​教育之光 | 王刚:只要能打破矿井的粉尘“诅咒”,再来一个二十年又何妨?
中国网 2024-11-21 17:33:16

编者按:在这个知识信息爆炸式增长的时代,教育家精神如同一股清流,显得尤为珍贵而闪耀。本栏目将聚焦教育领域内的卓越贡献者,深度挖掘并报道他们的教育理念、实践经验和人格魅力,展现高尚师德与非凡成就,旨在激励广大教育工作者不断追求卓越,同时也为公众提供一个了解教育家精神、感受教育魅力的窗口。让我们一同见证“大先生”和优秀教师们的风采,从他们身上汲取力量,携手推动教育事业迈向更加繁荣的未来。

地下数百米,就是另一个世界。

乌东煤矿采煤工作面。工程师按下“Power”键,顺槽胶带机、刮板输送机、转载机、破碎机、单摇臂滚筒采煤机依次启动,采煤机切割煤壁后,液压支架跟着位移,推溜到位,护帮板自动收回、打出,煤炭源源不断运往地面,所有操作全部自动化。

将这个煤层平均倾角87°的煤矿,打造成急倾斜特厚煤层复杂地质和多种耦合灾害条件下的特色示范矿井,需要诸多行业专家和工程师“保驾护航”,王刚就是举足轻重的一员。在生产指挥(应急)中心,王刚与学生们、煤矿工程师紧盯厚煤层长钻孔水力分段压裂数据的实时跳动,连续高强度工作下,大家的神情没有半分倦怠。

不久前刚下过一场雪,气温陡降至零下10度。冬日的乌鲁木齐街边,总能见到一口铁锅在火上支棱着,黑色的砂砾裹着糖,炒出油亮亮的板栗,吆喝声掺杂着热闹的色香味,一如老舍所写,“柴火烟都是香的”。裹紧身上的羽绒服,王刚甫一出门,便赶紧把双手插进衣兜里。

脑海里来不及闪现那句“栗香市前火,菊影故园霜”,王刚掏出手机,拨通了盯在现场的博士生王恩茂的电话,细细沟通注意事项。“不去做怎么知道能不能成功呢?为煤矿服务,战场就在煤矿,导师们这样要求我,我同样鼓励学生们,尽可能到生产一线去,不遗余力服务煤矿安全生产,这是我们的光荣使命。”

王刚的眼睛里闪着亮晶晶的光。

2001年,王刚考入山东科技大学攻读采矿工程专业,从本科三年级便开始跟随专业课老师下矿井、测数据、画图纸……“国家万人计划教学名师”程卫民老师手把手地教,王刚亦步亦趋地学:矿井下是啥样,煤的孔隙如何测定,粉尘有什么危险,采煤工作面经常遇到哪些通防问题,王刚跟着老师,一点一点打开了眼界。性格、行事作风,亦或是工作起来较真儿的样子,王刚身上渐渐有了程卫民的影子。

“我觉得,师者,不仅传道授业解惑。程卫民教授心有大我、至诚报国的理想信念,言为士则、行为世范的道德情操,在我的心里点下种子,生根发芽,鼓励我坚守科研与教学,一路前行。”从小听爷爷讲抱着机枪冲锋向前的战斗故事,看着爷爷因伤致残的身体,王刚对导师们求实创新的躬耕态度感触颇深,对身处的和平年代格外感恩,“现在我的实验设备、人员很充足,让我有条件努力去做一些科研工作,实现我的想法,稳定的收入和体贴的家人让我没有后顾之忧,我真的很知足。”

家人把体贴摆在桌面上,让他安心“冲锋陷阵”,却把担忧和不舍默默藏到看不见的角落。对家人的亏欠,从他锚定煤矿通防灾害治理开始,算下来已攒了近20年。

乌东煤矿灾害治理中,王刚在国际上首次实现了井下瓦斯抽采“钻孔钻进-水力割缝-快速封孔-脉冲压裂-高效抽采”一体化作业,破解了低透气含瓦斯煤层钻孔卸压难和抽采范围小的工程难题。

针对矿井开采中的煤尘污染问题,王刚研创了煤层水力强渗-增润机制及一体化关键技术,在低渗煤层增渗润湿领域起到了重要的引领示范作用,技术应用大幅提高了煤层渗透性和润湿效果,从源头上实现了工作面粉尘高效控除。

“这些成果,全部来自矿井生产一线。比如粉尘,如何降尘才有效?煤矿生产过程中产生的疏水性粉尘遇到降尘雾滴,未必会被捕捉,就算捕捉了也不见得能降落下来。”聊起本行,王刚兴致勃勃,“我们尝试向煤层中注水,在这个过程中,水压不进去不行,水顺着大裂缝跑掉了也不行,要逐一解决各种问题。”

王刚学着老师当年的样子,把现场难题凝练出理论和科学问题,带到学校里进行研究。发现问题很简单,提炼问题很难,有效解决问题,更难。

源头减尘、粉尘捕捉、大面积扩散后的粉尘处理,师从一个老师的几个师兄弟,围绕小小的粉尘做出了一整套科研体系。

“世上没有不透风的墙”,既然能透风,能不能也透水?

往石头里注水,很“好玩”。

一套跨尺度岩心扫描成像系统,被王刚戏称为给石头做“CT”。将铅笔芯粗细的试验样品放进设备,能看到精度达0.7个微米的石头内部孔和裂隙分布,用自己研发的数据处理软件,对设备做出的黑白位图进行数据分析,数值模拟结合各种实验,“往石头里注水”逐渐从一个看似荒诞的想法变成了能够付诸实践、指导优化生产的路子。

“过程很艰难。当时软件开发不出来,硬件设备又有误差,数值模拟和实验结合在一起,却4、5年都不出任何成果,急的我很难受。”王刚跟石头较上了劲:怎么注水,注多少水,注进去的水去哪了,是否按照预期在石头内部均匀分布?

王刚想到了学科交叉。医学上通过冷冻观察动物血液情况,王刚和他的团队开始琢磨,把水注入石头,冷冻切割,直观地感受一下水到底去了哪里。

地层物理探测实验室的桌子上,堆满了原煤、型煤各种煤块,边注水边放进仪器中扫描,就能“看”到水在石头内部如何流动。

作为一项应用技术研究,把理论数值研究转换成现场应用是重中之重。一墙之隔的实验室里,一台硕大的煤岩真三轴水压致裂增透-润湿动态实验系统摆放在屋子中间,仪器上粗大的焊接痕迹清晰可见,其上还用磁铁吸住了一把扳手和其他零碎物件。从中国矿大毕业的博士回来继续跟着王刚搞科研,从“铅笔芯”到“2.5cm×5cm”,将水注入,通过破坏性实验把石头缝隙尽可能压开,让水均匀分布。

“没有现成的实验设备,这是我们自主研发的,画出设计图,找工厂加工定制一台。”王刚骄傲地看着“庞然大物”和忙碌实验的学生们,笑得无比开心。“我们不光有CT,还有‘核磁’!来看看另外这台设备。这是我的博士,正在做高温高压煤层注水渗流的一个反应过程,实现动态水的监测,反映它的孔裂隙分布。”

仪器内部是高压磁场,将水压到煤块里,通过磁场观察氢原子的分布,就能分析出水在哪里。“下一步,我们要‘看到’水确实能到达那里,与这个实验分析结果做相互印证。”学生说。

“怎么样?有意思吧?我喜欢这种工作氛围,我喜欢搞科研。‘每天都是星期一’的感觉真棒!”不出差的日子里,每天早上7点出门,晚上10点多回家。带着21个硕士、6个博士,王刚的日常作息规律到像是他的科研项目一样,工整严谨。

一路走来,王刚和他所在的矿山灾害预防控制实验室拿下了两个国家级教学成果二等奖,实验室党支部结合实验室工作特色凝练形成的“骐志工作法”入选《高校教师党支部党建创新案例精选》。

实验室培养了我国煤炭行业最早的院士宋振骐教授,他领导实验室从揭示岩层运动基本规律及其显现特征出发,创造性地提出“内外应力场”模型,深入揭示了运动岩层致灾的本质;提出了控制回采工作面大范围岩层运动的基本力学方法——“位态方程”,为实现岩层定量控制设计做出创造性贡献,为我国岩层智能控制做出了重大贡献;

底板水害防治“下三带”理论有力指导了我国深部受承压水威胁的华北型石炭二叠系煤炭资源的安全高效开采;

矿山智能化装备与关键技术为企业生产的平稳运行提供了强有力的保障;

矿井粉尘污染防治理论与成套装备为职业健康保驾护航。

“你看,我们用科研反哺教学,教学同时为科研服务。应用技术研究更希望培养的学生能去现场解决实际问题,尤其鼓励学生在本科阶段就多跑现场,先从认知程度方面认识到煤矿安全生产的重要性,亲身感受生产一线存在哪些危险,他们就能对自己所学的专业更加重视。”

导师们曾经在王刚心里洒下的种子,完成了开花结果的生长周期,如今,王刚依样把种子亲手播撒进学生们的心田。

不同煤矿的难题不同,不同学生的性格不同。王刚摸索着因材施教,力争让每个学生都在“成才”路上充分发挥主观能动性;相对刻板的学生,安排他做基础理论研究,一遍遍数值模拟、理论推导、实验分析,学生耐得住“寂寞”;对于外向活跃的学生,鼓励他到现场去,跟工人打成一片,在生产生活中发现问题,提炼总结。

树人先立德,王刚笃信,要激发人才培养的内驱力,让学生们真正奔跑在适合自己的发展赛道上,才能保证德行不亏。看上去是给学生提要求,王刚却把“砝码”压在了自己身上。

从抽屉里搬出一摞大小不一的笔记本,每位学生都记录在册:每天谈了啥,实验各项进度,甚至哪个学生六级没考过,王刚都要重点标记出来,勤加督促。“不光纸面上,我手机里也有同样的电子备忘录,方便我随时查看。”

这需要付出多大的精力?“没什么,我热爱煤炭行业,我喜欢和学生们聊天,工作学习生活都能聊,任何困难都可以找我,随叫随到。”

同事戏称王刚比别人多长了一个“器官”——“半永久式”耳机。在校园里遇见王刚,他总是一边步履匆匆,一边自顾自地絮絮叨叨,“他惦记着学生们,工作学习、生活起居、情绪动态,他都操心。你让他少吃一顿饭他没意见,可你要是让他耳机没电,他就浑身不自在。”

像一棵巨大的技能树,向下深深扎根的同时,长出繁茂的枝丫,努力向上伸展。

早上7点整,王刚准时出现在办公室,他前一天约了学生,答疑解惑、掌握实验进度、了解论文情况。

8点半左右,王刚结束了事务性工作,开始专心投入新一天的科研当中。

“今天抽空还要做个PPT课件,讲讲如何把顶煤放下来,瓦斯抽出来,粉尘别爆炸了。听着很简单吧,这个真的特别有意思!”王刚的语气再次变得欢快,“当然,受邀到论坛上做分享,是我的荣幸……发自肺腑的!”(陈鸣飞、任波)

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