從科技降“虎”到智慧用“虎”

在河南理工大學現代化綜采工作面實訓實驗室，該校青年教師王振鋒（右一）向研究生講解團隊研發的應用于高瓦斯礦井瓦斯多種治理措施的“胎囊式”系列封孔裝備的應用場景和技術優勢。

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

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

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

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

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

在河南理工大學“河南省非常規能源地質與開發國際聯合實驗室”，該校教授曹運興（左）手把手地指導學生制作掃描電鏡實驗樣品。

在河南理工大學國家級煤礦開采虛擬仿真實驗中心，該校能源學院院長郭文兵教授（左一）指導學生利用虛擬仿真技術還原煤礦作業環境，體驗煤礦井下各種技術與工藝，了解煤礦事故危害。

　　“這張地圖涵蓋2000余個礦井、125個礦區、25個省區。有了它，就能精準定位那些‘易怒’的高瓦斯礦井。”11月初，在河南理工大學建校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圖”背后的故事。

　　站在校史館的瓦斯地質圖前，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”。“瓦斯造成的事故數量多、危害大，煤礦一旦發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。”河南理工大學安全科學與工程學院院長魏建平向記者介紹。

　　明知山有虎，偏向虎山行。作為中國礦業高等教育發源地的河南理工大學，面向國民經濟主戰場，扛起了科研降“虎”的重任。

　　上世紀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學院（今河南理工大學），成為瓦斯地質研究的領軍人，邁開了降“虎”路上的第一步。

　　楊力生帶領第一代瓦斯地質研究團隊成員，編制出我國首幅《1∶200萬中國煤層瓦斯地質圖》，成為“中國煤炭安全技術研究的里程碑”，實現了找“虎”路上從0到1的突破。2011年，“中國煤礦瓦斯地質規律與應用研究”成果榮獲國家科學技術進步二等獎。

　　打“虎”路程艱辛且復雜，井下瓦斯抽采過程中“鉆不深、易塌孔、封不嚴”，瓦斯含量及壓力測試不準確，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。為了戰勝“猛虎”，河南理工大學瓦斯治理團隊向這些科研難題發起沖鋒，書寫了一個個動人的打“虎”故事。

　　張鐵崗院士始終在生產一線致力煤炭安全與搶險救災技術研究，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的研究”獲得國家科技進步獎二等獎；孫玉寧教授帶領團隊研發了松軟煤層鉆進技術裝備、瓦斯抽采鉆孔區域密封技術等，形成了瓦斯抽采“鉆—封—聯—控”一體化關鍵技術體系，大大提升了瓦斯抽采效率，獲得國家科技進步獎二等獎；魏建平教授帶領團隊研發的“低滲透煤層瓦斯高效抽采關鍵技術”，有效防止了礦井重大瓦斯事故的發生，提高了生產效率，保障了安全生產環境。

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

　　“在煤炭開發的理想路徑中，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，復雜多變的地質條件和煤層氣開發增透等問題死死纏繞著降“虎”團隊。曹運興帶領大家建立大傾角厚煤層水力壓裂裂縫擴展的數學物理本構方程，為瓦斯“猛虎”變身清潔能源提供了有力支持。該技術兩次打破全國紀錄，將煤層氣單井產量提升10倍以上，并保證了長期穩定開采，獲得國家科技進步獎二等獎。

　　“學校一代代瓦斯地質科研人，不僅致力于降‘虎’的科研之路，也著力培養適應新時代新需求的高層次人才。”河南理工大學校長趙同謙說。學校依托國家級虛擬仿真實驗室、綜采綜掘實訓實驗室等，通過虛擬現實技術、煤礦開采智能化教學體驗等，讓學生全面了解井下采煤工藝和技術，增強實踐創新能力。

　　河南理工大學黨委書記鄒友峰表示：“新征程上，聚焦低碳、節約、綠色的研究方向，學校將繼續發揮優勢、矢志創新，書寫好后瓦斯時代發展新篇章，為教育強國、科技強國和人才強國建設作出新的更大的貢獻。”

《中國教育報》2024年11月25日 第04版