宋振骐:探秘地下宝藏的行者

2008-05-31 10:03王毓静信永华
走向世界 2008年9期
关键词:顶板理论

王毓静 信永华

一个与煤为伴的志愿

1935年3月10日,宋振骐出生于湖北汉阳兵工厂一个工人家庭。少年宋振骐为生活所迫,不得不靠拾柴、捡炭过日子,什么样的苦头都吃过。1953年,17岁的宋振骐怀着献身煤炭事业的想法,一挥笔,在高考志愿书的三栏里毫不犹豫地都填上了“采矿”!最终如愿以偿考上了新中国第一所煤炭高等学府——北京矿业学院(后来的中国矿业大学)。

当时井下条件比较艰苦,喜欢这个专业的人很少,但青年宋振骐却暗暗立下了为煤炭事业奋斗终生的志向。他如饥似渴地学好每一门课,特别是数学、力学。他很爱读毛主席的书,特别是《实践论》、《矛盾论》及有关军事战略的部分。1956年,他和班里的同学自编自演了快板剧《不做啃书匠》,几乎演遍北京市的大学和中学,在怀仁堂纪念“12·9”运动演出后,受到了周恩来总理的接见和表扬。

在唐山矿实习的时候,宋振骐认识了真实的矿山:脏、乱、差,黑、险、苦。一个个黯然愁苦的方块字,似一柄柄利剑,刺痛了他的心,而井下的一次历险更使他感同身受。那天,在井下实习的他,被突然冒落的顶板碎石困住了,处境十分危险,在场的工人不顾自身的安危前来救他。宋振骐被打动了:“全国那么多矿工,他们随时随地都可能遇到这样那样的危险,为了千百万矿工的安全,我这个学采煤的有责任啊!”他和几个同学一道给周总理写了一封信,表示要为煤矿的安全生产奋斗一辈子。不久,周总理办公室回信了,信中转达了周总理的问候,高度赞扬了他们热爱煤矿和煤矿工人的感情。同学们激动了,宋振骐的心里也久久不能平静。

1957年8月,宋振骐走上人民教师的讲台,他始终坚持带领学生深入煤矿生产第一线,特别是那些比较艰苦、有一定危险和需要有创造性活动的地方学习、劳动,从事科学研究和生产实践。他还开出了《采场矿山压力》、《矿山岩体力学》、《实用矿山压力与层岩控制》等课程,自己编写教材。在1958年至1962年全国水力采煤机械化高潮中,他和学生参加了第一个水采矿井的试生产,在淮南谢一矿首先系统地开展了水采顶板活动规律的实测研究。1963年,他们为回采工作面采煤机械化而奋斗,不顾煤壁片塌、顶板冒落的危险研制试验了装煤犁、安全支柱和回柱装备。当时的煤炭部部长张霖芝亲临参观,他们的成果还在全国煤展会上展出。

累出来的矿压理论

矿压理论的研究,在国外已有近百年的历史,而中国20世纪50年代才刚刚起步。宋振骐决心从“动”的观念出发,解决顶板压力预测预报的问题。脚下是一片空白,没有理论,没有数据,什么都没有。“到现场去,从现场要理论,要方法。”宋振骐认准了现场,他一杆子插下去,峰峰、平顶山、淮南、开滦,无数个工作面上留下了他的足迹,渗进他的汗水。

1974年炎夏,宋振骐来到开滦赵各庄煤矿。他带领学生联合矿上的工程技术人员起早贪黑,顽强攻关,苦干了两个多月,分析了5万多个数据,初步摸索出岩层运动的规律,写出了《范格庄矿上覆岩运动的基本规律》的论文,为新的矿压理论的形成打下了基础。第三年春天,宋振骐再下开滦,来到了林西矿井下。数百米的地层深处,“咣咣、嘎嘎”的板炮声此起彼伏。顶板来压了!宋振骐心头一喜,强令学生和工人撤离,自己却掏出秒表,向前一趴,迅速向老塘爬去……

危险啊!工人们喊,学生们叫,可声音全消失在板炮的“隆隆”声中,在场的人,心都悬到了嗓子眼,眼睛瞪得大大的。宋振骐却好像什么也没听到,什么也没想到,他现在要的只是顶板来压这一关键时刻的数据事后,他的一个学生对人说,“当时我真怀疑宋老师‘疯了,为了一个数据,他真可以不要命啊!”现场一位老工人抑制不住内心的激动,逢人便说,“像宋老师这样的人我见得不多。他不知疲倦,不怕风险地战斗在现场,这样干事业,哪能不成功!”宋振骐当了院士后,在给学生做报告中,还经常教育学生说,“现场是苦、是累,可苦点、累点怕什么?苦,苦出本事来了,累,累出成果来了!”

他整理分析了数以百万计的数据,硬是从现场找到了顶板运动和破碎的规律,并对支柱的工作状况及实际支撑能力等技术细节有了更清晰的认识,一套“面目一新、独树一帜”的顶板控制理论诞生了。这套理论指出,采场顶板的运动是有规律的,就像天气预报一样,来压的时间、压力的大小是可以预测预报的。

短短几年中,他领导的仪表研究室相断推出了CH-50型压力合、KY-82型岩层动态仪、DCC-1型遥测仪、DK-Ⅱ支柱质量监测仪、SY-50、SY-60型支柱测力计。在20世纪80年代中期,宋振骐领导的仪器工厂生产了全国近75%的矿压仪器。到20世纪90年代初,随着支架的大面积推广,自动监测支架工况已成为煤矿现代管理的标志之一,因此,他带领仪表研究人开发了综采支架工况监测系统,并在10多个局矿进行了推广。到1999年,矿压仪表产业依然是矿压研究所的经济支柱之一。矿压仪表为矿压理论的发展作出了重要的贡献。

“值得中国自豪的专家”

当别人为宋振骐的成功欢呼时,他又带起了行囊,向新的科研项目进发。轻型半卸载自移支架、内循环外加载单体支柱、轻型炮采单体液压支柱等样品陆续投入生产,“为工人弟兄创造一个平安无事的天地”,实现了他“撑起井下艳阳天”的梦想。

北京矿务局门头沟矿有几十年的开采历史,上世纪20年代英国人开采时留房柱,上世纪50年代苏联专家改成刀柱,这种方法不仅丢煤多,坑木消耗大,而且经常发生事故,有一次产生了35级的冲击地压,连市里的人都感到了震动。1984年,宋振骐接受了协助改革采煤方法的任务。有个好心的同志劝他,“老宋啊,这可是几十年没啃下的硬骨头,小心毁了名声!”此中情况宋振骐比谁都清楚,但他不愿把难题留给后人。当年的5月4日,宋振骐带着一班人进矿了。经过一番艰苦的探索,改革采煤方法成功了。一位老矿工激动地说,“咱们中国人就是有志气、有能力,外国人打怵的事,宋老师愣是把它办成了!”

1980年,吉林省通化矿务局松树镇煤矿发生了震惊全国的瓦斯爆炸事件,宋振骐在事故现场,进行了详细的调查研究。在局里组织的报告会上,他几乎在吼,“事故的教训告诉我们,要抓科学,而不是抓人。事故的根源在哪里?在于顶板管理和采煤方法的落后”他带着学生,和工人一起,将刀柱采煤改为长臂连续推进采煤,巷道的风通畅了,避免了瓦斯的聚集,并较好地控制了坚硬的顶板,年产量一下子由18万吨提高到40万吨,坑木消耗每万吨下降230立方米,煤层回采率提高了30%,获直接经济效益539万元。

宋振骐以深入揭示矿山压力及其显现与岩层运动关系为核心,把矿山压力及顶板活动的预测预报、控制设计及控制效果判断联系起来,形成了比较完整的理论体系,工程界和理论界都认为他的理论很有“实用性”。

他指出,“矿山压力”及其“显现”在不断发展变化之中,其变化是有规律的,这个规律是由岩层运动决定的,提出了矿山压力及其控制的理论应以研究上覆岩层运动为中心,把深入揭示矿山压力及其显现与上覆岩层运动间的关系放在核心地位的指导思想。在这一学术思想的指导下,通过现场实测研究、实验室相似材料及计算机模拟研究以及理论分析,深入地研究和揭示了矿山压力及其显现与上覆岩层间的关系以及它们随采场推进发展变化的规律,创立了“两个应力场”的理论。他创造性地利用在回采工作面超前巷道中观测的“顶板动态”的简易方法,实现了采场顶板来压的预测预报。这方面的研究和实践工作是由宋振骐首创的,国际上还没有见到先例。

为使来压预测预报提高到一个新的水平,他主持并成功地完成了国家攻关项目“顶板动态监测计算机系统”的研制工作(包括监测手段,监测信息的传输和整理分析系统以及计算机预报软件等),并通过了国家鉴定,在煤矿推广应用。这一研究成果把中国矿山压力及顶板活动预测预报技术推进到了地面遥测和依靠计算机工作的国际领先水平。

在经历了矿井下的生死考验、学术界的激烈争论、工程上的成功实践和理论上的艰苦探索后,宋振骐的“实用矿山压力理论体系”已逐步形成并日趋完善,在国内外产生了很大的影响。煤炭部1984年召开的矿压理论评议会指出,宋振骐的理论“方向对头,自成体系,指导生产效果明显”。煤矿工程技术界认为宋振骐的理论“结合我国的国情,符合现场实际”,“是对传统的突破”,“为指导煤矿安全生产提供了有力的理论基础”。宋振骐也应邀到美国、保加利亚、俄罗斯、印度、德国、日本、波兰、瑞典等国家参加国际学术会议和讲学,而他一手创建的矿压研究所也先后接待了来自美国、德国、俄罗斯、英国、波兰、日本、法国等10多个国家从事岩石力学和岩层控制研究的学者、专家和代表团的访问。波兰、俄罗斯的学者称赞宋振骐是“值得中国自豪的专家”,德国威尔克教授称矿压研究所的成果“不仅在中国是先进的,在国际上也是先进的”。

煤巷深处的探索

为中国煤炭事业奋斗了几十年,宋振骐也已是华发满头。当他看到煤矿还有很多安全问题等着解决,他心急如焚,身先士卒,走南闯北,在解决了煤矿一个个难题的同时,带出了一支特别能战斗的队伍。

1989年,在人们对放顶煤还只有模糊概念的时候,宋振骐就带领队伍在郑州矿务局王庄矿、芦沟矿开展了放顶煤研究,此项成果一直沿用至今。

1990年,兖州矿区在如何摆脱传统采煤方法、争取效益和效率有大的突破的论证过程中,宋振骐提出了放顶煤开采是兖州矿区步入现代化矿区的必由之路,并组织课题组进行了全面的论证,提交了有科学依据的论证报告。8年来的实践证明,宋振骐的观点是完全正确的;1995年,宋振骐带领课题组深入开滦赵各庄矿一干就是3年,基本解决了矿区深部开采的冲击地压问题:1997年,宋振骐根据他的岩层运动理论,提出了“支手托层控制地表沉陷”的观点,并在开滦唐山矿进行了多层位注浆的试验,取得了良好的效果;1999年5月,印度巴兰布引进了中国的综采支架,由于顶板坚硬,井下一直不能正常生产。宋振骐作为主要专家,提出了正确的支架阻力计算方法和相应的顶板处理措施,成功地控制住了顶板。

宋振骐还参加了中国第一个海下放顶煤安全高效开采工作面的试采和正规开采研究,无论产量、效益、生产机械化和管理自动化程度上取得的成果,都是世界其他国家没有达到过的(这个项目已经通过了行业组织的鉴定)。

通过近10年的努力,他推进的“煤矿安全高效开采决策支持系统”项目通过与宁煤集团、兖煤集团、同煤集团和淮煤集团合作,投入近千万元资金研究和相关矿井的应用实践,取得了重要的阶段性突破成果。这个项目在各煤炭集团相应矿井的运行成果都通过了鉴定,再一次证明了实用矿山压力理论及重大事故预测控制模型是实用的,是经得起检验的。

他担任技术顾问和支持评估鉴定的郑州煤机厂和神华集团共同研发的6.3米液压支架投入使用。这是目前世界上已投入使用、工作阻力最大、支护高度最高、适应煤层变化最大的液压支架,并创下了月产109万吨的世界纪录;他参与的大同煤炭集团塔山矿22米特厚煤层综放开采研究项目取得了安全推进1200米、平均月产90万吨、年生产能力突破1000万吨的重大突破性成果,这一成果突破了传统采放比的限制,在当今世界也可说是绝无仅有的。

宋院士笑称:“2007年我运气特别好,做成的几件事情中,有两个项目的现场胡锦涛总书记都去看了。”他说的这两件事,第一件事是他担任技术顾问和支持评估鉴定的郑州煤机厂和神华集团共同研发的6.3米液压支架投入使用。这是目前世界上已投入使用、工作阻力最大、支护高度最高、适应煤层变化最大的液压支架,并创下了月产109万吨的世界纪录。2007年5月,胡锦涛总书记到郑州煤机厂视察的时候,对此给予了很高的评价。第二件事是作为中国自主知识产权的综采放顶煤技术的积极推进者,他参与的同煤集团塔山矿22米特厚煤层综放开采研究项目取得了安全推进1200米、最高日产突破5万吨、平均月产90万吨、年生产能力突破1000万吨的重大突破性成果。这一成果突破了传统采放比的限制,在当今世界也可说是绝无仅有的。

至今,宋院士心里放不下两件大事:一个是煤炭生产安全,一个是人才的培养。为了全国1万多个煤矿的安全生产和中国煤炭技术水平的提高,他殚精竭虑,不懈科研攻关,坚持产学研结合,把年轻人推向科研和生产实践的前沿:为了培养更多的人才,实现科技强国,他诲人不倦,呼吁大力发展高等教育,全国多所高等院校的扩校建设和教育改革活动中,都有宋院士的身影。

精神矍铄,步履稳健,行色匆匆,已经73岁的宋振骐珍惜每一秒的时间,他要把自己的知识毫无保留地传给更多的人。为了这个目的,他经常飞来飞去参加各地的学术会议和活动,让自己的研究成果更广更大地应用于生产建设的实践。他说自己不可能停下脚步,因为他明白肩上的责任,他要对得起院士的荣誉。他仍在奔波于全国各地,不停地探索着地下黑色宝藏的秘密,乐此不疲。

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