從科技降“虎”到智慧用“虎”

在河南理工大學(xué)現(xiàn)代化綜采工作面實訓(xùn)實驗室，該校青年教師王振鋒（右一）向研究生講解團(tuán)隊研發(fā)的應(yīng)用于高瓦斯礦井瓦斯多種治理措施的“胎囊式”系列封孔裝備的應(yīng)用場景和技術(shù)優(yōu)勢。

在河南理工大學(xué)國家重點實驗室，該校1962級校友、中國工程院院士張鐵崗（左三）指導(dǎo)團(tuán)隊青年教師及博士生開展受載低滲煤樣裂隙分布及發(fā)育規(guī)律的CT掃描實驗。

在“河南省總工會魏建平勞模創(chuàng)新工作室”里，“全國高校黃大年式教師團(tuán)隊”帶頭人、河南理工大學(xué)教授魏建平（右二）為學(xué)生們講解煤層注水添加劑的選配以及潤濕效果。

在河南理工大學(xué)煤層氣（瓦斯、頁巖氣）抽采與利用實驗室，井下瓦斯抽采團(tuán)隊帶頭人孫玉寧教授專心觀察試驗情況。

國家級青年人才、河南理工大學(xué)瓦斯爆炸防治團(tuán)隊帶頭人王燕教授（右一），帶領(lǐng)團(tuán)隊成員開展瓦斯爆炸規(guī)律研究及瓦斯抑爆劑的研發(fā)。

在新疆阜康氣煤一井，河南理工大學(xué)教授曹運興深入煤礦井下工作面最前線，仔細(xì)觀測煤層裂隙展布狀態(tài)。 （資料圖片）

在河南理工大學(xué)“河南省非常規(guī)能源地質(zhì)與開發(fā)國際聯(lián)合實驗室”，該校教授曹運興（左）手把手地指導(dǎo)學(xué)生制作掃描電鏡實驗樣品。

在河南理工大學(xué)國家級煤礦開采虛擬仿真實驗中心，該校能源學(xué)院院長郭文兵教授（左一）指導(dǎo)學(xué)生利用虛擬仿真技術(shù)還原煤礦作業(yè)環(huán)境，體驗煤礦井下各種技術(shù)與工藝，了解煤礦事故危害。

　　“這張地圖涵蓋2000余個礦井、125個礦區(qū)、25個省區(qū)。有了它，就能精準(zhǔn)定位那些‘易怒’的高瓦斯礦井?！?1月初，在河南理工大學(xué)建校115周年之際，中國工程院院士、該校1962級校友張鐵崗回到母校，與師生們一起重溫“新中國第一張煤層瓦斯地質(zhì)圖”背后的故事。

　　站在校史館的瓦斯地質(zhì)圖前，這位78歲高齡的打“虎”專家感慨萬千：“這幅圖也見證了一代代理工大人找‘虎’、打‘虎’、馴‘虎’、用‘虎’的降‘虎’歷程?！?

　　瓦斯，煤礦開采過程中釋放出的氣體，無色無味，卻是吃人的“猛虎”。“瓦斯造成的事故數(shù)量多、危害大，煤礦一旦發(fā)生煤與瓦斯突出或者瓦斯爆炸，極易造成群死群傷的重大安全事故?！焙幽侠砉ご髮W(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院院長魏建平向記者介紹。

　　明知山有虎，偏向虎山行。作為中國礦業(yè)高等教育發(fā)源地的河南理工大學(xué)，面向國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場，扛起了科研降“虎”的重任。

　　上世紀(jì)60年代，時任煤炭部高級工程師的安全專家楊力生加盟母校焦作礦業(yè)學(xué)院（今河南理工大學(xué)），成為瓦斯地質(zhì)研究的領(lǐng)軍人，邁開了降“虎”路上的第一步。

　　楊力生帶領(lǐng)第一代瓦斯地質(zhì)研究團(tuán)隊成員，編制出我國首幅《1∶200萬中國煤層瓦斯地質(zhì)圖》，成為“中國煤炭安全技術(shù)研究的里程碑”，實現(xiàn)了找“虎”路上從0到1的突破。2011年，“中國煤礦瓦斯地質(zhì)規(guī)律與應(yīng)用研究”成果榮獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。

　　打“虎”路程艱辛且復(fù)雜，井下瓦斯抽采過程中“鉆不深、易塌孔、封不嚴(yán)”，瓦斯含量及壓力測試不準(zhǔn)確，低滲透煤層瓦斯“抽采衰減快、抽采效率低”等問題像密布的荊棘。為了戰(zhàn)勝“猛虎”，河南理工大學(xué)瓦斯治理團(tuán)隊向這些科研難題發(fā)起沖鋒，書寫了一個個動人的打“虎”故事。

　　張鐵崗院士始終在生產(chǎn)一線致力煤炭安全與搶險救災(zāi)技術(shù)研究，親自指揮和參與煤礦事故搶險50余次，救助近800名礦工，被譽為“瓦斯克星”“礦山脊梁”，他牽頭的“礦井瓦斯綜合治理示范工程配套技術(shù)的研究”獲得國家科技進(jìn)步獎二等獎；孫玉寧教授帶領(lǐng)團(tuán)隊研發(fā)了松軟煤層鉆進(jìn)技術(shù)裝備、瓦斯抽采鉆孔區(qū)域密封技術(shù)等，形成了瓦斯抽采“鉆—封—聯(lián)—控”一體化關(guān)鍵技術(shù)體系，大大提升了瓦斯抽采效率，獲得國家科技進(jìn)步獎二等獎；魏建平教授帶領(lǐng)團(tuán)隊研發(fā)的“低滲透煤層瓦斯高效抽采關(guān)鍵技術(shù)”，有效防止了礦井重大瓦斯事故的發(fā)生，提高了生產(chǎn)效率，保障了安全生產(chǎn)環(huán)境。

　　如果說與“猛虎”在井下的搏斗是“短兵相接”，那么，河南理工大學(xué)教授、加拿大工程院院士曹運興帶領(lǐng)團(tuán)隊主攻的地面瓦斯抽采技術(shù)難題，則是“拿時間換空間”。

　　“在煤炭開發(fā)的理想路徑中，先采氣再采煤的順序是正確的，不僅能解決安全問題，還能實現(xiàn)能源綜合利用，將‘虎’用起來。”曹運興介紹，瓦斯熱值高、無污染，將其變身為可充分利用的清潔能源，不僅能從源頭防止煤礦瓦斯事故，還能彌補能源缺口、保障國家能源安全。然而，在地面開展瓦斯抽采，復(fù)雜多變的地質(zhì)條件和煤層氣開發(fā)增透等問題死死纏繞著降“虎”團(tuán)隊。曹運興帶領(lǐng)大家建立大傾角厚煤層水力壓裂裂縫擴(kuò)展的數(shù)學(xué)物理本構(gòu)方程，為瓦斯“猛虎”變身清潔能源提供了有力支持。該技術(shù)兩次打破全國紀(jì)錄，將煤層氣單井產(chǎn)量提升10倍以上，并保證了長期穩(wěn)定開采，獲得國家科技進(jìn)步獎二等獎。

　　“學(xué)校一代代瓦斯地質(zhì)科研人，不僅致力于降‘虎’的科研之路，也著力培養(yǎng)適應(yīng)新時代新需求的高層次人才?！焙幽侠砉ご髮W(xué)校長趙同謙說。學(xué)校依托國家級虛擬仿真實驗室、綜采綜掘?qū)嵱?xùn)實驗室等，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)、煤礦開采智能化教學(xué)體驗等，讓學(xué)生全面了解井下采煤工藝和技術(shù)，增強(qiáng)實踐創(chuàng)新能力。

　　河南理工大學(xué)黨委書記鄒友峰表示：“新征程上，聚焦低碳、節(jié)約、綠色的研究方向，學(xué)校將繼續(xù)發(fā)揮優(yōu)勢、矢志創(chuàng)新，書寫好后瓦斯時代發(fā)展新篇章，為教育強(qiáng)國、科技強(qiáng)國和人才強(qiáng)國建設(shè)作出新的更大的貢獻(xiàn)?！?p>《中國教育報》2024年11月25日 第04版