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科学家精神 | 煤海探索求真谛——中国工程院院士张铁岗

2022-06-28   中国煤炭学会   阅读量:174

    张铁岗,1946年生,河南省许昌人,安全技术及工程专家,教授级高工,中国煤炭学会副理事长。曾任平煤集团公司副总工程师、总工程师。2003年当选为中国工程院院士。

中国工程院院士张铁岗

    他长期在一线致力于煤矿工程、科研与安全技术工作。为攻克瓦斯,担任国家"九五"重点科技攻关项目《矿井瓦斯综合治理示范配套技术研究》课题组组长。获国家科技进步二等奖2项,省科技进步一等奖、二等奖9项。其中瓦斯防突、分级、隔抑爆等技术达到国际领先水平,使我国防治瓦斯整体水平向前迈一大步,社会经济效益显著。所著《矿井瓦斯综合治理技术》《复杂、难采煤层的开采》《煤矿安全工程设计》等书,已被生产、教学、设计、科研等部门广泛采用。主持改造老矿2 座,设计延深及新建大矿6座,创建了国家级企业技术中心并任主任,为平煤集团成为全国产量效益特大型企业作出贡献。有10多项成果获国家、省、部级奖,曾先后被评为首届全国优秀科技工作者,全国科技创新"十佳"人才。并荣获孙越崎能源大奖。多次受到党和国家领导人的接见。2002年被国务院聘为国家安全生产专家组矿业组组长。2005年被评为全国劳动模范,2006年当选为全国政协委员。

    早在1997年和2004年,《当代矿工》杂志就曾两次采访过张铁岗院士,因为这样的渊源,记者在山东菏泽的一次会议上又一次采访到了他,张铁岗院士一如当年,体魄健壮,精力充沛,为人坦诚而谦虚。

尊重规律 大胆创新

    1966年张铁岗一毕业就下到采煤一线,在平煤集团千米井下摸爬滚打,从一名采煤工干起,井下所有的工种他都干过,采煤工、支架工、馏子工、掘进工、放炮员、技术员……丰富的井下一线实践经验,极好的理论修养,干活踏实,在分配去的众多大学生中,使他成为第一个被聘用的工程师。张铁岗说,他与别人不同的地方,可能就是爱研究问题,有点好奇心,遇到什么问题、解决了什么问题他都爱反复研究,爱写论文、画图纸、写总结。

    随后他又被调到四矿总办室负责矿井设计,他发现这个矿有很多缺点∶ 第一,储量大,产量小,广种薄收;第二,储装运的能力非常小;第三,空压机能力不足∶第四,到处是短皮带,运输能力不够。于是,他向矿领导提出了"由外延变内涵"的矿井技术改进方案,使矿井实现了合理集中生产,在百里矿区第一个建成了百万吨综合机械化采煤工作面,第一个设计使用1600米钢丝绳大皮带,还改造运煤和通风系统,把矿井生产能力由原来的每年60万吨提高到每年300万吨,年增利润两亿多万元。张铁岗的大胆创新,设计新颖,令平顶山矿务局领导对他刮目相看∶点名借调他到设计院,参加全局矿井的技术改造设计与会审工作。

    张铁岗初出茅庐,就"轻易"取得轰动和一定的突破,他感慨地说∶"那时候我就有信心以创新的姿态把我们的煤炭科技工作提高到一个新的水平。是实践给了我成功的机会,我感激当时的分配结果,要是一毕业就分到机关,我可能现在还是一无所成。"张铁岗说,他这样说是希望工程师。技术人员都能深入实践,多和工人们接触,多经历一些实践,多增长一些才干,"年轻人吃点苦不要紧,'攻城不怕坚,攻书莫畏难,科学有险阻,苦战能过关',这是叶帅的诗。要讲究实效、成绩,应该实事求是、踏踏实实的去做事,到基层、到现场去锻炼,到那里才能掌握真才实学,一定要克服眼高手低,不要浮躁。大家应该充分利用这个好时机,创新驱动,靠创新发展,才能有新思路。"

    平时的用心积累为张铁岗以后攻克更复杂的技术难题打下了坚实的基础。"放炮一拉完,稍候进采面,刨去探头煤,找掉锅底矸,铁梁及时挂,顶板背完善,柱子升打紧,保持有迎山,每次打柱子,铁梁向上搬."这是张铁岗当时为采煤工编写的'五字经",40多年过去了,他依然记得十分清楚。这些都是张铁岗利用自己的实践经验在业余时间编写的,当时平顶山矿务局将他编的采煤各工种'五字经"印成小册子,在全局推广,许多新采煤工上岗的第一件事儿,就是先背会"五字经"。这些朗朗上口的顺口溜通俗易记,受到了矿工们的欢迎。


临危受命 瓦斯克星

    丰富的一线工作经验,使张铁岗对瓦斯和煤矿工作有了更深刻的了解和认识,他深深体会到,安全是煤炭企业的天"字第一号大事",最突出的问题就是瓦斯。平顶山矿区在那些年里几乎年年发生瓦斯突出和爆炸事故,且不说伤亡人数,光管理干部不知处理了多少人。张铁岗看在眼里,疼在心上。1996年,张铁岗临危受命,接任平煤集团总工程师,他立志要制服瓦斯。

    从发生的全国重大瓦斯爆炸事故中,张铁岗发现这些事故多发生在采面上隅角。为了弄清楚上隅角瓦斯涌出规律及相关影响因素,他反复下井测量研究,有时一连几个小班不升井,饿了啃块馒头,渴了喝口凉水。终于,他测算出60%的瓦斯来自上隅角,而且涌出量与放炮装药量成正比,与放炮间隔时间成反比。带着这个课题,他带领技术人员研究并设计出"高压水射流风机" "小型液压风机"等设备,抽放上隅角的瓦斯,取得了意想不到的成功。一时间,张铁岗被人们奉为"瓦斯克星"。张铁岗一直强调狠抓瓦斯抽放这一关键环节。1997年,张铁岗一改原来只对瓦斯进行预防的被动局面,变单一抽放为综合抽放,采用多项先进技术,出国同澳大利亚约翰分雷公司林康公司共同设计千米钻机,把该项技术引进国内开发应用,改变了外国人独占中国市场的局面,此钻机被澳大利亚称为"张氏钻机"。

    1998年,在平煤集团八矿的一个工作面,张铁岗发现衡量瓦斯突出的一个重要参数与规定的临界值相差甚远,但从工作面发生的动力现象来看却有突出的危险。于是,他果断命令工人撤到该采区防突门以外,当班39人无一伤亡。事故发生后,他冒着生命危险,再次进入事发区域进行观测,采集数据,总结出了保证预测准确及时的新方法。在他的主持下,平煤集团还完成了《高突矿井瓦斯地质图》的绘制工作。张铁岗大胆提出∶规定指标只是参考值,不同地区、不同煤层不能照搬。他的建议得到了国家煤炭部门的认同,随后这一建议便形成文件下发全国执行。

    为此,国家将"九五"重点科技攻关项目"矿井瓦斯综合治理示范工程配套技术的研究"安排在了平煤集团,由张铁岗担任领导小组组长,组织集团公司工程技术人员会同有关院校进行攻关。从瓦斯的预测、分级、防治、装备等方面进行系统研究,开发出一批防治瓦斯的新装备和瓦斯抽放新方法,大部分产品实现产业化并应用于实践,产生了巨大的社会效益和经济效益,部分技术被写入《煤矿安全规程》。

    该研究成果在平煤集团推广后,平煤集团十多年来没有发生瓦斯重大事故,瓦斯抽放量从原来的年400万立方米上升到8500万立方米;年瓦斯超限次数从8700次降至118次,百万吨死亡率由1996年的5.16下降到2005年的0.11。项目研究开发的技术装备在韩城、丰城、淮南、淮北、邢台、开滦等全国16个矿务局的40多个高瓦斯突出矿井得到了推广和应用,使我国瓦斯防突、分级、隔抑爆等技术达到国际领先水平。

    张铁岗谦虚地说∶"'九五'重大科技攻关项目是一个庞大的系统工程,作为总工程师,我是这个课题的带头人;作为研究人员,我只是这个项目的一份子。这些项目凝结着我们集团公司广大工程技术人员的心血和汗水,也凝聚着两院、两校专家辛勤的劳动和汗水,希望这些成果能在实践当中得以充实、完善和提高。"


国家脊梁 彰显责任

    张铁岗说,在2003年的院士评选中,他所申报的能源与矿业工程学部的竞争极为激烈∶航天动力、原子、水利、电力、石油、化工、煤炭等专业的申报者都在这一学部进行,而那年载人飞船上天、三峡大坝蓄水等都是具有世界影响的项目,其申报者无疑占有天时、地利、人和等诸多优势。取得答辩资格的20多人全都是国内各行业的顶尖人物,但最后只有8人能够入选院士。面对大屏幕上的一道道问题和院士们的即兴提问,他对答如流,成功高分晋级。

    张铁岗当选院士后,依然孜孜不倦的刻苦钻研,在矿山应急预案上他对瓦斯突出的各项敏感指标、矿井均压灭火、冲击地压预测及其防范等进行了深入的研究;改变了原来国家在行业上一些不切实际的规定和理念,形成了新的规范用以指导全国煤矿安全生产。

    2002~2004年,全国煤矿重特大事故频发,引起国务院高度关注。2005年初国家安全生产监督管理总局、煤矿安全监察局在全国组织了91名专家分为10个小组对十多个省的45个统配矿务局进行煤矿安全会诊,张铁岗任专家组顾问兼任第一组组长,同时负责对老大难地区---湖南、江西两省的煤矿会诊。通过下井、座谈、查阅相关资料、信息反馈等手段,用半年的辛苦最后为各煤矿开出了"良方",受到了当地政府和煤炭部门的高度评价。经会诊,全国发现重大隐患3840条,当时多数问题立即进行了整改,遏制住了特大事故频发的局面,使煤矿百万吨死亡率由前三年的平均3.27,下降到后三年的平均1.69,平均每年少死亡3700多人。当年7月19日在北京,以张铁岗为首的专家受到了国务院的表彰。

    多年来,张铁岗参加矿井水、火、瓦斯爆炸等重大事故的抢险指挥40余次,其中11次因抢救及时把事故消灭在萌芽状态,未发生1人死亡1995年以来,已形成重大事故后通知他赶去抢险的有30多次,共救出867人,其中从死亡线上救出293人。在抢险救灾中,他思路清晰,果断决策,挽救了许多人的生命。

    2005年5月15日平煤集团四矿自燃的矸石山因连降暴雨先后连续两次发生大爆炸,造成123人伤亡。张铁岗闻讯后立即奔赴现场,他用军用望远镜进行观察,发现还会发生第三次爆炸。张院士在现场担任总指挥,凭他的理论和实践,他立即决定采用人们不曾想过或从未采用过的方案∶"炮击矸石山,炸开矸石山内部巨大的高温火区!"在济南军区的支持下,他要来了200发火箭弹。当打完第120 发炮弹时,矸石山巨大的火光、浓烟挟带着火红的矸石抛向了高空,形成了遮天蔽日的蘑菇云。"成功了!·张院士大喊一声,"矸石山再也不会爆炸了,不打了,余下80发炮弹留下等候打台独的人吧!"大家哄堂大笑。

    2008年,南方罕见的雪灾、四川汶川的大地震给我们带来了巨大的灾难和损失。张铁岗奔波于雪灾和地震引起的矿震灾区现场,从抢险教灾到灾难事故的调查,为灾区排忧解难,为国家献计献策,为遇险者挽就生命,张铁岗不知熬过了多少个日日夜夜,流下了多少艰辛的汗水,然而换回的确是丰硕的成果。

    2002年8月,应美国煤炭协会会长克拉·杰拉德的邀请,张铁岗赴美国在斯波坎、西雅图、华盛顿作"中国矿井瓦斯综合治理与技术"学术讲座。2007年,他代表中国在美国田纳西州纳什维尔市第三次国际矿山救援大会上发言。到会专家、美劳工部长罗伯特·弗兰德(Robert flandeis〉向中国发来盛谢电称"您为大会取得的巨大成功作出了贡献,正是有了像您一样的专家的努力,我们才能共享信息,才能竭力预防矿山的悲剧、矿山的事故发生,我们正是需要像您这样的科学家"。


把握青春 青出于蓝

    "今年的5月30日是我国首个'科技工作者日',我觉得很有意义,这说明我们国家的科技发展到了一个新的阶段,是一个转折点,1956年毛泽东提出在中南海召开1600人的科技大会,提出'向科学技术进军'1978年邓小平提出'科技是第一生产力'现在习主席在科技大会上号召'要在我国发展新的历史起点上,把科技创新摆在更加重要的位置,吹响建设世界科技强国的号角'。历史阶段性的把我们国家的科技发展提上了一个新的阶段,这对我们科技工作者,特别是对我们年轻的科技工作者是一种促进,一种鞭策。" 张铁岗对我国煤矿安全生产的接班人寄予厚望。"建设创新型国家关键在人才,而最紧迫的一个问题便是,我们特别需要培养一批能够把握世界科技前沿、作出重大科技创新成果的尖子人才和领军人物。"

    在张铁岗的推动下,作为中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会挂靠单位的河南理工大学,精心锻造了一支由国内瓦斯科研精英组成的、志在托起"瓦斯地质和煤矿瓦斯治理之魂"的高素质科研"联合舰队"。而依托学校矿业工程等博士学位授权点及相关硕士学位授权点,河南理工大学也修筑了一座瓦斯研究高层人才"蓄水池",打造了一支"能打硬仗,善打恶仗"的科研常规军。仅组建之初的前5年,他们就先后招收博士研究生40名、硕士研究生410名、工程硕士研究生196名,形成了职称结构、学历结构、年龄结构合理的学科团队,打造了人才高地的强大引擎,给科研成果快速孵化、就地转化、对外磁化提供了强有力的人才支撑和智力保障。此外;张铁岗还与平顶山、鹤壁、义马、焦作、郑州等地的煤业集团合作,建立了一系列产、学、研三结合联合体,为科研成果快速转化菱上了高速车轮。

    2007年1月15日,以张铁岗为学术带头人的河南理工大学"瓦斯预测与治理研究创新团队"成功入选教育部2006年度"长江学者和创新团队发展计划";成为煤炭行业首个也是教育部唯一的创新团队。该团队在20世纪60年代初率先在全国开展瓦斯地质理论及应用研究工作,曾承担国家重点科研项目100多个,获省部级以上奖励40余项,在瓦斯地质与瓦斯预测、瓦斯灾害防治、抽采和利用、抢险救援研究方面取得大量研究成果,有些技术已达到国际先进或国内领先水平。在他的带领下现在建成了与瓦斯灭害防治省部共建国家培训基地。2012年12月经教育部验收正式宣布为教育部重点实验室和教育部创新团队。

    2011年受科技部委托,接受国家能源矿产资源安全开采与高效转化基础研究的6个重大课题的攻关,张铁岗任首席科学家。该项目由河南理工大学、东北石油大学、太原理工大学、山东科技大学、江西东华理工大学、宁夏大学等6所大学参加。此外,他还担任河南省煤矿瓦斯与火灾防治重点实验室主任、国务院国家安全生产专家组矿业组副组长、中国煤炭劳动保护协会安全与工程专业委员会主任、中国岩石力学与工程学会常务理事、河南省矿业协会副会长、河南省煤炭学会副理事长、河南省岩石力学与工程学会副理事长、俄罗斯斯科琴斯基矿业研究院学术委员顾问等职务。


情系煤炭 心系发展

    作为一名前全国政协委员,对于如何更加合理地开发利用煤炭资源,张铁岗说∶"中国的煤炭资源是经几于万年乃至数亿年在我们大地上产生的宝贵资源,是不可再生资源。这几年产能过剩,随之而来的就是关井压产。多个省、多个矿井,甚至已经开采了数十、上百年的矿井,有的正在生产就给关掉了。当然有的矿井已没有储量而且条件比较复杂、安全程度差、投入不足,这些矿井关掉没问题,可有的矿井储量还有(如留下的工业广场煤柱、大巷煤柱等),再加上需其他构筑物压煤或边沿质量稍差留下暂时未采的大块储量,一句话就关掉了,我感到心痛。他们花了很多的钱开这些矿,这些钱不管是公家的还是私人的,我认为这些都是社会的财产,未开采完保留的一些资源是人民的财产,我们完全可以通过科技创新,科学地把它开采出来,甚至用地下气化的方法把这些不可再生的资源提取出来,为民谋福。"

    "我们可以想象,资源终有一天会枯竭。若等将来有一天资源枯竭了,再作工程把这些剩余煤炭开采出来,那会加倍投入,还不一定能达到目前理想的状态,而现在随意一句话就关掉了。关掉后失掉的总产量不发愁,因为中国西北地区有条件好的煤炭资源,可以很容易地开发补充。但是我想,作为中国的主人;能给子孙后人留下来点什么而不被后人非议,何乐而不为?整顿、关井要有个标准、有个原则,不可颐指气使。关井后,地面很多好的建筑,能为民造福的财产,应当保留下来,不要一股脑都扒掉。如平顶山三矿在关井后,地面广场改造办了一座很好的'平顶山煤矿职业技术学院'(职业中专),就是很好的示范。"

    "我当矿务局总工程师时,各矿务局对国家的资源看的很紧,局内这么多矿,要是哪个矿长光吃肥的,不吃瘦的,叫'吃肥丢瘦',光考虑自己不顾及别人,光顾及服前不顾及长远,出现快速增长的矿井,对矿长来说叫短期行为,是不能被提拔重用的。我觉得我国目前煤炭开发的范围,要通过科技创新提高回采率,不需过多向留有的宝贵资源进发就可以满足需要的情况下,需要改变我们的煤炭发展思路∶西北等地所谓的千万吨级的工作面、千万吨级的矿井开发应立即缓行!"张铁岗说。

    作为一名专家学者,张铁岗不仅在学术上取得了巨大的成就,还多才多艺,业余爱好颇多,琴诗书画都有一定的造诣。了解他的都称赞他写手好字,还会赋诗、作曲呢。如今七十多岁的他还是一天忙到晚,在他的日程表上根本没有"星期天""双休日"的议程,张铁岗用他辛勤的耕耘和坚持不懈的探索,谱写了煤矿安全领域一曲曲无私奉献的奋斗赞歌。