論文100余篇，授權國家發明專利50余項，獲山西省技術發明一等獎、中國煤炭工業科學技術一等獎、中國職業安全健康協會科技進步一等獎、中國專利優秀獎、山西省教學成果特等獎等省部級一等以上科研教學成果獎7項、二等獎多項，曾獲得國家有突出貢獻中青年專家、國家百千萬人才工程人選、國務院特殊津貼專家、科技部中青年科技創新領軍人才、教育部新世紀優秀人才、全國煤炭教學名師和山西省勞動模范等榮譽稱號。
研究方向
難采煤炭資源安全綠色開采與災害防控
主要成果
發現了遺煤開采的面接觸塊體梁、擾動塊體梁、上控制層-下承載層等巖體結構，揭示了失穩臨界條件與機理，提出了基于巖體結構的遺煤開采可行性的定量判定方法，構建了遺留煤柱群鏈式失穩的關鍵柱理論；提出了固廢資源化結構充填巖層控制的思路與方法，研發了結構充填開采技術，構建了結構充填開采“材料開發-性能優化-效果監測”基礎理論與技術體系；研究了殘采區瓦斯儲集空間的分布形態與演化機制，構建了相應的空間模型，揭示了瓦斯儲集空間的發育特性，分析了破碎煤巖體中瓦斯的滲流特性，探究了瓦斯的富集規律，構建了遺煤開采瓦斯地面協同高效抽采的技術體系。
摘 要
遺留煤柱群鏈式失穩會引發覆巖垮落、地表塌陷、動載礦壓、瓦斯外逸或水體下泄等災害。揭示遺留煤柱群鏈式失穩的核心機理是精準防控的基本前提。從鏈式失穩的源頭出發,提出了遺留煤柱群的最弱失穩致災模式,界定了關鍵柱的基本概念,分析了關鍵柱的主要特征,研發了關鍵柱判別的技術方法,揭示了關鍵柱局部失穩的誘災機理,形成了遺留煤柱群鏈式失穩的關鍵柱理論,并對其潛在的應用范圍與領域進行了展望。研究結果表明:
（1）遺留煤柱內在物理力學性質和外在環境因素等的差異性,導致采場遺留煤柱群呈現出最弱失穩致災模式———遺留煤柱群體系中任一失穩致災模式發生時,最弱失穩致災模式必然已經發生,即遺留煤柱群體系發生鏈式失穩時,穩定性最弱的遺留煤柱必然發生了失穩。
（2）關鍵柱是指采空區中最先可能發生局部失穩的遺留煤柱;“ 關鍵柱” 之所以“ 關鍵” ,是因為唯有采空區“ 關鍵柱” 發生局部失穩,鄰近區域穩定性稍強的遺留煤柱的失穩破壞才可能被活化,采場遺留煤柱群的鏈式失穩也才可能發生。
（3）安全系數最小的遺留煤柱可以判別為煤柱群體系中的“ 關鍵柱” ,在進行關鍵柱判別的時候需要遵循區域性、相對性、動態性和復合性等四大原則。
（4）關鍵柱局部失穩的誘災機理體現在:關鍵柱載荷的逐漸減小使得最鄰近遺留煤柱承擔的載荷線性增大,即關鍵柱的局部失穩會引發覆巖載荷向最鄰近的遺留煤柱中轉移與擴散,導致進一步的失穩破壞,并最終可能引發遺留煤柱群體系的“ 多米諾” 鏈式失穩與破壞。
（5）關鍵柱理論不僅可以應用于柱采區鄰近煤層開采、強礦壓控制、煤柱留設、充填開采、瓦斯抽采和水害防治等技術領域,還能推廣應用于非煤礦山資源開采礦柱群的失穩防控等領域。遺留煤柱群鏈式失穩關鍵柱理論的提出有望促進我國煤炭資源綠色開采理論與技術的發展。
部分圖片
遺留煤柱群失穩引發的地表塌陷
復合采空區遺留群柱-覆巖結構體系示意
上位“遺留群柱-覆巖”承載體系的超靜定力學模型
上位“遺留群柱-覆巖”承載體系的靜定力學模型
下位“遺留群柱-覆巖”承載體系的超靜定力學模型
下位“遺留群柱-覆巖”承載體系的靜定力學模型
上位“遺留群柱-覆巖”承載體系的簡化力學模型
上位結構模型的彎矩
下位“遺留群柱-覆巖”承載體系的簡化力學模型
下位結構模型的彎矩
馮國瑞教授相關成果1.馮國瑞,白錦文,史旭東,等. 遺留煤柱群鏈式失穩的關鍵柱理論及其應用展望[J]. 煤炭學報,2021,46(1):164-179.2.馮國瑞,張玉江,戚庭野,等.中國遺煤開采現狀及研究進展[J].煤炭學報,2020,45(1):151-159.3.馮國瑞,白錦文,楊文博,等.復合采動損傷對層間隔水控制層穩定性的影響[J].煤炭學報,2019,44(3):777-785.4.馮國瑞,杜獻杰,郭育霞,等.結構充填開采基礎理論與地下空間利用構想[J].煤炭學報,2019,44(1):74-84.
來源：煤炭學報
