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时间:2012/3/2 11:33:10     来源:秘书处    浏览:1839

 

煤田里的守望者:坚守、奉献、合作、创新 ­

——记中国矿业大学“煤与瓦斯共采”教育部创新团队

 

一提到煤矿,人们就会想到矿难,中国发展煤炭工业,难道注定要以高人员伤亡率为代价吗?我国高瓦斯矿井中70%以上都是低渗透率条件,类似的地质条件,欧美国家常常会选择关停煤场不开采,或者以高成本开采。而我国现正面临国民经济快速发展对其主要能源煤炭的需求越来越大而不得不采的困境。随开采深度增加而伴生的各种地质灾害如高瓦斯,高地热和高地压就像随时会引爆的炸弹制约着煤炭的安全高效开采。煤巷顶板支护、煤和瓦斯突出、冲击地压、透水这些问题,就像地震预报一样是世界难题,要花大力气研究。

煤田里的守望者

煤炭生产一线的工作艰苦而高危,但煤炭领域的教学科研工作又何尝不是如此!采场如战场,采场又不同于战场。战场上的指挥员要求尽可能靠前指挥,但一般不会到最前沿,但采场上,为排除险情、找出事故原因,获得第一手的资料,他们必须像士兵一样面对险恶和生死。是坚守!使他们历经上世纪末煤炭行业的持续低迷而扎根于浩瀚煤田之中;是奉献!使他们抵制了种种诱惑,为祖国的煤炭教育事业甘撒热血和青春;是创新!使他们打破成规、顶住压力,在各自的科研工作中硕果累累;是合作!使他们更汇集体之大智慧和勇气,解决了一个又一个的科研难关并整合成煤炭行业革命性的科技成果。这就是中国矿业大学“煤与瓦斯共采”教育部创新团队的集体写照。

该团队主要由中国矿业大学矿业工程学院的22名教师和6名实验人员组成,他们依托国家级重点学科采矿工程学科和煤炭资源与安全开采国家重点实验室,与淮南矿业集团共建了“煤与瓦斯共采”研究团队。研究骨干包括中国工程院院士1人、新世纪百千万人才工程国家级人选1人、采矿工程专业国家级教学团队带头人1人、教育部新世纪优秀人才4人、江苏省六大人才高峰人选2人,全国优秀博士论文获得者2人,中国青年科技奖获得者1人及多名校级学术带头人和青年骨干教师。这么一群各学有所长、高校矿企联合、年龄跨度也很大的煤海英雄聚在一起成为煤田里的守望者。

美国作家杰罗姆·大卫·塞林格在《麦田里的守望者》描写了霍尔顿·考尔菲德立志将来要当一名“麦田里的守望者”,他说:“有那么一群小孩子在一大块麦田里做游戏。几千几万个小孩子,附近没有一个人——没有一个大人,我是说——除了我。我呢,就在那混帐的悬崖边。我的职务是在那儿守望,要是有哪个孩子往悬崖边奔来,我就把他捉住——我是说孩子们都在狂奔,也不知道自己是在往哪儿跑。我得从什么地方出来,把他们捉住。我整天就干这样的事。我只想当个麦田里的守望者。”

是的,中国矿业大学“煤与瓦斯共采”教育部创新团队就是要做好煤田里的守望者,做好科学研究,预防煤矿开采中灾难的发生。

科研中创新与合作相得益彰

我国高瓦斯矿井中70%以上都是低渗透率条件,类似的地质条件,欧美国家常常会选择关停煤场不开采,或者以高成本开采。而我国现正面临国民经济快速发展对其主要能源煤炭的需求越来越大而不得不采的困境。随开采深度增加而伴生的各种地质灾害如高瓦斯,高地热和高地压就像随时会引爆的炸弹制约着煤炭的安全高效开采。煤巷顶板支护、煤和瓦斯突出、冲击地压、透水这些问题,就像地震预报一样是世界难题,要花大力气研究。

安徽淮南煤矿曾是全国瓦斯爆炸事故的重灾区,1980年至1997年间,发生瓦斯煤尘爆炸事故12起,死亡392人。“我曾4次在井下目睹了矿工生命被瓦斯事故吞噬的惨痛场面,至今刻骨铭心。”说到瓦斯,中国工程院袁亮院士至今仍会情不自禁地眼噙泪水发出深深的感慨。针对“卸压开采抽采瓦斯及煤与瓦斯共采”论证会上有些资深专家50年代就已经搞过,都没有成功的质疑,他掷地有声地回答,“瓦斯不治,矿无宁日,如果不彻底根治瓦斯,还要爆炸,淮南局永无希望!必须找出一条治得住瓦斯的道路,实验成功了就是突破,出了问题由我一人承担!”恰在这时,中国矿业大学青年学者张农率领的科技攻关小组适时出现了,并与袁亮总工程师牵头的现场工程技术人员组成校企合作团队,以淮南矿区为重要实践基地,在采矿学科老前辈的指导下,开展煤与瓦斯共采理论与实践研究。

长期以来,淮南矿区对瓦斯抽放做了很多实验研究,但由于淮南瓦斯对煤层的附着性强、透气性差,始终没有取得突破性进展。国外经验也都一一尝试了,但行不通!思路决定出路,团队打破传统思维方式,对瓦斯进行了重新认识,定下了“先引它出来,然后再牵着它走!”的瓦斯降服之路。很快“卸压开采抽采瓦斯及煤与瓦斯共采技术”实现了瓦斯“治得住”,但它存在着巷道工程量大、瓦斯治理成本高等弊端。如何找到技术经济最佳结合点?有没有一种既能治理瓦斯保证安全,又能降低成本的技术呢?瓦斯同时又是一种洁净能源和优质化工原料,应予开采和利用的科学采矿观日益受到关注和认可。对,还是从采煤方法源头,研究围岩应力分布及演化、裂隙发育与渗流规律及矿山压力、围岩控制和瓦斯灾害治理问题。思路越理越清,观点越辩越明。革命性的“无煤柱煤与瓦斯共采”理论的由此出炉。

科研在合作与创新中硕果累累

瓦斯抽采与控制需要井下的空间条件,这就需要解决强采动条件下煤巷层状顶板的稳定和巷道大变形控制技术难题。团队针对国内煤矿赋存广泛的不稳定顶板巷道围岩控制的理论和关键技术问题,以埋藏深、结构复杂的离层破碎型煤巷顶板综合控制技术难题为突破口,系统研究煤矿巷道顶板的稳定机理和支护技术,全面发展了"九五"期间形成的螺纹钢高强锚杆支护技术体系,丰富了顶板控制理论,显著提高了我国煤矿顶板控制的技术水平。研究成果在几十个矿区获得广泛应用,并取得显著效益,获2005年度国家科学技术进步二等奖2项、省部级科技进步奖10余项,授权发明专利3项,授权实用新型专利7项。

煤与瓦斯共采的基础是卸压开采,大范围卸压开采必然伴随采动岩体移动、变形、破坏,并导致采动应力的重新分布,在卸压区周边形成应力集中现象,从而诱发应力集中区顶板事故、煤与瓦斯突出或冲击矿压。团队将电磁辐射技术应用于冲击矿压事故预测,并结合微震监测系统、钻屑法测试及矿压监测等综合手段,通过多个矿区的应用研究,实现了在时间上从早期预测到即时预测、空间上从区域预测到局部、点预测,逐级排除和确认冲击矿压危险,初步形成了冲击矿压防治的强度弱化减冲原理以及动态防治技术体系。有关成果获得国家科技进步二等奖1项及3项省部级科技进步奖。

经过近4年理论研究和3000多次试验后,充填材料也终于研制成功。2007年2月,膏体材料和远距离复杂条件下的泵送试验一举成功。同年7月,“低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术”——这项具有中国自主知识产权的煤矿工程技术与理论,在瓦斯绝对涌出量居国内第二位的新庄孜矿正式应用。几个月后,工作面安全顺利回采完毕,回采期间瓦斯抽采率最高达85%,平均为75%,工作面瓦斯威胁彻底消除,实现了安全开采。2007年12月,“低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术”正式通过中国煤炭学会组织的专家鉴定。由中国工程院钱鸣高、周世宁等院士和专家组成的鉴定委员会一致认为:无煤柱煤与瓦斯共采技术集成、创新了所涉及的理论、技术、材料、装备和工艺系统,形成了整套创新技术体系,达到国际领先水平,开创了该类条件下国内外煤层安全高效开采先例。该项技术获2008年中国煤炭工业协会科学技术奖特等奖、2009年国家科技进步奖二等奖。国家发改委和国家煤矿安监总局等部门也联合下文,要求在全国煤矿推广这项技术。

科研事业需要坚守与奉献

优秀的成员构成了“煤与瓦斯共采”这个优秀的团队。工科类的科研工作多以服务生产为目的,不到生产一线了解问题所在是不可能的。为此,他们经常下矿井,而且下的都是顶板事故隐患大的矿井。为了科研不畏危险,第一次可能是出于激情,但每年下井近百次,则需要的是坚定的信念、执著的追求、奉献的精神以及强大的人格力量。他们收获了成功,更饱尝了艰辛。有时候,刚从矿区回到家里,还没有来得及和妻子、孩子说上几句话,另一个矿区的求援电话打过来,就又要马不停蹄地赶过去;有时候真想找个休假的地方去放松一下疲惫的身躯和高度紧张的大脑,可血淋淋的矿难又使他们直面学术挑战。家人是一直担心着,抱怨过,劝阻过,自己也曾经犹豫过,甚至想过改行。但最终却都选择了坚持。

出生于1968年的团队带头人,江苏省先进工作者张农教授,虽年纪轻轻,却已是资深采矿专家,他的身上闪耀着诸多光环:采矿工程国家级重点学科优秀青年学术带头人、享受国务院特殊津贴。先后获中国青年科技奖、新世纪百千万人才工程国家级人选等学术奖励和荣誉称号。他谨记导师的孜孜教诲——问题愈多其科研空间越大,毅然锁定了巷道支护这一方向,以实际行动昭示江苏省十大杰出青年的表率作用,为矿工兄弟撑起头上一片安全的“天”。他最感动的莫过于家人对他的理解和支持,儿子五岁那年回老家随车去了一趟矿上,一路颠簸晕车呕吐。当他得知而爸爸在下了车后还要和叔叔们扛着重重的实验仪器在几百米深的井下走上好几公里才能到达试验现场,小家伙才明白了爸爸的“喜欢”出差和自己的喜欢逛公园完全不是一回事。

1994年,团队成员窦林名教授被学校选派去采矿领域研究处于世界领先水平的波兰西里西亚工业大学学习深造。 异国求学,困难可想而知。波兰语不熟练,他把别人休息、娱乐的时间都用在了学习和研究上。时间不知不觉过去了一年,这时窦林名却面临着艰难的抉择。回国,一年的所学不能胜任学科发展的需要;继续申请在西里西亚工业大学攻读博士学位,就意味着他还要在波兰学习三年,那远在徐州的妻子和体弱多病的女儿怎么办?对事业的追求和为人父、为人夫的责任就像天平两端的砝码,让他矛盾重重,他在学校和爱人的大力支持下还是选择了后者。

采矿工程专业国家级教学团队带头人屠世浩教授更是带领大家把教师这一个平凡的职业演绎的平凡却不平庸。他们认真开展采矿工程专业主干课程教学和科学研究工作,承担多项国家级教学改革项目,教学效果总体达到优秀,获得多项教学和科研奖励,在学科建设、教学改革、教书育人和科学研究中兢兢业业,取得了突出成绩。张东升教授孩子今年就要中考,但为了积极响应国家援疆号召,毅然克服困难,受聘为天山学者,为西部大开发贡献才智,发扬光大矿业学科精神,为加强校际之间的交流和合作发挥重要作用。全国优秀博士论文获得者柏建彪教授,虽患有风湿性关节炎,却常年奔波在遍布祖国东西南北的矿山之间。团队新生代成员陆菜平、高明仕是年轻的全国优秀博士论文和江苏省优秀博士论文得主,郑西贵连续荣获校青年教师讲课比赛一等奖和最受学生欢迎的十大教师等称号。

优秀的“煤与瓦斯共采”团队孕育在具有“特别能吃苦,特别能战斗”优良传统的采矿工程国家重点学科之中,该学科团队既有钱鸣高院士、陆士良、侯朝炯等前辈的学术理念和成果可传承,又有新生力量的不断创新和突破。团队注重内修外联,通过教授联谊会,专题学术论坛等活动交流了思想,加深了感情,增强了凝聚力。与国内有关院校和科研院所、澳大利亚、德国、波兰、美国等主要采煤国家的科研机构都建立了多层面的常规性联系。困难只会激发他们的斗志,催生新技术,牢牢站在学科的最前沿,吸引对通过科学采矿改变现状的中国煤炭工业刮目相看的外国同行们来东土取经了。


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