“通過技術(shù)、工藝創(chuàng)新，研究先進的機械破巖裝備，改善危險的井巷施工環(huán)境，避免職業(yè)傷害，避免人員傷亡。這就是我大學和研究生學習艱苦的煤礦建井專業(yè)，并一直從事本專業(yè)的堅強信念。”——劉志強
搭乘煤炭科學研究總院這艘科研的巨輪，劉志強開始了艱苦的反井鉆機技術(shù)的科研工作。他從參與小直徑反井鉆機研制，到帶領團隊進行機械破巖理論研究，最終形成了我國正、反井鉆井鑿井技術(shù)裝備體系。三十余年來，他深入煤礦反井umfh施工現(xiàn)場，進行工業(yè)性試驗，為調(diào)研第一手資料，曾距地面千米深的煤礦井下跟班作業(yè)，親身體驗井下反井施工的危險，他曾親自進行應用示范，處理事故的危險時刻在井下連續(xù)工作24小時，他不畏艱辛，奔波在礦山、電站、公路鐵路隧道等推廣現(xiàn)場……
通過艱苦卓絕的努力，他帶領團隊先后完成了反井鉆機、破巖刀具、鉆井工藝等一系列的創(chuàng)新成果。在機械設備方面，研制了從鉆孔直徑0.75米到5.3米，鉆井深度從90米到600米的系列反井鉆機，研制出適合不同類型巖石的破巖滾刀;在鉆井技術(shù)的應用方面，從反井鉆孔到反井鉆井，形成了新的井筒鉆進工藝。如：鉆井深度第一次突破300米，第一鉆成大傾角斜井，第一次鉆成近600米的瓦斯抽放井，第一次鉆成直徑3.5米的采區(qū)通風井，第一鉆成直徑5.3米的井筒。經(jīng)歷多年的應用和實驗，逐步形成成熟的反井鉆鑿井筒工藝，不斷刷新國內(nèi)反井鉆井新紀錄，在地下工程技術(shù)領域取得巨大成功。因此，礦山井下危險的煤倉、暗井等反井施工由機械取代了人工操作，根本上的解決了人工反井施工的安全問題，大大避免了傷亡事故。為了技術(shù)發(fā)展和推廣應用，他還帶領團隊將這些技術(shù)從煤礦到鐵礦、金礦、鹽礦、非金屬等地下采礦工程進行示范。
“他”就是中國煤炭科工集團首席科學家，中國煤炭學會煤礦建設與巖土工程專業(yè)委員會常務副主任劉志強。
驅(qū)逐死神陰霾的反井鉆井技術(shù)
上世紀80年代以前，煤礦和其它地下開采的礦井，需要在井下建設大量的暗井、礦倉、溜井、通風井、管道井工程，這些工程一般只能采取由下向上掘進的反井施工方法。當時煤礦常用的反井施工方法為木垛法，從下向上搭設木垛，人員站在上面，由下向上鉆眼、裝藥、連線和爆破，作業(yè)人員工作環(huán)境是難以想象，經(jīng)常受到臨水、落石、有害氣體等職業(yè)傷害，特別是頂、幫坍塌還會造成人員傷亡。據(jù)不完全統(tǒng)計，以往施工一條深度40米的反井，就會發(fā)生一人以上的傷亡事故，人工施工一條40米需要2-4個月，每個煤礦都需要建設十幾條反井，煤礦每年需要施工超過200條，加上其他地下工程全國需要施工的各種反井超過400條，從安全和效率看，反井是制約井工開采的重要環(huán)節(jié)!
劉志強從入院讀研究生開始，就致力于解決這一困擾礦建界的難題。他研究生畢業(yè)答辯的第二天就去了現(xiàn)場，開始了艱辛的日日夜夜，將自己青春年華貢獻給了建井事業(yè)。曾面對現(xiàn)場突發(fā)情況的懵懂和忐忑;曾在艱苦礦地干近半年吃不上一塊肉;曾徹夜加班，不成功誓不休。他說，為熱愛的煤礦建井技術(shù)研究事業(yè)付出，有苦有樂，但沒有后悔。那些技術(shù)難點攻克前的煎熬，許多項目創(chuàng)新成功的喜悅，奔波路上直面生死的深刻體驗，這些經(jīng)歷都充實了他豐滿的人生。
在建井院六十余載的發(fā)展歷程中，劉志強是其中的一個縮影，影射出許許多多獻身建井事業(yè)人的頑強精神。在這里揮灑青春、汗水、淚水的人永遠不會缺、不會斷。未來，這種傳承仍將繼續(xù)，建井院的創(chuàng)新歷程永遠是進行時。創(chuàng)新，在這里是一種方向，一種指引。有了創(chuàng)新，建井人便不會停下探索的腳步，煤礦深處也不再是威脅生命之地。
為改變反井施工的落后面貌，劉志強主持完成國家“7.5”科技攻關(guān)的“LM-120型反井鉆機與工藝研究”和“XP型鑲齒盤形滾刀”的工藝研究部分，又先后主持完成包括煤炭科研重點項目“LM-200型反井鉆機”、“300米深井反井鉆井施工技術(shù)”、“大傾角深斜井反井鉆井工藝及專用設備研究”、“LM-90型反井鉆機”、“上排下疏立井鑿井新工藝”，以及電力部科研項目“反井鉆應用技術(shù)”等行業(yè)重點課題，研制小型反井鉆機和反井鉆機鉆井工藝，解決井下反井施工難題，快速、安全鉆成直徑1.0-1.4米溜渣孔技術(shù)難題。
進入21世紀，為了煤礦大直徑井筒建設和水電極堅硬巖石建設電站的需要，作為第一負責人，劉志強組織進行了科技部科研院所專項資金項目“深井反井鉆井技術(shù)及裝備”、“反井鉆進豎井導孔軌跡測控裝備與技術(shù)”、以及自主研發(fā)科研項目“ZFY3.5/400電控型反井鉆機技術(shù)”、“反井正鉆綜合鑿井新技術(shù)及裝備研究”等。
為適應煤礦高產(chǎn)采區(qū)建設和整合礦井改造，劉志強還組織進行科技部科研院所專項資金滾動開發(fā)項目“大直徑煤礦風井反井鉆井工藝技術(shù)研究”，包括三個子課題“大直徑反井鉆機關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究”、“新型大直徑擴孔鉆頭結(jié)構(gòu)及配套鉆具開發(fā)研究”、“大直徑煤礦風井反井鉆井工藝技術(shù)研究及應用”，項目完成研制了鉆井深度600米、直徑5米電液控制型反井鉆機研制，形成了國內(nèi)最先進大型反井鉆機和鉆井工藝，實現(xiàn)了從反井鉆機鉆孔到鉆進井筒的轉(zhuǎn)變，形成了一種新的井筒鉆進工藝-反井鉆井工藝，在堅硬巖石條件下，機械破巖鉆成井筒，鉆進全部地面作業(yè)，安全、環(huán)保、高效、無職業(yè)傷害，反井鉆井技術(shù)進步及創(chuàng)新促進了建井技術(shù)的發(fā)展。
促進地下工程建設技術(shù)發(fā)展
由于反井鉆機在技術(shù)上與安全上的優(yōu)越性，這項技術(shù)不僅用于礦井建設中，還運用在許多跨行業(yè)領域的重大工程建設中。十三陵抽水蓄能電站便是第一從煤炭跨出的第一項工程，也是這樣一個讓劉志強至今難忘的項目。
當時十三陵抽水蓄能電站正在籌建，在一次會議中，劉志強和團隊得到了這一消息，便前去與電站籌備處進行商談，希望能夠采用反井鉆井技術(shù)為十三陵電站的建設提供幫助 。
“其實當時我們心里也沒底，煤礦系統(tǒng)的巖石都是軟巖，十三陵抽水蓄能電站位于十三陵水庫周邊的山體內(nèi)，是由火成巖類的堅硬巖石。從滾刀破巖消耗和技術(shù)來講，軟硬是兩種技術(shù)，是一種新的嘗試。”他表示。當時，電站建設的許多專家并不看好這一技術(shù)在其中的應用，然而籌備處處長及當時的三峽監(jiān)理卻選擇相信他們，并到煤礦進行了實地考察，從此，為水電建設開創(chuàng)出一條新的技術(shù)途徑。
為了使反井鉆井技術(shù)走出煤炭，走向新的地下工程領域，他們付出艱苦的勞動，和巨大的精神壓力。以前，水電地下工程系統(tǒng)的通風很不好，由于采用的是柴油吊車將設備吊到洞中，所以施工人員往往在里面待上一天便會頭痛，晚上常常連飯都吃不下。劉志強他們每天早上8點蹭監(jiān)理單位的車抵達現(xiàn)場，晚上12點又蹭車回來。"四五個人就天天這么干。每個人帶點咸鴨蛋火腿腸，在洞里一干就是一天，攻克了一項又一項技術(shù)難題。半個月之后，當一個直徑 1.4 米、深度160 米的高精度電梯井導井鉆呈現(xiàn)在甲方面前時，得到的是驚奇、感嘆和贊揚。被水電譽為“造福工人、功德無量”的技術(shù)。此后，又進行反井鉆機施工大傾角傾斜壓力管道技術(shù)研究，在國內(nèi)第一嘗試鉆成傾角50度，長度203米的斜井，打破國外爬罐技術(shù)壟斷，根除了爬罐施工的安全隱患。
“在云南的那段日子令人難忘。” 他回憶說，為了使反井鉆機技術(shù)能夠在水電系統(tǒng)推廣，他們又開始了云南大朝山電站的遠征，第一次將反井鉆機推廣在普通水力發(fā)電工程。在瀾滄江大峽谷內(nèi)的工程，充滿了不確定性，設備供應困難，人員緊張，需要解決的技術(shù)問題多，有時為了一個配件，從昆明到電站需要開幾天的車，走的都是泥濘的山路。“下面熱得要命，上面卻在下雪，車旁就是深不見底的山澗，掉下去都找不到人。”那時候，一會瓢潑大雨、一會冰雹、一會大霧彌漫，山路泥石流頻發(fā)，有時在山路上被堵幾天，渴了餓了就和當?shù)氐睦相l(xiāng)商量著吃口飯。“那時候我常想，干不好我就不回來了。”好在上天沒有辜負他的努力，通過多項技術(shù)創(chuàng)新后，工程順利而圓滿地結(jié)束了，他也靠著敬業(yè)與專業(yè)為鉆井事業(yè)在電站建設領域贏得了口碑。此后，在我國重點水電建設工程中如三峽、小灣、龍灘、溪洛渡、白鶴灘、烏東德等幾十座電站，都有他們的反井鉆機身影，在我國新型的抽水蓄能電站領域，如山東泰山、江蘇宜興、安徽瑯琊山、河北張河灣，山西溪龍池等都利用了他們的技術(shù)。此后，跟隨我國水電建設走出去的腳步，反井鉆井技術(shù)也在馬來西亞、哈薩克斯坦、厄瓜多爾、贊比亞、老撾、巴基斯坦等一顯身手，成為我國電站建設行業(yè)走出去的施工利器。
三十余年來，他帶領團隊，團結(jié)一心，克服困難，努力拼搏，從天寒地凍的塞外北國到酷熱難耐的西南邊陲，每項研究和每一工程都是挑戰(zhàn)，他們的足跡遍布煤礦井下、偏遠高海拔(3000m)水電、鐵路隧道建設的各個角落，在包括泥石流頻繁發(fā)生的地區(qū)和艱苦的工作環(huán)境，為反井鉆井技術(shù)推廣付出艱苦的勞動，取得了顯著的經(jīng)濟效益，創(chuàng)造良好的社會效益。
機械破巖鉆井加速我國建井技術(shù)變革
在“十一五”期間，承擔國家科技支撐項目，針對我國鉆井技術(shù)發(fā)展的瓶頸，劉志強提出“一擴成井”和“一鉆成井”鉆井新工藝，大大提高鉆井法鑿井成井速度，推進了鉆井技術(shù)發(fā)展和推廣，該項目獲得國家科技進步二等獎。在“十二五”期間，組織研制出我國首臺豎井掘進機，提出了井筒全面綜合機械化鉆井的不同工藝，包括反井鉆機、豎井掘進機、豎井鉆機等適合不同條件的鉆井方法，逐漸取代人工爆破作業(yè)，根本改善井筒施工安全狀況。為了創(chuàng)建機械破巖鉆井基礎研究條件，劉志強同志還組織建設了“煤礦深井建設國家工程實驗室”，服務于特殊鑿井技術(shù)領域。
2015年12月，劉志強主持研發(fā)的我國首臺礦山豎井掘進機在寧夏銀川完成加工調(diào)試，標志著我國礦山井巷掘進向機械化、智能化和無人化方向邁出了重要的一步，是我國建井技術(shù)的重要革命，對提高地下工程建設水平具有重要推動作用。
為解決我國礦山豎井井筒傳統(tǒng)鉆爆法施工速度慢、勞動強度大等問題，天地科技建井研究院聯(lián)合天地科技控股子公司寧夏天地奔牛實業(yè)集團有限公司，依托國家“863”計劃課題“礦山豎井掘進機研制”開展聯(lián)合攻關(guān)并取得重要進展。以劉志強研究員為課題負責人的研究團隊，制定并按照“整體框架架構(gòu)、多點支撐推進、4臺變頻電機驅(qū)動、電液伺服控制、鉆進方向智能控制”的總體方案，成功研制鉆井直徑5.8~6.0m、鉆井深度800~1000m、推力6000kN、扭矩1000kN·m、總重量約140t的國內(nèi)首臺套有導孔條件下的豎井掘進機樣機，并于2015年8月通過國家科技部現(xiàn)場檢查。2016年4月13日通過科技部的技術(shù)驗收。
劉志強表示，豎井掘進機課題的總體任務是研制一套豎井掘進機樣機，實現(xiàn)用鉆頭機械化破巖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉆眼、爆破鑿井方法，使建井向智能化方向發(fā)展，使鑿井工作人員從礦山最危險、最艱苦、安全條件差、職業(yè)傷害嚴重的井筒施工中逐漸解脫出來，實現(xiàn)建井技術(shù)的革命。據(jù)了解，豎井掘進機除可廣泛用于礦山井筒建設外，在水電、人防、科學實驗等其他地下工程領域也具有廣闊應用前景。
劉志強同志任曾職總工程師，始終本著誠懇、熱情的態(tài)度對待自己的職工，他毫無保留地向大家傳授自己的專業(yè)技術(shù)知識和常年積累的實際工作經(jīng)驗。歷年來，他培養(yǎng)了十多名博士和碩士研究生。為了幫助年輕同志盡快取得進步，他總是在研究過程中進行實地指導，對他們提出的問題不厭其煩的解答，并且鼓勵他們不斷總結(jié)、提煉實際操作中的好做法、金點子，并指導團隊為俄羅斯研究新型上向反井鉆機，達到鍛煉人才開辟新技術(shù)、新工藝和新裝備目的。
目前，已是學科領域帶頭人的劉志強，不僅在反井鉆機項目上投入了精力，他還在思索著更多的計劃。以礦山井巷建設中實現(xiàn)機械化代替普通法爆破法為主攻方向，在完成承擔國家‘十二五'、‘863 '“ 礦山豎井掘進機”項目同時，參與“十三五”“深地資源勘查開采”規(guī)劃的“深部礦建井與提升技術(shù)”重大科研項目，將堅硬巖石機械破巖、智能定向技術(shù)及裝備作為研究方向，促進井筒建設技術(shù)的變革。讓機械代替人工作業(yè)避免安全事故和職業(yè)傷害發(fā)生。”
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