闯煤矿冲击地压灾害防治无人区
——记“全国煤炭工业先进工作者”、中国矿业大学教授窦林名
◎ 李同欢 钦馨慧 孙明锐
走进他的办公室,最吸引眼球的当属大屏幕上的“冲击地压远程监测预警平台”,全国100多个冲击地压矿井信息一览无余,各项数据实时更新,更可以交互操作,实时监测各个矿井的冲击危险性情况,保障矿井安全高效生产。
从1979年开始进行采矿工程学习、研究,到获得国家科技进步二等奖、主持国家重点研发计划课题、国家“973”课题等,四十余年来,他勇闯煤矿冲击地压灾害防治的无人区,用一项项科技创新为煤炭资源安全高效开采保驾护航。他就是“全国煤炭工业先进工作者”、中国矿业大学“煤矿冲击地压”方向开拓者窦林名教授。
“科学研究,一定要瞄准国家战略需求”
见到窦林名时,他正在和团队商量9月份即将在澳大利亚召开的“煤矿动力灾害国际学术研讨会”,他是这个在煤矿动力灾害防治领域享有盛名的学术会议的发起人之一。
这样的国际交流让中国矿业大学冲击地压研究相关理论、技术进行了全球性推广。然而,在20世纪90年代,国内对煤矿冲击地压防治研究还很少,更没有有效的应对办法。煤矿冲击地压如同地震一般,具有突发性、瞬时震动性、巨大破坏性的特征,不仅自身危害大,而且会诱发瓦斯异常涌出、瓦斯爆炸等重特大灾害,严重制约着煤炭资源开采。
1994年,窦林名的主要研究方向是煤矿顶板管理,但面对此种情况,他一心想寻找合适的解决方案。在钱鸣高院士的建议下,窦林名到波兰从零开始学习冲击地压防治技术。
1998年,在波兰获得博士学位的窦林名选择回国,一心扑在煤矿冲击地压防治研究工作上。他和团队逐步揭示煤矿冲击地压灾害的本质规律,对冲击地压灾害预防从理论、技术和方法上带来了观念上的突破,并首创了煤岩体应力场震动波CT探测技术装备和冲击危险递进聚焦监测预警技术体系。
煤矿冲击地压防治的关键,一个是监测预警,一个是防控治理,而一切的基础都源于冲击危险性评价。“必须要建立一套我们自己的行之有效的冲击危险评价方式。”从检测检验的标准、监测预警的设计、评价报告的模板都需要一步步克服困难,亲自尝试、检验,综合指数法评价预测冲击危险就是在这样的条件下得出的。“它是迄今为止评价冲击危险性最好用的一种方法,自2003年团队提出后,国内还没有其他方法能够代替综合指数法解决实际问题。”窦林名说。
窦林名带领团队获得国家科技进步二等奖2项,省部级一、二等奖共18项。团队的研究成果也编入了《煤矿安全规程》《煤矿安全规程执行说明》《防治煤矿冲击地压细则》《煤矿安全工程通用规范》等规程规范和相关标准,成为行业标杆。系列科研成果也不断在世界领域发挥影响力,彻底把我国煤炭冲击地压防治研究,实现从跟跑到领跑。
窦林名教授(左)和团队成员开展研究。 张驰 摄
“只有勇闯无人区,才能走出我们自己的路”
1998年,正是煤炭事业发展低谷期,很多煤矿资金链短缺,科研经费更是拿不出来。没有技术先例、没有经费,窦林名自掏腰包从零开始研究。
当时,徐矿集团三河尖煤矿的一个工作面发生过5次冲击地压、被迫整体关闭。如果引进在世界上较为先进的“地音监测系统”进行监测预警,一套设备就报价50万元,且不含后续技术服务,最终因经费不足只能放弃这一方案。
“外国人能做到的,我们中国人也一定可以。”窦林名决心独立自主攻克这一国内技术空白。反复思考后,博士后研究期间使用过的电磁辐射系统给了他灵感——用成本较低的电磁辐射系统进行冲击地压监测行不行?
在博士后合作导师的帮助下,窦林名每周一到周五在矿上进行取样、实验、设计方案、现场试验,周六、周日一头扎在实验室里,经过两年多的实验和反复调试,窦林名终于在实验室内成功用电磁辐射仪器将冲击危险信号提取出来。实验室提取出来只是第一步,现场应用还需要克服“监测对象大型化”“井下信号干扰”等困难。窦林名冲在一线进行信息收集和设备调试,最终成功用这套监测系统进行冲击地压监测,当被迫关停的工作面重新生产时,窦林名露出了欣慰的笑容。
“我们是全球首个应用电磁辐射监测技术来进行冲击地压监测预警的研究团队。”窦林名介绍。在电磁辐射监测预警系统成熟应用后,团队相继研发了相应的装备并在多个矿井应用。“煤矿冲击矿压电磁辐射监测预警技术与装备及其应用”项目也获2006年国家科学技术进步二等奖。
在煤矿现场,窦林名总是不畏困难冲在一线。“有一次在现场,煤矿巷道从直径3米,经过冲击地压直接变为1.8米,虽然危险,但你要解决这个事,必须要在现场拿到第一手资料。”正是这种敢闯无人区、敢于创新、深入一线、亲力亲为的态度,促使着一个个棘手的问题得以解决,为企业创造了巨大的效益。
“从煤矿现场来,最终还要用到现场去。”很多企业由于冲击地压灾害即将变成僵尸企业,但没有多余的经费进行科研立项,当企业找到窦林名时,他也会视情况自己垫钱开展研究,为企业解决问题。
“独木不成林,传承才能更好地支撑团队发展”
作为团队负责人,窦林名深知科技攻关需要传承,也深知人才培养的重要性。
“全方位培养”“亦师亦友”是他坚持的培养观念。留校至今,窦林名团队培养了近30名博士研究生,其中1人获评全国百篇优秀博士论文,4人获评江苏省优秀博士论文,8人获评校优秀博士论文。“每个人都有闪光点,我们要想办法发现它。”
通过加强与企业单位科研合作、引进高水平试验设备、完善理论研究体系、创新改革教辅材料、拓展国际化合作渠道等工作,窦林名团队的研究生培养形成了基于学术创新和因材施教为引导准则的四类研究生人才培养模式:理论研究型、教学科研型、专业实践型和国际复合型。窦林名团队获评中国矿业大学首届“优秀研究生导师团队”。
“我希望他们将来在工作中能有独当一面的能力。”因此,从撰写初级报告、中级报告、实验报告和研究报告,到出差前往现场解决问题,甚至沟通交流的技能、文章整体逻辑性的训练,都在对学生的培养范围内。
怀揣无私的大爱之心,窦林名将所学倾囊传授。年轻教师刚工作时,经常面临经验不足、人员不足等困难,窦林名总是主动提供启动经费。近20年来,团队近百名研究生,有30多人在全国高等院校、科研单位工作,到企业就业研究生也得到用人单位的广泛认可。
四十余载风雨,窦林名持续深耕煤矿冲击地压防治钻研创新,服务国家煤炭安全高效开采,倾囊相授栽培年轻一代,用大爱铺就前行之路,以坚定信念铸就师魂。2023年,窦林名获评“全国煤炭工业先进工作者”,他深知将来的路不会比过去轻松,但只要一步一步去走,终将会成功。
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