在常人眼中，堅硬的巖石代表著亙古不變。但在山東省“泰山學者”青年專家、露天煤礦災害防治與生態保護全國重點實驗室（山東科技大學）副主任蔣力帥眼中，億萬年的巖層卻是充滿隨機裂隙、亟待“復制”與“破解”的密碼。
33歲便晉升教授的蔣力帥手握3D打印的“金鑰匙”，帶領團隊突破傳統，在國際上率先精準打印出“以假亂真”的類巖材料，讓地下千米巷道圍巖的穩定性研究從此有了可重復試驗的“替身”，解決了長期困擾巖石力學界的“卡脖子”難題，為我國礦山安全開采提供了關鍵支撐。
今年5月，這項技術被中國煤炭工業協會鑒定為“國際領先”水平。今年8月，團隊最新成果“高力學相似性3D打印類煤巖材料研發與成型技術研究進展”發表在《煤炭學報》。
蔣力帥（左三）與國際專家交流
跨界而行：用計算機代碼敲出井下巖層密碼
推開蔣力帥團隊辦公室的大門，若不是他提前站起來，在一眾學生中，很難找出哪個是他，這位1989年出生的教授看起來和他身邊的學生們一樣年輕。但正是他，用計算機代碼解開了千米井下巖層的奧秘，完成了一場精彩的學術跨界。
時間回到2007年，當蔣力帥考入山東科技大學計算機專業時，眼前的未來還由代碼和算法構成。然而母校“因煤而生，因煤而興”的氛圍，讓他萌生了一個大膽的想法：用計算機技術破解煤礦行業的難題。這個跨界的好奇心，驅使他從大三起就跑去旁聽采礦工程的專業課，在筆記本上寫滿了從編程邏輯到巖層模型的思考。這份獨特的積累，為他日后精彩的"學術跨界"埋下了伏筆。
憑借出色的能力，他順利考取中國礦業大學（北京）采礦工程研究生，完成了從"虛擬世界"到"地下巖層"的第一次跨越。2013年，在"海外名師"課堂上，加拿大麥吉爾大學教授Hani Mitri的講座讓他心潮澎湃。2014年，他如愿飛赴麥吉爾大學深造。
麥吉爾有著全球頂尖的礦業學科，兩年間，他心無旁騖地汲取養分，成果頻出。也正是在這里，他首次接觸到3D打印技術在巖體力學中的應用。一個創新的火花被點燃："如果能用它精準復制裂隙縱橫的巖體，豈不是能破解傳統試驗的瓶頸？"
2016年，蔣力帥學成歸來回到山東科技大學執教。研究中，他敏銳發現了一個困擾學界的難題：巖體結構復雜多變，在實驗室內極難復現。這時，在麥吉爾種下的那顆種子開始破土而出。
2020年，他帶領團隊開創性地將砂型3D打印技術應用于復雜裂隙巖體的力學研究，用最前沿的制造技術，揭開地下巖層最古老的秘密。
蔣力帥在作報告
技術突破：用3D打印“復刻”裂隙縱橫的巖體密碼
深部礦井圍巖動力響應與災害防治是礦山災害領域亟待解決的關鍵問題，而巖石力學研究尤為關鍵。
長期以來，巖石力學研究面臨一個巨大瓶頸：天然巖體內部結構復雜多變，傳統試驗方法難以制備出重復性好、又能真實反映裂隙網絡的試樣。
“這就好比醫生要做手術，卻沒有準確的病灶模型。”蔣力帥形象地比喻。特別是隨著我國礦產資源開發走向深部，巷道圍巖控制研究需要跨越從毫米級裂隙到千米級采場的多尺度挑戰，傳統方法已難以滿足精準研究的需要。
面對這一“卡脖子”難題，蔣力帥敏銳地抓住了3D打印技術這一突破口。
“它的優勢太明顯了——可以批量制作完全一致的復雜試樣，完美解決試驗重復性問題；結合CT掃描技術，能夠精準‘復刻’真實巖體的內部結構；還能實現個性化定制，制作出傳統方法根本做不出來的復雜構型。”
然而，從理念到實踐的道路并不平坦。最大的挑戰在于材料——既要成型精度高，又要力學性能與真實巖體高度相似。蔣力帥帶領團隊經過五年攻關，終于研發出一種革命性的砂型3D打印類煤巖復合材料，將打印試樣的最高強度提升至66.5兆帕，比原有技術提高了6-9倍。
這一突破意味著團隊成功實現了“高裂隙精度”和“高力學相似”的統一，為巖石力學試驗提供了全新的技術路徑。更重要的是，團隊還研發了分離式裂隙圍巖巷道物理模型的制備方法，搭建起從實驗室到工程現場的橋梁。
不久前，這項技術被中國煤炭工業協會鑒定為“國際領先”水平。如今，已在多個礦區應用，為保障我國深部礦產資源安全開采提供了關鍵技術支撐。5年來，團隊已在權威期刊發表SCI論文77篇，其中高水平一區論文31篇，為我國巖石力學研究開辟了新的方向。
蔣力帥獲獎
亦師亦友：讓科研“腦洞”在育人中生根發芽
“我們要做的不僅是發論文，更要解決實際問題。”蔣力帥說，“用科技的力量讓礦工兄弟工作得更安全，這是我們的責任，也是我們的光榮。
“做導師培養學生，絕不能像流水線生產。”蔣力帥常常把這句話掛在嘴邊。1989年出生的他在學生眼中既是嚴師，也是摯友——學術上嚴格要求，生活中平易近人，用自身對科研的熱愛感染著整個團隊。
“我們課題組的氛圍特別好，大概是因為老師和學生的‘腦電波’對得上，大家都愛‘腦洞大開’。”博士畢業生趙陽說。
蔣力帥注重因材施教，鼓勵每個學生把在不同地方學到的新方法、新技術，應用到課題組的研究中。這種開放包容的氛圍，讓一批批學生在這里找到了科研的方向。
趙陽就是其中的典型代表。“我是一名跨專業學生，初入課題組時，我覺得很迷茫。在蔣老師的悉心指導下，我很快適應了專業轉變，還找到了自己的研究興趣，開展了裂隙巖體力學與3D打印的交叉研究。”碩博期間，趙陽發表了14篇SCI論文。
蔣力帥始終堅持教學相長，他將國際前沿成果融入課堂，主編出版“十四五”規劃雙語教材2部，主持多項教改項目。他主授的雙語課程榮獲山東省高校青年教師教學比賽工科組第一名、全國高校采礦工程青年教師講課比賽一等獎等多項榮譽。
自2018年指導研究生以來，蔣力帥已經培養了16名博士研究生，學生遍布國內外知名高校。課題組連續2年獲山東省優秀碩士學位論文，6人獲得研究生國家獎學金。更令人欣喜的是，他培養的學生正在智能采礦、巖層控制等領域繼續開拓，將這種跨界創新的“腦洞”精神延續下去。
（受訪者供圖）
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