
“我们只是‘偶尔’和煤矿瓦斯险情面对面,但矿工兄弟们常年在井下工作,随时可能直面危险。”中国矿业大学安全工程学院院长翟成这样说。
瓦斯事故一直以来都是煤矿安全的“第一杀手”,也是矿工口中的“气老虎”。与之相关的研究危险性高、难度大、条件艰苦,短期内难见回报。但是翟成沿着科研前辈的足迹,深耕煤矿瓦斯防治研究20多年,从未退缩。
近年来,随着煤炭开采深度不断延伸,瓦斯抽采愈发困难。翟成带领团队依托“甲烷原位燃爆压裂理论与技术”,努力让煤矿瓦斯变害为利。
今年4月,翟成被授予全国五一劳动奖章。
坚定科研报国的决心
1997年,翟成考入中国矿业大学攻读本科。2001年,他师从林柏泉教授攻读硕士和博士研究生,专注煤矿瓦斯灾害治理。
“那时候,国家经济高速发展,外界的诱惑很多,从事科研工作生活相对清贫,但翟成选择一直在科研路上走下去。”在林柏泉教授的印象里,学生时代的翟成算不上最优秀的,但在翟成的身上,他看到的是踏实、勤奋、细致。
那时候,师徒二人常赴河南、陕西等地煤矿做科研,有些地方车走不了,要坐摩托车,还要再走一段路。翟成总是默默背着仪器到矿井下测参数。
因为需要长时间观测数据,到了矿井下,翟成经常一待就是十几个小时,有时候甚至要待整整一天一夜。
“这些都很正常。”翟成说,当时年轻,体质好,满脑子想的都是收集到更准确的参数,让瓦斯防治措施更有针对性,并不觉得苦。
林柏泉教授告诉记者,下矿井做科研时,他们都戴着瓦斯报警器。学生们刚开始下井时,报警器一响就有点慌了,但翟成能冷静地分析原因。
翟成坦言,深入幽暗的矿井之下,他也曾害怕过,尤其是亲身经历一些突发危险状况的时候。在他的执着背后,是一份改善矿工兄弟工作环境的责任感。
一起起瓦斯突出、爆炸事故刺痛着翟成和他的前辈们的心。
瓦斯突出、爆炸事故的发生机理、致灾因素是什么?如何防治?早在上世纪50年代,周世宁院士等人就开始从事煤矿瓦斯灾害防治方面的研究。林柏泉教授曾在煤矿工作一年,亲历事故之痛后,选择考研深造。
“周世宁院士专注于煤矿瓦斯研究,克服各种困难,一辈子只做一件事,把一件事做好,这对我们影响很深。”林柏泉教授说,沿着前人的路,他们决心将煤矿瓦斯灾害防治研究继续做下去。
翟成至今记得,俞启香教授曾为攻克难题,在一家煤矿驻守两个月,为煤矿解决了棘手难题,还收到了煤矿颁发的奖状。老教授当时的喜悦和自豪,让他印象深刻。
渐渐地,他也理解了老教授的那份自豪。
读博士后期间,翟成着手分析155起瓦斯事故发生的规律,整天泡在资料室里逐份文件拍照、阅读,最终形成的报告为行业提供了重要参考,获得高度认可。
“当自己所做的研究真正解决了一些实际问题,那种自信和热爱,会慢慢生长出来。”翟成说。
专注于深部煤层瓦斯抽采研究
如今,有些矿井已深达1000多米,过去浅部煤层瓦斯抽采方法在深部煤层应用效果不明显,翟成深知,必须传承创新精神,探索新路径。
参与一些煤矿事故调查时,翟成看到了瓦斯爆炸将巷道彻底摧毁的惊人破坏力,开始逆向思考:能量是客观存在的,能不能化害为利?于是,“人为可控爆炸”的思路应运而生——通过可控燃爆让煤岩层产生裂缝,使瓦斯顺畅析出,便于抽采利用。
想法虽好,实验验证却异常艰难。爆炸实验难度大、强度大、危险性高,不能在学校的实验室完成,他们就到一些偏远的地方开展实验,一待就是一二十天,夏天蚊虫叮咬,冬天冻得直打哆嗦。
起初,曾有半年时间,研究迟迟没有进展,团队中有人动摇,外界也不乏质疑。“放弃很容易,但坚持需要毅力,这也是一种责任。”翟成说,“只要方向是对的,就不怕挫折。”
而想要真正解决问题,翟成认为要通过调研,结合真实的现场环境不断分析原因,努力弄清楚问题在哪里,并不断借鉴他人的经验完善实验方案。
在周世宁院士开拓瓦斯流动理论、俞启香教授创建“煤与瓦斯安全高效开采”理论体系的基础上,2016年,林柏泉教授主持、翟成参与的“高瓦斯突出煤层强化卸压增透及瓦斯资源化高效抽采关键技术”获国家科技进步二等奖。在林柏泉教授看来,新一代研究者们面临着更为艰巨的挑战。
经过多年攻关,翟成带领团队瞄准单一低渗透煤层瓦斯抽采难题,发明了集“双动力协同钻进、射流割缝、脉动压裂”功能为一体的煤矿井下煤层造缝增透技术及装备,已经在全国多地投入应用。
如今,翟成愈发感到煤矿在瓦斯抽采方面的智能化程度相对较低。近年来,他带领的团队也致力于提升瓦斯抽采智能化水平的研究。
有一次,在贵州省的一家煤矿,翟成在井下了解情况时,得知一处矿井打钻时容易喷孔造成瓦斯超限。“矿井有没有防喷孔装置?”翟成问道。企业相关人员回答:“有,但是效果不好。”
于是,翟成从喷孔机理、触发条件、控制手段等方面逐一剖析,并深入现场提出防治思路。后来,他带领的团队研发出三代钻孔瓦斯喷孔智能感知及控制装置,在多个矿井得到推广应用。
“瓦斯灾害防治需要大家共同努力,我们做的只是其中一小部分。”翟成说。
教导学生先做人、后做事
翟成是林柏泉教授负责的“全国高校黄大年式教师团队”矿山安全工程教师团队核心成员。如今,翟成也以“传承+”模式,结合时代变化,引导学生将个人发展与国家利益紧密结合,教导学生先做人、后做事。
“林老师常常教导我,要以能吃苦、愿吃亏的心态做人做事,用一言一行来引导学生。”翟成说。
平时,翟成每周都要与学生交流,了解他们的研究进展与困惑等,并不断鼓励和支持学生。“学生的优秀不只看分数,即使是别人不看好的学生,只要能找到自己的兴趣点,专注做下去,同样能变得优秀。”他说。
徐吉钊2014年来到翟成的团队攻读硕士研究生,现为安全工程学院副教授。
“翟老师总是教我们,要低调做人、高调做事。只有真正做出东西,才能得到认可。”徐吉钊说。
带着学生一起去煤矿、气田调研时,翟成总是直奔问题而去,“做科研时,想象中的情况和实际情况往往存在很大差异,必须与真实的环境、现场结合起来,这样更能培养学生的综合能力”。
有一次,翟成带着徐吉钊等人到一处煤矿,探索如何借助油气领域的一些装备,提升煤层小构造瓦斯探测的精度。“煤层小构造可能有瓦斯聚积和应力集中,如果未经处置就开始采煤,危险性很大。”徐吉钊解释道。
当时,翟成和仪器供应商等人在地面上讨论时,仪器供应商认为,油气领域的装备在煤矿应用也没有问题,道理都是相通的。但翟成坚持带着对方下矿井,看看现场的实际情况。
下井之后,对方才意识到,井下情况和自己在地面上想到的完全不同,必须考虑仪器适用性等问题。“在煤层采集的信号精度不如岩层,再加上矿井下的锚网、锚杆等金属也会影响信号的精准度。”徐吉钊说,想要攻克技术难关,还要坐得住“冷板凳”,一点点努力突破。
如今,无论外界环境如何变化,在翟成看来,老一辈科研人员克服重重困难、冒着巨大风险做科研、参与事故救援与调查的奉献精神和吃苦耐劳的品质永远值得学习。“这条路不好走,但我们会坚持下去。”翟成说。
原文链接:在瓦斯防治科研道路上执着前行——记中国矿业大学安全工程学院院长翟成