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把实验室搬进千米井下
——走进淮北矿业股份公司博士后科研工作站
●王敬华
矿井开采深度达千米,巷道维修频率高,传统的锚杆、U形钢支护能否使用?从中国矿业大学走出来的博士后张凯,半年前进驻淮北矿业股份公司博士后科研工作站。他多次深入井下现场,在确定实验地段后,采集岩样,着手进行室内流变实验。
2年内,张凯要结合现场实测和数值模拟分析围岩破裂损伤演化及支护结构作用机理,提出千米埋深巷道围岩控制技术。这是淮北矿业和中国矿业大学招收第二批进站博士后达成的一个协议。
另一个进站博士后周红星的研究课题是,松软突出煤层提高顺层钻孔瓦斯抽采效率研究。该课题研究松软煤层适用的抽采技术,提高瓦斯抽采效率,减少钻孔工程量。
“博士后科研工作站组建3年来,我们推进产学研深度融合,去年有20多项科技成果获安徽省和中国煤炭工业协会奖励,解决了许多生产中的难题。”淮北矿业技术中心第一副主任张毅说。
导师有来头
据介绍,淮北矿业博士后科研工作站于2010年10月,经国家人力资源和社会保障部批准设立。“我们的博士后科研工作站不是空壳,而是实打实在高效运转。”张毅说。
为了保证博士后培养质量,公司选定李伟、葛春贵、陈家祥、倪建明4位集团高层技术管理人员作为博士后导师。这4人是安徽省学术及技术带头人,均是具有正高级职称的国家、安徽省采矿和通风安全专业领域的专家。其中,李伟是中国孙越崎能源大奖获得者,葛春贵是中国优秀科技工作者获得者。
淮北矿业制定了《博士后科研工作站管理办法(暂行)》,成立了博士后工作站管理委员会,负责制定招收、培养和使用博士后的总体规划与政策,审批博士后人选、研究课题、经费等。同时,成立了专家委员会,围绕煤矿安全生产中的共性、关键性和前瞻性技术难题,提出博士后研究课题,指导博士后学术、科研工作。
淮北矿区地质条件复杂,水、火、瓦斯、煤尘、顶板、地压“六害”俱全,有许多制约安全生产的技术难题,如矿井开拓与开采技术、瓦斯治理技术、深部开采巷道矿压综合治理技术、矿区水害规律及综合治理技术等。博士后工作站的成立,让解决这些技术难题变成可能。
研究出成果
2011年8月,淮北矿业与中国矿业大学联合招收李桂臣、王亮2名首批博士后进站工作,主要从巷道支护及瓦斯治理2个专业方向开展研究。淮北矿业组成了一个以博士为主、以矿区技术骨干为辅的技术攻关团队。
2011年开题的“淮北矿区深部巷道围岩锚固体损伤机制与安全控制研究”及“淮北矿区厚硬岩浆岩下瓦斯动力灾害防治理论与关键技术”2个博士后科研项目,历时2年,于2013年7月通过了安徽省科技厅组织的专家鉴定。
“深部巷道围岩锚固体损伤机制与安全控制研究”项目组对淮北矿区深部巷道围岩锚固体锚固失效类型进行了系统划分,建立了缺陷锚固体力学模型,得出了沿杆体应力的计算公式,揭示了含软弱夹层与易泥化围岩条件下锚固体损伤机理。确定了UEA膨胀剂为树脂锚固剂性能优化的最佳添加剂及其配比,提出了针对淮北矿区深部巷道的围岩安全控制技术。
项目研究成果在芦岭煤矿和朱仙庄煤矿得到了成功应用,保证了巷道围岩锚固的长期有效,节约支护材料费7300万元,大幅度降低了后期维修工作量及费用。
“厚硬岩浆岩下瓦斯动力灾害防治理论与关键技术”项目组首次发现厚硬岩浆岩下伏煤层群垂向存在约1.33倍岩体厚度的岩浆岩热演化区,根据岩浆岩的分布、煤层赋存和瓦斯突出危险特征,构建了区域预抽和卸压瓦斯抽采分区、分级瓦斯治理技术体系。
研究成果在海孜煤矿、杨柳煤矿等应用,2年瓦斯抽放量达到2861万立方米,瓦斯抽采率达到了62.6%。
为使博士后进站人员能够集中精力在较短时间内出高水平的科研成果,淮北矿业为2个博士后科研项目投入经费705万元,其中科研经费100万元。
“以后我们将拓宽招收领域,如深部巷道支护、瓦斯治理、防突治理等生产关键领域,这样既可培养一批技术创新的学科带头人,又能加快公司的科技研发能力。”淮北矿业技术中心研究员杨建表示。
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