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传承工匠精神,创新支护技术 —— 记中煤科工开采研究院综采工作面支护技术与装备创新团队
发布时间: 2022年5月31日
来源: 当代矿工

传承工匠精神,创新支护技术记中煤科工开采研究院综采工作面支护技术与装备创新团队

中煤科工开采研究院有限公司(原1957年成立的煤炭科学研究总院北京开采所)是隶属于中国煤炭科工集团的二级高科技企业,下属开采装备技术研究所是我国综采工作面支护技术与装备研发专业机构,是最早开拓我国煤矿综合机械化支护技术、装备研发与工程实践的“国家队”,承担着国家煤炭工业液压支架及支护技术归口任务,曾率先研发各类液压支架新架型和成套支护技术,一直推动着我国综采工作面支护技术与装备的创新和变革,承担并完成了全国70%以上煤矿的综采工作面总体配套和液压支架设计任务,主导建立了我国综采、综放、充填开采成套技术标准体系,研发的液压支架及成套产品、技术出口至美国、德国、澳大利亚、俄罗斯、孟加拉、印度和乌克兰等世界主要产煤国家,推动了我国煤炭开采效率、生产能力和安全保障水平超过并引领国内外工作面支护技术装备的发展方向。

60多年的科技创新和工程实践,综采工作面支护技术与装备创新团队积淀了雄厚的综合科技实力,形成了院士领军,研究员、博士和博士后为主体的高层次专业研发团队,在不同煤层条件开采技术领域取得数百项国家级重大科技成果,承担了本领域主要的国家重点科技攻关任务,奠定了开采装备技术领域综合实力最强研究团队的地位。目前,由中国煤炭科工集团首席科学家李明忠研究员(现任开采装备技术研究所所长)为学术带头人的40余人科研队伍中,60%以上是博士学位获得者,专业涵盖了采矿工程、机械工程、信息工程等,研究方向包括工作面支护理论、技术研发和装备设计等,具备理论攻关、技术研究、装备开发和工程示范全流程的工作面支护问题的解决能力。

 

开拓创新引领变革  填补支护领域空白

王国法,中国工程院院士,煤炭开采技术与装备智能化专家,是该创新团队的开拓者,自80年代中期就参与了中国煤炭综采技术和装备引进、消化、国产化研制和试验的全过程。在30多年的职业生涯里,王国法院士一直努力做好一件事情——煤炭安全高效绿色开采技术与装备的研发和工程实践。王国法院士主持研发的首套智能化无人开采技术与装备及工程示范,彻底改变了千百年来煤矿靠人工作业的高危生产方式。他用坚定的信念鼓舞着一批批青年人,带领着团队不断前进,作为团队的引路人,他深知青年人才是科技创新的主力军,是希望之星。王国法院士说:“不是因为喜欢而选择煤炭行业,而是因为选择而爱上了煤炭事业。一次选择,一生无悔。我敬佩煤炭工人特别能吃苦、特别能战斗的精神,我喜爱煤炭人甘于奉献、敢于创新的品格。”

“作为工作面支护技术与成套装备创新团队,我们要做的就是不断创新,与时俱进,推动煤矿工作面支护技术与智能化建设新发展。”现任综采工作面支护技术与装备创新团队负责人李明忠研究员自信地说。李明忠,全国煤矿系统“大国工匠”获得者,为了不断突破综采支护技术创新的“天花板”,李所长不是在出差,就是在出差的路上,20年来,他的足迹几乎遍布全国的主要矿区,“卡脖子”关键技术的突破使煤炭开采技术与装备从跟跑、并跑逐渐发展到领跑,一直持续引领着我国煤矿综采工作面支护技术的发展与变革。

综采工作面支护技术与装备创新团队持续30多年致力于综采工作面支护与液压支架技术理论的研究和实践,建立了综采工作面支护与液压支架技术理论体系框架,解决了这一阶段因液压支架与围岩作用规律不明、理论和设计方法空白、无法合理确定支架参数、综采系统无法适应复杂变化地质条件的难题。基于大量现场实测,创新团队发现传统综采矿压理论仅考虑支架与顶板压力作用的局限性,提出了液压支架与围岩耦合原理,建立液压支架与围岩耦合模型。液压支架要支得住、走得动,必须与围岩实现有效的强度耦合、刚度耦合和稳定性耦合。创新团队系统阐述了液压支架合理工作阻力、临界护帮力和支护系统稳定性控制策略,提出液压支架系列型谱和工作面支护系统液压支架群组的自组织协同控制方法,将支护系统群组自组织协同控制分解为围岩自适应控制和队列保持推进控制两个控制线程,为解决特厚煤层、薄煤层、大倾角煤层综采难题提供了理论和技术支撑。

扎根一线持续创新  脚踏实地服务煤矿

依靠现场搞“落地”创新,做煤炭行业“上山下乡”的科技工作者,是这个团队一直以来的惯例。张金虎坦言研究生刚一毕业就被派往技改煤矿的经历是他“一生的财富”。张金虎讲述说:“在煤矿现场的两年间,每天凌晨5点与煤矿工人一起下井、共同工作、一起生活的经历,让我了解到科技创新的本源需求,更让坚信唯有坚持不断的科技研发与创新,才能降低工人劳动强度,提高开采效率和品质。”从那时起,他养成了与煤矿工人唠嗑聊天的习惯。“张师傅,放煤的时候你觉得‘卡脖子’的地方在哪里?如果我把液压支架尾梁结构优化设计成三级机构是否可以改善卡堵问题呢?”“李师傅,打护帮板时你是怎么判断是否到位的?如果设计以接触传感器触发的装置是不是可以监测操作质量?” 所有的科技创新都不是空中楼阁,自足国情,面向现场、面向需求的创新才更有生命力。这些来自基层的诉求,真真切切融进了我国自主研发的技术装备中,在一个个综采工作面发挥着巨大作用,当初那个善于倾听的少年通过持续不断的国产技术与成套装备自主研发,也成长为团队骨干,成功入选中国科协青年人才托举工程,荣获第三十届孙越崎青年科技奖。

九尺之台起于累土。一次次扎根现场的深入交流,一点点联系实际的科技创新,为我国综采支护技术与装备的发展奠定了基础。团队成员年平均出差时间200天以上,从清晨到清晨的通宵达旦,从凌晨到凌晨的星夜兼程,每一分每一秒都诠释了专注开采的初心,每一脚每一步都贯彻着追求卓越的使命。团结、拼搏、求实、创新、忠诚、奉献,创新团队在实践中践行着投身科研的初心,奉献着奋斗的青春,履行着创新的使命。

创新团队基于多年来的持续研发,已形成较完整的液压支架系列型谱,1.1~1.3米薄煤层长工作面超大伸缩比液压支架与成套设备实现了世界最低采高的高效智能化生产,45度大倾角工作面“自撑—底推—邻拉—顶挤”大采高液压支架实现了“开采禁区”的安全高效开采,6~8米超大采高综采突破了国际几十年来的开采上限,20米煤层一次开采颠覆了传统行业认知……这些都在引领国内乃至世界煤炭开采支护技术与装备的发展。

坚持创新协调发展  引领智慧煤矿建设

宏图伟业需要一笔一笔描绘,工匠精神需要一代一代传承。刚刚参加工作不久的于翔感受颇深:“开始我对我的工作并没有什么概念,感觉支架设计大同小异,无非就是照葫芦画瓢,画图时也是跟着感觉走,觉得怎么省事怎么画,对焊接工艺、加工工艺更是一知半解。直到来到1000米深的井下,看到因高温而赤膊工作的煤矿工人,我才深刻了解到我在CAD上画的每一条线都可能决定现场煤矿工人的劳动强度甚至生命。”如何通过技术创新降低煤矿工人劳动强度、提高煤矿生产效率,让煤矿工人有更多幸福获得,让煤炭企业实现更多价值创造,是团队一以贯之的努力目标。

习近平总书记说:“一个地方、一个企业,要突破发展瓶颈、解决深层次矛盾和问题,根本出路在于创新,关键要靠科技力量。”能源革命的根本出路在技术创新。进入高质量发展阶段,创新团队敏锐捕捉发展方向,积极向国家部委建言献策,推动煤炭行业由传统向智能转变。2020年3月,由国家发改委、能源局、应急部、煤监局、工信部、财政部、科技部、教育部8部委联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》。煤矿智能化作为我国煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,已成为行业广泛共识,特别是作为煤矿智能化核心功能区域的综采工作面,其智能化水平决定了煤矿智能化的最终效果。基础研究是科技创新之源。目前,创新团队承担着国家重点研发计划项目6项,国家自然科学基金3项,山东省重点研发计划2项,预期3~5年内将有新一批的科技创新成果转入实施,为煤矿高质量发展赋能。

2020年5月,于翔作为设计师参加全国首个千米深井大采高超长工作面安全改造项目验收,遇到了矿上的领导,一见面他就高兴地说:“你们设计的支架真好,推进到现在一点问题没有,采高已经超过6米了,这在全世界也是首次啊!”创新团队成功通过应用液压支架自适应群组支护、支护质量在线监测和可视化平台等技术,实现了劳动强度的降低。

图纸上是一横一竖的条条线段,而到了煤矿这就是在1000米深的井下保障矿工生命安全的支架。撑起煤矿工人综采工作面安全作业的天,中煤科工开采研究院综采工作面支护技术与装备创新团队几代人,一辈子就为了做好工作面支护这一件事,未敢停歇。