①基于量子化学的煤自燃理论及阻化技术

应用量子化学、量子力学理论及红外光谱、热重分析技术，实验研究确定了各煤种含有的化学键和官能团，构建了煤有机大分子和低分子化合物的化学结构模型，深入研究了煤对氧的微观吸附机理、煤有机大分子和低分子化合物与氧的化学反应机理，发现了煤自燃是由煤中有机大分子和低分子化合物含氮、硫、磷的活性侧链基团首先与氧吸附、反应放出热量引起的，突破了传统的煤吸氧量决定煤自燃的观点，从微观结构角度诠释了煤氧复合学说，揭示了煤氧化自燃的本质特征。基于量子化学和配位化学理论，建立了煤自燃的阻化机理，即煤分子结构中的活性侧链基团与阻化剂形成的配位化学键和配位体，惰化了活性基团与氧反应的活性，揭示了阻化剂改变煤自燃特性的本质作用。根据煤自燃阻化机理理论，开发了使易自燃煤变为较不易自燃煤的新型阻化剂PCF系列产品及喷注装备。

实验室在煤自燃防治领域承担了各类课题的研究，服务煤炭行业，通过产学研一体化的方式为我国主要产煤省份提供智力支持，近五年承担科技部国家科技支撑计划项目子课题1项，自然基金面上项目4项，青年基金1项，省级与企业项目15项，累计项目经费达1295.2万元。基础理论研究方面，在2008年煤自燃理论研究获国家科技进步奖基础上，进一步研究了基于量子化学和配位化学的煤自燃阻化机理理论，出版专著《预防煤自燃的阻化机理理论》，中试并推广了PCF系列新型阻化剂。

②矿井通风仿真理论与技术

矿井通风仿真理论与技术将仿真系统应用在矿井通风系统优化调节改造、新井优化设计、老井改扩建设计上，利用数值仿真技术，并配合角联结构分析、可靠性分析及风网特征图等技术手段，可以科学、准确地分析通风系统存在的问题，并找出解决问题的最优方案。

在通风系统评价技术方面，提出了网特征图的概念、性质、功能、用途、绘制算法。提出了基于无向图的角联结构数学模型，给出了角联风路的广义定义。提出了“通风网络”不是通风系统可靠性的计算网络，通风系统本身是网络，其可靠性计算网络是带有通风动力和构筑物的通风网络的“导出网络”。提出的网络极值流独立通路法在复杂度上比Dinic法少一个数量级。

在通风网络算法改进方面，采用人工智能理论中的深度优先和宽度优先搜索技术，解决了含有单向回路的网络拓扑关系算法。解决了迭代法中的人工赋初值问题。扇风机特性曲线5次拟合，较为真实地模拟了包括风流逆转在内的扇风机各种可能工况，避免了网络解算假收敛。提出了基于最小功耗的网络优化调节通路法。

研究团队近五年承担国家自然基金面上项目3项，青年基金1项，省级与企业项目60余项，累计项目经费2400余万元。获得省部级二等奖2项，三等奖2项，发明专利6项，实用新型专利3项。

③粉尘综合防治理论与技术

粉尘团队利用气固多相流理论与粉尘智能监控技术，研究了各类工矿企业不同尘源点的产尘机理，得到了典型尘源点的粉尘运移与扩散规律。以颗粒多相流理论与除尘技术中的关键问题为研究背景，研发了零能耗无动力控尘、脉冲分室过滤控尘、狭缝射流风幕微雾控尘、音爆干雾抑尘、螺旋涡旋控尘、化学雾化覆盖抑尘等全自动粉尘监控成套设备与技术，实现了产尘设备远程监控与智能除尘技术的有机结合。在对产尘点粉尘浓度和产尘设备的联合远程实时监测监控基础上，引入设备工况智能分析功能，实现喷雾流量压力、喷雾粒径、过滤风速、清灰周期、风机风速风压、风幕风速等干、湿式除尘主要技术参数的智能控制，不仅确保除尘设备在高效率、低能耗条件下运行，而且实现了除尘设备的故障智能诊断。

粉尘团队近年来一直致力于细粉尘尤其是PM2.5的治理技术和设备研发，在2012年至2015年期间，在煤炭学报、中国安全科学学报等期刊上发表论文26篇，获批国家自然科学基金2项，省级项目5项，获得省部级二等奖2项，申请发明专利5项。

④高瓦斯易自燃矿井采空区瓦斯自燃耦合及灾害协同防治理论与技术

在基础理论研究方面，李宗翔教授在评价综放面风量调节范围与安全性的基础上，深入研究采空区场流安全理论——瓦斯涌出与自燃耦合机理，开发了采空区场流理论专业分析软件G3，量化分析了放顶煤采空区瓦斯源强度与自燃关联性，动态描述了采空区瓦斯抑制煤自燃的流场动态平衡过程。推广了煤样封闭耗氧实验方法，直接确定了煤的耗氧速度、窒息氧浓度和最短自然发火期等关键技术指标。

研究团队通过产学研一体化的方式为我国多省区的高瓦斯与易自燃及灾害协同防治领域提供理论技术支撑，近五年承担相关国家自然基金项目4项，企业项目20余项，经费600余万元。