在常人眼中，坚硬的岩石代表着亘古不变。但在山东省“泰山学者”青年专家、露天煤矿灾害防治与生态保护全国重点实验室（山东科技大学）副主任蒋力帅眼中，亿万年的岩层却是充满随机裂隙、亟待“复制”与“破解”的密码。

33岁便晋升教授的蒋力帅手握3D打印的“金钥匙”，带领团队突破传统，在国际上率先精准打印出“以假乱真”的类岩材料，让地下千米巷道围岩的稳定性研究从此有了可重复试验的“替身”，解决了长期困扰岩石力学界的“卡脖子”难题，为我国矿山安全开采提供了关键支撑。

今年5月，这项技术被中国煤炭工业协会鉴定为“国际领先”水平。今年8月，团队最新成果“高力学相似性3D打印类煤岩材料研发与成型技术研究进展”发表在《煤炭学报》。

蒋力帅（左三）与国际专家交流

跨界而行：用计算机代码敲出井下岩层密码

推开蒋力帅团队办公室的大门，若不是他提前站起来，在一众学生中，很难找出哪个是他，这位1989年出生的教授看起来和他身边的学生们一样年轻。但正是他，用计算机代码解开了千米井下岩层的奥秘，完成了一场精彩的学术跨界。

时间回到2007年，当蒋力帅考入山东科技大学计算机专业时，眼前的未来还由代码和算法构成。然而母校“因煤而生，因煤而兴”的氛围，让他萌生了一个大胆的想法：用计算机技术破解煤矿行业的难题。这个跨界的好奇心，驱使他从大三起就跑去旁听采矿工程的专业课，在笔记本上写满了从编程逻辑到岩层模型的思考。这份独特的积累，为他日后精彩的"学术跨界"埋下了伏笔。

凭借出色的能力，他顺利考取中国矿业大学（北京）采矿工程研究生，完成了从"虚拟世界"到"地下岩层"的第一次跨越。2013年，在"海外名师"课堂上，加拿大麦吉尔大学教授Hani Mitri的讲座让他心潮澎湃。2014年，他如愿飞赴麦吉尔大学深造。

麦吉尔有着全球顶尖的矿业学科，两年间，他心无旁骛地汲取养分，成果频出。也正是在这里，他首次接触到3D打印技术在岩体力学中的应用。一个创新的火花被点燃："如果能用它精准复制裂隙纵横的岩体，岂不是能破解传统试验的瓶颈？"

2016年，蒋力帅学成归来回到山东科技大学执教。研究中，他敏锐发现了一个困扰学界的难题：岩体结构复杂多变，在实验室内极难复现。这时，在麦吉尔种下的那颗种子开始破土而出。

2020年，他带领团队开创性地将砂型3D打印技术应用于复杂裂隙岩体的力学研究，用最前沿的制造技术，揭开地下岩层最古老的秘密。

蒋力帅在作报告

技术突破：用3D打印“复刻”裂隙纵横的岩体密码

深部矿井围岩动力响应与灾害防治是矿山灾害领域亟待解决的关键问题，而岩石力学研究尤为关键。

长期以来，岩石力学研究面临一个巨大瓶颈：天然岩体内部结构复杂多变，传统试验方法难以制备出重复性好、又能真实反映裂隙网络的试样。

“这就好比医生要做手术，却没有准确的病灶模型。”蒋力帅形象地比喻。特别是随着我国矿产资源开发走向深部，巷道围岩控制研究需要跨越从毫米级裂隙到千米级采场的多尺度挑战，传统方法已难以满足精准研究的需要。

面对这一“卡脖子”难题，蒋力帅敏锐地抓住了3D打印技术这一突破口。

“它的优势太明显了——可以批量制作完全一致的复杂试样，完美解决试验重复性问题；结合CT扫描技术，能够精准‘复刻’真实岩体的内部结构；还能实现个性化定制，制作出传统方法根本做不出来的复杂构型。”

然而，从理念到实践的道路并不平坦。最大的挑战在于材料——既要成型精度高，又要力学性能与真实岩体高度相似。蒋力帅带领团队经过五年攻关，终于研发出一种革命性的砂型3D打印类煤岩复合材料，将打印试样的最高强度提升至66.5兆帕，比原有技术提高了6-9倍。

这一突破意味着团队成功实现了“高裂隙精度”和“高力学相似”的统一，为岩石力学试验提供了全新的技术路径。更重要的是，团队还研发了分离式裂隙围岩巷道物理模型的制备方法，搭建起从实验室到工程现场的桥梁。

不久前，这项技术被中国煤炭工业协会鉴定为“国际领先”水平。如今，已在多个矿区应用，为保障我国深部矿产资源安全开采提供了关键技术支撑。5年来，团队已在权威期刊发表SCI论文77篇，其中高水平一区论文31篇，为我国岩石力学研究开辟了新的方向。

蒋力帅获奖  

亦师亦友：让科研“脑洞”在育人中生根发芽

“我们要做的不仅是发论文，更要解决实际问题。”蒋力帅说，“用科技的力量让矿工兄弟工作得更安全，这是我们的责任，也是我们的光荣。

“做导师培养学生，绝不能像流水线生产。”蒋力帅常常把这句话挂在嘴边。1989年出生的他在学生眼中既是严师，也是挚友——学术上严格要求，生活中平易近人，用自身对科研的热爱感染着整个团队。

“我们课题组的氛围特别好，大概是因为老师和学生的‘脑电波’对得上，大家都爱‘脑洞大开’。”博士毕业生赵阳说。

蒋力帅注重因材施教，鼓励每个学生把在不同地方学到的新方法、新技术，应用到课题组的研究中。这种开放包容的氛围，让一批批学生在这里找到了科研的方向。

赵阳就是其中的典型代表。“我是一名跨专业学生，初入课题组时，我觉得很迷茫。在蒋老师的悉心指导下，我很快适应了专业转变，还找到了自己的研究兴趣，开展了裂隙岩体力学与3D打印的交叉研究。”硕博期间，赵阳发表了14篇SCI论文。

蒋力帅始终坚持教学相长，他将国际前沿成果融入课堂，主编出版“十四五”规划双语教材2部，主持多项教改项目。他主授的双语课程荣获山东省高校青年教师教学比赛工科组第一名、全国高校采矿工程青年教师讲课比赛一等奖等多项荣誉。

自2018年指导研究生以来，蒋力帅已经培养了16名博士研究生，学生遍布国内外知名高校。课题组连续2年获山东省优秀硕士学位论文，6人获得研究生国家奖学金。更令人欣喜的是，他培养的学生正在智能采矿、岩层控制等领域继续开拓，将这种跨界创新的“脑洞”精神延续下去。

（受访者供图）