院士观点 | 何满潮院士:让矿工们不再受苦,是科研的巨大动力

何满潮院士

何满潮,中国科学院院士、俄罗斯矿业科学院院士、阿根廷工程院院士,矿山工程岩体力学专家,中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室主任。

主要从事矿山岩体大变形灾害控制理论和技术研究,提出了“缓变型”和“突变型”大变形灾害的理论体系,研发了多套大变形灾害机理实验系统。研发的具有负泊松比(NPR)效应的恒阻大变形锚杆(索)新材料,成功应用于工程实际,取得了巨大的经济和社会效益。

50岁之前,何满潮每年过半时间都在全国各地的矿山,经常下到千米的深井,进行现场试验。他谨记责任之重,“我们所做的研究工作,与矿工们的工作环境甚至是生命,都息息相关。”

何满潮表示,10多年前,煤矿生产每年伤亡人数将近3000人,到2019年已下降到了300多人。伴随着科学技术的进步,煤炭系统生产安全性得以大大提升。在煤炭产量翻倍增长的同时,安全事故大幅度减少,这实际上正是科技进步给煤炭行业、能源行业带来的变化。让矿工们不再受苦,是我们进行科研的巨大动力。

“采矿就是你拿走了自然界的宝贝,打隧道是你把岩体拿走了。如果你不给补偿,人家会生气,继而引发塌方、岩爆、隧道大变形等。”何满潮将复杂的问题解释得浅显易懂,“这种补偿不是我们买两斤黄瓜后付钱就行的事,所以我们提出了用新材料进行补偿。”

在国家战略的推动下,中西部地区交通基础设施建设正在大规模兴起。特别是我国西部地区地形、地质条件极其复杂,隧道建设数量之多、技术要求之高、施工难度之大世所罕见,如川藏铁路就有近千公里“深埋超长”隧道。何满潮在考察和实践中发现,过去由国外研究学者提出且常用的——没有应力补偿的普氏法和有低应力补偿的新奥法,在川藏铁路这种以深部大变形岩体为主的超长隧道工程中“水土不服”。

于是,他带领团队“对症下药”,于去年提出了开挖补偿法,适用于在大变形岩体中的深部开挖,是一种以补偿原岩应力为目标的高应力补偿支护技术。该技术已在木寨岭隧道、昌宁隧道、他白依隧道等复杂地质条件下的大跨度公路隧道得到了良好应用,隧道围岩大变形控制效果显著。

湖南成矿地质条件优越,矿产资源丰富,优势矿产多且分布相对集中。何满潮建议:“未来在矿山开采方面,湖南可以多推行这种既节约资源又安全高效的无煤柱自成巷技术。”与矿山岩体打交道,常常面临山体滑坡、塌方事故等危险。何满潮带领团队研究控制岩爆、冲击地压、软岩大变形等重大地下工程灾害,破解了一道又一道难题。

无煤柱自成巷技术(110/N00工法),是我国具有自主知识产权的原始创新技术。“传统的‘121’工法采用一面、双巷、留煤柱的开采方式,不仅造价昂贵、浪费煤炭资源,灾害发生的概率还高。‘110’工法是借力打力,利用矿山压力自动切顶形成回采巷道,把采煤与掘进两套工序统一起来,每个采煤工作面少掘进一条回采巷道,实现无煤柱开采,结束了要出煤必须先掘进回采巷道的历史。“N00”工法,使工作面由“跳采”变为连续开采,且能够实现Y形通风,降低采准巷道掘进率约90%,提高资源回收率约40%,同时可降低事故发生风险和煤炭开采成本。”何满潮说。

何满潮表示该工法已在全国500多个煤矿应用,经济和社会效益非常显著,也适用于非煤矿山的开采中,被称为“矿业领域的第三次技术变革”。

何满潮说:“高效安全科学的开采,离不开科技的进步。煤炭作为一个大的工业系统,更离不开我国管理机制体制的改革和科学管理的加强。如今,无论是组织管理、体制机制改革,还是科技手段的应用,都在全方位发力煤炭安全开采工作,未来我相信会越来越好。”

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