“通過技術(shù)、工藝創(chuàng)新，研究先進(jìn)的機(jī)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(xué)和研究生學(xué)習(xí)艱苦的煤礦建井專業(yè)，并一直從事本專業(yè)的堅(jiān)強(qiáng)信念。”——劉志強(qiáng)
搭乘煤炭科學(xué)研究總院這艘科研的巨輪，劉志強(qiáng)開始了艱苦的反井鉆機(jī)技術(shù)的科研工作。他從參與小直徑反井鉆機(jī)研制，到帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行機(jī)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(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，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(yàn)井下反井施工的危險，他曾親自進(jìn)行應(yīng)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(lǐng)團(tuán)隊(duì)先后完成了反井鉆機(jī)、破巖刀具、鉆井工藝等一系列的創(chuàng)新成果。在機(jī)械設(shè)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(jī)，研制出適合不同類型巖石的破巖滾刀;在鉆井技術(shù)的應(yīng)用方面，從反井鉆孔到反井鉆井，形成了新的井筒鉆進(jìn)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(fēng)井，第一鉆成直徑5.3米的井筒。經(jīng)歷多年的應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)，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(jì)錄，在地下工程技術(shù)領(lǐng)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(jī)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(yīng)用，他還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)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(jìn)行示范。
“他”就是中國煤炭科工集團(tuán)首席科學(xué)家，中國煤炭學(xué)會煤礦建設(shè)與巖土工程專業(yè)委員會常務(wù)副主任劉志強(qiáng)。
驅(qū)逐死神陰霾的反井鉆井技術(shù)
上世紀(jì)80年代以前，煤礦和其它地下開采的礦井，需要在井下建設(shè)大量的暗井、礦倉、溜井、通風(fēng)井、管道井工程，這些工程一般只能采取由下向上掘進(jìn)的反井施工方法。當(dāng)時煤礦常用的反井施工方法為木垛法，從下向上搭設(shè)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(jì)，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(shè)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(qiáng)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(xiàn)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(diǎn)攻克前的煎熬，許多項(xiàng)目創(chuàng)新成功的喜悅，奔波路上直面生死的深刻體驗(yàn)，這些經(jīng)歷都充實(shí)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(qiáng)是其中的一個縮影，影射出許許多多獻(xiàn)身建井事業(yè)人的頑強(qiáng)精神。在這里揮灑青春、汗水、淚水的人永遠(yuǎn)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(yuǎn)是進(jìn)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(qiáng)主持完成國家“7.5”科技攻關(guān)的“LM-120型反井鉆機(jī)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(diǎn)項(xiàng)目“LM-200型反井鉆機(jī)”、“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(shè)備研究”、“LM-90型反井鉆機(jī)”、“上排下疏立井鑿井新工藝”，以及電力部科研項(xiàng)目“反井鉆應(yīng)用技術(shù)”等行業(yè)重點(diǎn)課題，研制小型反井鉆機(jī)和反井鉆機(jī)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(jìn)入21世紀(jì)，為了煤礦大直徑井筒建設(shè)和水電極堅(jiān)硬巖石建設(shè)電站的需要，作為第一負(fù)責(zé)人，劉志強(qiáng)組織進(jìn)行了科技部科研院所專項(xiàng)資金項(xiàng)目“深井反井鉆井技術(shù)及裝備”、“反井鉆進(jìn)豎井導(dǎo)孔軌跡測控裝備與技術(shù)”、以及自主研發(fā)科研項(xiàng)目“ZFY3.5/400電控型反井鉆機(jī)技術(shù)”、“反井正鉆綜合鑿井新技術(shù)及裝備研究”等。
為適應(yīng)煤礦高產(chǎn)采區(qū)建設(shè)和整合礦井改造，劉志強(qiáng)還組織進(jìn)行科技部科研院所專項(xiàng)資金滾動開發(fā)項(xiàng)目“大直徑煤礦風(fēng)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(jī)關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究”、“新型大直徑擴(kuò)孔鉆頭結(jié)構(gòu)及配套鉆具開發(fā)研究”、“大直徑煤礦風(fēng)井反井鉆井工藝技術(shù)研究及應(yīng)用”，項(xiàng)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(jī)研制，形成了國內(nèi)最先進(jìn)大型反井鉆機(jī)和鉆井工藝，實(shí)現(xiàn)了從反井鉆機(jī)鉆孔到鉆進(jìn)井筒的轉(zhuǎn)變，形成了一種新的井筒鉆進(jìn)工藝-反井鉆井工藝，在堅(jiān)硬巖石條件下，機(jī)械破巖鉆成井筒，鉆進(jìn)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(jìn)步及創(chuàng)新促進(jìn)了建井技術(shù)的發(fā)展。
促進(jìn)地下工程建設(shè)技術(shù)發(fā)展
由于反井鉆機(jī)在技術(shù)上與安全上的優(yōu)越性，這項(xiàng)技術(shù)不僅用于礦井建設(shè)中，還運(yùn)用在許多跨行業(yè)領(lǐng)域的重大工程建設(shè)中。十三陵抽水蓄能電站便是第一從煤炭跨出的第一項(xiàng)工程，也是這樣一個讓劉志強(qiáng)至今難忘的項(xiàng)目。
當(dāng)時十三陵抽水蓄能電站正在籌建，在一次會議中，劉志強(qiáng)和團(tuán)隊(duì)得到了這一消息，便前去與電站籌備處進(jìn)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(shè)提供幫助 。
“其實(shí)當(dāng)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(jiān)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(dāng)時，電站建設(shè)的許多專家并不看好這一技術(shù)在其中的應(yīng)用，然而籌備處處長及當(dāng)時的三峽監(jiān)理卻選擇相信他們，并到煤礦進(jìn)行了實(shí)地考察，從此，為水電建設(shè)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(lǐng)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(fēng)很不好，由于采用的是柴油吊車將設(shè)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(qiáng)他們每天早上8點(diǎn)蹭監(jiān)理單位的車抵達(dá)現(xiàn)場，晚上12點(diǎn)又蹭車回來。"四五個人就天天這么干。每個人帶點(diǎn)咸鴨蛋火腿腸，在洞里一干就是一天，攻克了一項(xiàng)又一項(xiàng)技術(shù)難題。半個月之后，當(dāng)一個直徑 1.4 米、深度160 米的高精度電梯井導(dǎo)井鉆呈現(xiàn)在甲方面前時，得到的是驚奇、感嘆和贊揚(yáng)。被水電譽(yù)為“造福工人、功德無量”的技術(shù)。此后，又進(jìn)行反井鉆機(jī)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(jī)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(yuǎn)征，第一次將反井鉆機(jī)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(shè)備供應(yīng)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(dāng)?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(fù)他的努力，通過多項(xiàng)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(shè)領(lǐng)域贏得了口碑。此后，在我國重點(diǎn)水電建設(shè)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(jī)身影，在我國新型的抽水蓄能電站領(lǐng)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(shè)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(shè)行業(yè)走出去的施工利器。
三十余年來，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)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(xiàng)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(yuǎn)高海拔(3000m)水電、鐵路隧道建設(shè)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(jì)效益，創(chuàng)造良好的社會效益。
機(jī)械破巖鉆井加速我國建井技術(shù)變革
在“十一五”期間，承擔(dān)國家科技支撐項(xiàng)目，針對我國鉆井技術(shù)發(fā)展的瓶頸，劉志強(qiáng)提出“一擴(kuò)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(jìn)了鉆井技術(shù)發(fā)展和推廣，該項(xiàng)目獲得國家科技進(jìn)步二等獎。在“十二五”期間，組織研制出我國首臺豎井掘進(jìn)機(jī)，提出了井筒全面綜合機(jī)械化鉆井的不同工藝，包括反井鉆機(jī)、豎井掘進(jìn)機(jī)、豎井鉆機(jī)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(jī)械破巖鉆井基礎(chǔ)研究條件，劉志強(qiáng)同志還組織建設(shè)了“煤礦深井建設(shè)國家工程實(shí)驗(yàn)室”，服務(wù)于特殊鑿井技術(shù)領(lǐng)域。
2015年12月，劉志強(qiáng)主持研發(fā)的我國首臺礦山豎井掘進(jìn)機(jī)在寧夏銀川完成加工調(diào)試，標(biāo)志著我國礦山井巷掘進(jìn)向機(jī)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(shè)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(qiáng)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(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，依托國家“863”計(jì)劃課題“礦山豎井掘進(jìn)機(jī)研制”開展聯(lián)合攻關(guān)并取得重要進(jìn)展。以劉志強(qiáng)研究員為課題負(fù)責(zé)人的研究團(tuán)隊(duì)，制定并按照“整體框架架構(gòu)、多點(diǎn)支撐推進(jìn)、4臺變頻電機(jī)驅(qū)動、電液伺服控制、鉆進(jìn)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(dǎo)孔條件下的豎井掘進(jìn)機(jī)樣機(jī)，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(yàn)收。
劉志強(qiáng)表示，豎井掘進(jìn)機(jī)課題的總體任務(wù)是研制一套豎井掘進(jìn)機(jī)樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)用鉆頭機(jī)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(yán)重的井筒施工中逐漸解脫出來，實(shí)現(xiàn)建井技術(shù)的革命。據(jù)了解，豎井掘進(jìn)機(jī)除可廣泛用于礦山井筒建設(shè)外，在水電、人防、科學(xué)實(shí)驗(yàn)等其他地下工程領(lǐng)域也具有廣闊應(yīng)用前景。
劉志強(qiáng)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(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。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(jìn)步，他總是在研究過程中進(jìn)行實(shí)地指導(dǎo)，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(shí)際操作中的好做法、金點(diǎn)子，并指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)為俄羅斯研究新型上向反井鉆機(jī)，達(dá)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(xué)科領(lǐng)域帶頭人的劉志強(qiáng)，不僅在反井鉆機(jī)項(xiàng)目上投入了精力，他還在思索著更多的計(jì)劃。以礦山井巷建設(shè)中實(shí)現(xiàn)機(jī)械化代替普通法爆破法為主攻方向，在完成承擔(dān)國家‘十二五'、‘863 '“ 礦山豎井掘進(jìn)機(jī)”項(xiàng)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(xiàng)目，將堅(jiān)硬巖石機(jī)械破巖、智能定向技術(shù)及裝備作為研究方向，促進(jìn)井筒建設(shè)技術(shù)的變革。讓機(jī)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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