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矿山灾害抗争的斗士

发布时间:2021-08-24 | 作者:  | 编辑:重庆科协数据迁移

孙海涛,沙坪坝区新桥街道科协副主席、中煤科工集团重庆研究院有限公司科技发展部副主任、研究员。作为街道科协“三长”中的一员,长期从事煤矿采动区煤层气开发及瓦斯灾害防治等研发工作,是国内煤岩动力灾害防治领域的专家,主持和参加了国家重大科技专项、国家自然科学基金等多项国家级、省部级科研项目,为煤炭行业的生产与安全做出了巨大的贡献。

近年来,获中华杰出工程师青年奖(2020)、中国产学研合作创新奖(2019)、全国煤炭青年科技奖(2016)、中国职业安全健康协会青年科技奖(2014),入选重庆市高层次人才特殊支持计划(2018),获重庆市“杰青”资助(2019);出版专著2部、参编专著2部,发表学术论文60余篇(SCI/EI32篇),主持/参编行业标准5项,授权发明专利22项,获中国专利优秀奖1项、省部级一等奖5项。

一、孜孜不倦,勤学不辍

1988年,孙海涛同志以优异的成绩考入了湖南科技大学采矿工程专业,新闻中矿难家属凄惨的哭声让他坚定了与矿山灾害斗争一辈子的决心。在学校里,他孜孜不倦、勤学不辍,又以优异的成绩考取了采矿工程硕士研究生。硕士毕业后,为实现用科技力量提升矿山安全这一志向,他加入了中煤科工集团重庆研究院有限公司这个高科技团队,进入公司后,他深知只有多学本领,快速提升自己的能力才能实现自己的志向。在工作之余,充分利用各种时间,努力学习,成功考取了重庆大学岩土工程的博士研究生。博士毕业后,又进入中国人民解放军后勤工程学院博士后科研流动站和煤炭科学研究总院重庆分院博士后科研工作站进行科学研究,师从国内岩土工程领域奠基人郑颖人院士和国内著名的瓦斯防治专家胡千庭教授,在专家的指导下,他创新成果频出,成为当时重庆研究院唯一的两站博士后。

二、变害为宝,创新煤层气抽采技术

煤层气,是煤的伴生矿产资源,属非常规天然气,是近二十年迅速崛起的清洁优质能源和化工原料。煤层气中甲烷浓度达到5%~16%时,遇明火就会爆炸,这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中,其温室效应约为二氧化碳的21倍,对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气,煤矿瓦斯爆炸率将降低70%~85%。煤层气的开发利用既能保证煤炭安全开采,也可提供清洁优质能源,同时还能减少温室气体排放,具有极大的社会效益和经济效益。

“十二五”期间,孙海涛作为项目负责人,依托国家重大专项课题 “采动区地面井采动损坏防护技术的集成与优化”、国家973项目课题“深部采动破断煤岩体中瓦斯运移与富集机理及规律”、国家自然科学基金面上项目“重复采动影响下地面井综合破坏机理及煤层气空间运移特征”等项目,围绕“降低井下采场空间瓦斯浓度是防治瓦斯超限和瓦斯爆炸核心措施”这一主线,对煤矿采动区瓦斯地面井抽采技术进行了集中攻关。建立了煤矿采动区瓦斯抽采地面井变形破坏的“层面拉剪变形”理论框架,创新了以“分源迭代”为核心的老空区煤层气富集区优选技术和煤矿采动区地面井区域布井位置优选、井型结构逐级优化、局部固井、悬挂完井等特色技术,形成了“局部固井+悬挂完井”、“两级固井+悬挂完井”和“地面L型顶板水平井”等实用性高的井型结构。该技术成果、工程经验在山西晋城、大同和安徽两淮、重庆綦江等重点矿区进行了大范围应用和推广,使得地面井抽采成功率由“十一五”期间的不足30%提高到“十三五”中期的95%以上,极大地提高了煤矿井下涌出瓦斯地面抽采的效果,保障了规模化开采条件下大产量、高瓦斯涌出量矿井的瓦斯安全治理。

三、攻坚克难,探寻煤与瓦斯突出真相

煤与瓦斯突出是井工煤矿井下生产中发生的一种极其复杂的动力灾害,其特征是在极短的时间内,由煤体向巷道或采场突然抛出大量的煤炭,并涌出大量的瓦斯。喷出的瓦斯-煤具有很大的冲击力,能在逆风流数十至上千米长的巷道范围内造成设施摧毁、人员掩埋,在更大范围内造成人员因缺氧而窒息死亡,遇上火源还会引起瓦斯(煤尘)爆炸,摧毁整个生产区域甚至整个矿井。煤与瓦斯突出和其引起的煤矿火灾、瓦斯爆炸等灾害是导致煤矿群死群伤事故的主要灾害,相对于其他的一些矿井动力灾害,其危害更大、波及范围更广、治理难度高。

孙海涛作为项目负责人,在国家973计划、国家自然科学基金、重庆市杰出青年科学基金等项目的资助下,围绕“岩层冲击和煤层突出耦合效应是深部矿井煤岩动力灾害基本特征”这一主线,针对深部矿井冲击、突出灾害耦合性高、发生机理不明的难题,牵头研制了三维高刚度大型煤与瓦斯突出模拟装置和高承压突出致灾模拟装置,建立了煤岩瓦斯动力灾害全过程相似模拟方法,提出了煤岩系统组合结构动力失稳破坏过程的临界判别条件,获得了煤岩系统动力灾害过程中的“应变回弹”现象及其对应的能量耗散量化规律。该技术成果的完成将为深部矿井复合型煤岩动力灾害的防治工艺、防治装备提供良好的借鉴。

该技术成果主要应用于煤岩瓦斯动力灾害的基础理论研究、灾害防治工艺研发和灾害防治装备的效果检验等方面。三维高刚度大型煤与瓦斯突出模拟装置和高承压突出致灾模拟装置能够高相似度反演还原煤矿井下煤与瓦斯突出事故,在安全生产技术支撑体系国家级重点实验室-煤矿瓦斯事故鉴定分析实验室中承担着重要的事故分析功能,已经良好的反演还原了多次典型煤岩瓦斯动力灾害事故,为煤炭行业安全科技的发展提供了重要支撑。

四、初心不改,再攀高峰

2018年,孙海涛凭借其踏实稳重的工作作风、超强的科研创新能力、全面的管理才能获得了组织的认可,开始担任院科技发展部副主任,并在2020年主持全面工作。在短短两年的时间里,他围绕应急科技部、管理部布局“十四五”煤炭发展科技规划的需求,作为中国煤炭科工集团有限公司的代表参与完成了 “重大灾害事故防治国家科技重大专项” 论证工作、“大型油气田及煤层气开发国家科技重大专项”的2035接续项目和面向2030“煤炭清洁高效利用国家科技重大专项”的立项申报工作,为煤矿安全科技创新中长期发展做好了铺垫;完成了中煤科工集团重庆研究院有限公司“十四五”科技创新规划,组织修订了重庆研究院多项科研管理办法,为重庆研究院快速布局“低瓦斯矿井时代智慧矿山建设”的科技创新奠定了坚实的基础。

五、走近民众,致力科普

孙海涛依旧清晰记得自己选择这条抗争之路的初衷,将民众的生命安全放在第一位。为了普及用炭安全常识,提高居民安全用气意识,防范意外故事的发生,他积极组织动员公司的专业人员,分层、分批开展讲座、咨询、展示等用碳安全、地质灾害科普宣传活动,带头为居民科普了煤炭的产生与使用,如何有效预防和减少冬季取暖所造成的一氧化碳中毒事故和火灾事故,详细讲解了煤气的输送过程、室外煤气管道周边注意事项以及如何应对煤气泄漏等基础知识及安全知识,丰富了居民用炭安全知识,提高了煤气使用安全的防范能力;他进入社区,走近民众,积极推动辖区内科学普及,将地质灾害防治知识传播入千家万户,从地质灾害识别、预防和临灾撤离等方面进行了生动讲解,增强居民的防震减灾意识,提高居民的应急避险、自救互救能力。

“不忘初心、牢记使命”,孙海涛在做好全院科技发展管理的同时,积极开展着煤与瓦斯突出机理的研究工作,正在为早日彻底消除煤矿瓦斯灾害贡献力量。孙海涛同志荣获2021年沙坪坝区“最美科技工作者”,他将勇攀科技高峰,致力大众科普,推动煤炭安全生产、绿色智能道路上继续前行,战线最美科技工作者和基层科协“三长”的风采。

沙坪坝区科协供稿

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