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用执着和奋斗给矿产开发装上“安全阀”

——记河南理工大学深井岩层控制与瓦斯抽采科研平台

2018-7-30 8:56:19 来源:中国矿业报 作者:徐春浩 刘少伟

“随着我国煤炭资源开发走向地层深部,深部矿井岩层控制与瓦斯抽采面临的挑战越来越大,执着于该项研究的河南理工大学科研团队正在用奋斗给煤炭资源开发装上‘安全阀’。”河南理工大学能源学院院长郭文兵说。

近日,为贯彻落实中央精神,大力实施科技强安战略,应急管理部公布了第一批共12个安全科技支撑平台名单, 其中由河南理工大学创建的深井岩层控制与瓦斯抽采技术科技研发平台顺利入围。喜讯传来,河南理工大学人的脸上流露出些许欣慰,这是对他们多年辛苦研究的鼓励与肯定。

孙玉宁教授和他发明的封孔器材

多年来,矿山安全生产特别是煤矿安全生产是安全工作中的“天字一号”大事。对此,原国家安全监管总局提出了以防范和遏制生产安全事故,提升企业安全生产保障能力和安全监管监察效能为目标,面向高校、科研院所和企事业单位等开展支撑平台建设,河南理工大学人更是毫不犹豫地投入到了该项事业之中。

“河南理工大学深井岩层控制与瓦斯抽采国家安监局科技支撑平台,按照平台建设与管理暂行办法的要求和职能定位,不断完善工作机制和管理体系,加强合作交流,促进科技资源开放共享,积极参加国家和地方安全生产科技工作,持续加强科技支撑能力建设,充分发挥安全科技支撑平台对应急管理与安全生产工作的支撑作用。”平台主任张小东教授说,“该平台自2015年经国家安监总局批准建设以来,依托河南省重点学科——矿业工程一级学科构建,同时,学校安全技术与工程、地质资源与地质工程、力学等省级重点学科也为平台建设提供了有力支撑。”

为一个美丽的梦而坚守着

“我们之所以如此执着地坚守着对煤炭安全生产的研究,是因为希望国家的每一个矿山都是健康和安全的,每一个矿工都是平安和幸福的,这是深藏于我们心中的梦想。”荣获国家科技进步二等奖的全国煤炭工业先进工作者、河南理工大学能源学院教授孙玉宁说。为实现自己的科研梦想,他一路披荆斩棘,战胜了无数挫折和困难。

“他每天起早贪黑,废寝忘食。在他的字典里,根本就没有节假日这几个字。”博士研究生宋维宾对导师孙玉宁的工作态度十分钦佩。

“他每天都在享受思想的睿智光芒。为此,他常常达到忘我的境界。回家时经常走错门,去学校接孩子总是走过了路也没意识到……”学生们对他很了解。

孙玉宁善于用心灵去感受科研。一天,在煮饺子时,望着冒着蒸汽的锅,孙玉宁想,树脂中加入铁粉后易断是否由于内应力未得到释放造成的呢?随即,他把锚杆放入饺子锅中煮,谁知,这一煮竟然解决了困扰他一年多的难题。

2006年,孙玉宁确定了含瓦斯煤层钻孔封孔的研究方向。他知道,解决这个难题,找到既有一定韧性又有一定膨胀性的材料是关键。为此,他试验了多种材料却毫无进展。一天,他在穿衣服时发现秋裤的缩口具有这种性质,他兴奋极了,当即把秋裤缩口剪下试验,果然取得了成功,著名的囊袋式注浆材料封孔器终于研制出来了,产品解决了困扰煤炭生产多年的瓦斯封孔难题,使低透气性矿区的瓦斯利用成为可能。此外,他设计的二次封孔装置、井下瓦斯浓度控制和联管系统装置将有望彻底解决瓦斯封孔及排空等世界性难题。

长期以来,河南理工大学深井岩层控制与瓦斯抽采国家安监局科技支撑平台围绕深井岩层控制、动力灾害防治、瓦斯抽采、煤层气开发等方向开展关键技术及装备研发。该平台现有研发人员62名,其中拥有高级职称的44人,博士55人,建成6支省级创新团队,拥有“岩石力学实验室”、“矿压控制实验室”、“煤层气工程实验室”等9个专业实验室,取得了一批标志性成果,形成了瓦斯抽采卸压增透理论与成套技术、低渗透煤储层改造理论与技术、煤层气地面开发理论与技术、高应力开拓巷道沿煤掘进综合支护技术、深井围岩控制理论与技术、地表沉陷控制理论与技术等,部分成果已在平顶山、焦作、大同、晋城等20多个矿区推广应用,初步实现了产业化。

科研的生命力在于勇于探索和不断创新

“科研上的成功绝非偶然,那是勇于探索思考和不断创新突破的结晶。”河南理工大学能源学院院长郭文兵总是这样告诫大家。

“实践是第一位,只有到生产一线才能准确地发现和解决问题。”郭文兵说。为让教学科研与生产实践无缝对接,他经常与工人一起深入矿井劳动,获取翔实的第一手资料,取得了一个个突破。

谈到科研动力时,郭文兵说:“科研靠的是精神、兴趣和坚守。要有坚忍不拔的吃苦精神、全面的知识结构、丰富的联想能力及强烈的好奇心。”

针对我国深井岩层控制及瓦斯抽采过程中存在的一系列难题,平台聚焦深井采场与巷道围岩控制、矿井动力灾害与防治、瓦斯抽采与治理、岩层移动与控制等研究方向,着力于矿山岩体力学基础理论研究,控制技术及装备改进,支护装备与加固材料研究与应用。

作为平台岩层移动与控制方向的带头人,郭文兵与美国工程院院士彭赐灯合作,就煤矿岩层控制理论与技术问题开展了深入研究,并在国内召开了系列岩层控制国际学术会议,推动我国煤矿岩层控制理论与技术研究不断创新发展。

此外,河南理工大学深井岩层控制与瓦斯抽采国家安监局科技支撑平台还先后承担国家自然科学基金、河南省重大科技攻关项目等省部级以上项目100余项,获得河南省科技创新人才、河南省杰出青年基金等省级人才计划5项,省部级以上科技成果奖12项,SCI/EI收录论文100余篇,出版著作8部,申获国家发明专利72项。

“我们希望彻底实现深井岩层控制和瓦斯资源的有效利用,煤炭生产达到安全高效,减少瓦斯排放造成的大气污染,为国家资源利用和环境治理作出贡献。”谈到未来的科研打算,郭文兵充满信心。用执著与奉献拉长和升华生命

“平台老师们乐于为我们解决科研上的各种难题,还经常帮助我们排解生活中遇到的各种困扰,他们用执著与奉献拉长和升华了生命。”提起河南理工大学深井岩层控制与瓦斯抽采平台的老师们,学生们都是赞不绝口。

“对待工作,他们一是一、二是二,绝不存在丝毫马虎。”该校能源学院研究生赵耀耀说。多年来,他们一直坚守在教学科研第一线,把培养担当民族复兴大任的一代新人作为生命升华的最佳支点。

“老师们总能一针见血地指出我们学习上的错误所在,并动之以情晓之以理,让我们明白错在哪里,该怎么做。”该校能源学院硕士研究生孙天榜满含敬意地说,“工作上,他们是一个个严谨治学的导师;生活中,他们是一个个随和幽默的长者。”

“希望同学们在学好理论知识,做好基础研究的同时,多参加社会实践,在科研创新上有所突破。”在谈到自己的教研工作时,河南理工大学能源学院副院长刘少伟意味深长地说。

经过多年的不懈努力,平台取得了煤矿井下瓦斯抽采成套技术与装备、厚煤层综放安全开采成套技术与应用、深井巷道快速掘进与围岩控制成套技术及应用、深井巷道快速掘进与围岩控制成套技术及应用、“三软”煤层开采地表沉陷及采动损害保护技术、煤层气井地联合抽采关键技术及实践等一系列科研成果。

“‘煤矿井下瓦斯抽采成套技术与装备’针对我国煤矿井下瓦斯抽采中存在的‘成孔难’‘封孔难’‘联孔漏气和联孔不规范’等重大关键共性难题,发明了双动力排渣、涡流松透辅助排渣等钻进排渣新方法,研发了由囊袋式注浆封孔器、配套注浆施工机具、专用注浆封孔材料构成的成套封孔技术,在晋城、长治、阳泉、郑州等近20个矿区开展工业性试验和推广应用,取得了良好的经济和社会效益。”谈到平台近年来取得的科研成果,河南理工大学能源学院党委书记王婕如数家珍。

“‘厚煤层综放安全开采成套技术与应用’针对特厚煤层赋存条件,开发了煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术,实现了特厚煤层大采高综放工作面窄煤柱沿空掘巷,该技术成果已在神华集团、河南能源化工集团等应用和推广,先后获得省部级奖励10项,发表高水平论文60余篇,出版著作5部,为企业创造经济效益达7亿元,直接经济利润1.2亿多元。”平台主任张小东教授说。

此外,平台“深井巷道快速掘进与围岩控制成套技术及应用”研究针对深部巷道掘进施工速度慢、效率低、易冒顶、支护困难等问题,构建了以可接长锚杆和大变形弹簧锚索为主导的冒顶控制技术体系。该成果已在河南能源化工集团、汾西矿业集团等应用和推广,并先后获得省部级奖励7项,发表高水平论文50余篇,出版著作6部。“‘三软’煤层开采地表沉陷及采动损害保护技术”针对部分矿区“三软”煤层地质采矿条件,建立了采动影响下高压线铁塔地基、基础与铁塔结构的协同变形计算方法,为地面保护技术提供了理论依据。该成果解决了大量的工农关系的矛盾和采动损害赔偿问题,获得省部级奖励7项,发表高水平论文40余篇,出版《三软煤层开采岩层与地表沉陷规律及应用》等著作3部。“煤层气井地联合抽采关键技术及实践”针对我国突出煤层瓦斯治理难题,研发出一系列技术装备。该成果已在晋城、长治、阳泉等近20个矿区开展工业性试验和推广应用,获得中国专利优秀奖、第六届安全生产科技成果一等奖、中国煤炭工业专利一等奖等一系列奖项。

执着于科研探索的河南理工大学人正在以自己的不懈努力肩负起矿产安全开发的神圣使命,使煤矿事故“元凶”变脸成“新能源”,他们的理想正在追求中不断绽放出璀璨的光芒。□

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