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?教育之光 | 王剛:只要能打破礦井的粉塵“詛咒”,再來一個二十年又何妨?
中國網 2024-11-21 17:33:16

編者按:在這個知識信息爆炸式增長的時代,教育家精神如同一股清流,顯得尤為珍貴而閃耀。本欄目將聚焦教育領域內的卓越貢獻者,深度挖掘并報道他們的教育理念、實踐經驗和人格魅力,展現高尚師德與非凡成就,旨在激勵廣大教育工作者不斷追求卓越,同時也為公眾提供一個了解教育家精神、感受教育魅力的窗口。讓我們一同見證“大先生”和優秀教師們的風采,從他們身上汲取力量,攜手推動教育事業邁向更加繁榮的未來。

地下數百米,就是另一個世界。

烏東煤礦采煤工作面。工程師按下“Power”鍵,順槽膠帶機、刮板輸送機、轉載機、破碎機、單搖臂滾筒采煤機依次啟動,采煤機切割煤壁后,液壓支架跟著位移,推溜到位,護幫板自動收回、打出,煤炭源源不斷運往地面,所有操作全部自動化。

將這個煤層平均傾角87°的煤礦,打造成急傾斜特厚煤層復雜地質和多種耦合災害條件下的特色示范礦井,需要諸多行業專家和工程師“保駕護航”,王剛就是舉足輕重的一員。在生產指揮(應急)中心,王剛與學生們、煤礦工程師緊盯厚煤層長鉆孔水力分段壓裂數據的實時跳動,連續高強度工作下,大家的神情沒有半分倦怠。

不久前剛下過一場雪,氣溫陡降至零下10度。冬日的烏魯木齊街邊,總能見到一口鐵鍋在火上支棱著,黑色的砂礫裹著糖,炒出油亮亮的板栗,吆喝聲摻雜著熱鬧的色香味,一如老舍所寫,“柴火煙都是香的”。裹緊身上的羽絨服,王剛甫一出門,便趕緊把雙手插進衣兜里。

腦海里來不及閃現那句“栗香市前火,菊影故園霜”,王剛掏出手機,撥通了盯在現場的博士生王恩茂的電話,細細溝通注意事項。“不去做怎么知道能不能成功呢?為煤礦服務,戰場就在煤礦,導師們這樣要求我,我同樣鼓勵學生們,盡可能到生產一線去,不遺余力服務煤礦安全生產,這是我們的光榮使命。”

王剛的眼睛里閃著亮晶晶的光。

2001年,王剛考入山東科技大學攻讀采礦工程專業,從本科三年級便開始跟隨專業課老師下礦井、測數據、畫圖紙……“國家萬人計劃教學名師”程衛民老師手把手地教,王剛亦步亦趨地學:礦井下是啥樣,煤的孔隙如何測定,粉塵有什么危險,采煤工作面經常遇到哪些通防問題,王剛跟著老師,一點一點打開了眼界。性格、行事作風,亦或是工作起來較真兒的樣子,王剛身上漸漸有了程衛民的影子。

“我覺得,師者,不僅傳道授業解惑。程衛民教授心有大我、至誠報國的理想信念,言為士則、行為世范的道德情操,在我的心里點下種子,生根發芽,鼓勵我堅守科研與教學,一路前行。”從小聽爺爺講抱著機槍沖鋒向前的戰斗故事,看著爺爺因傷致殘的身體,王剛對導師們求實創新的躬耕態度感觸頗深,對身處的和平年代格外感恩,“現在我的實驗設備、人員很充足,讓我有條件努力去做一些科研工作,實現我的想法,穩定的收入和體貼的家人讓我沒有后顧之憂,我真的很知足。”

家人把體貼擺在桌面上,讓他安心“沖鋒陷陣”,卻把擔憂和不舍默默藏到看不見的角落。對家人的虧欠,從他錨定煤礦通防災害治理開始,算下來已攢了近20年。

烏東煤礦災害治理中,王剛在國際上首次實現了井下瓦斯抽采“鉆孔鉆進-水力割縫-快速封孔-脈沖壓裂-高效抽采”一體化作業,破解了低透氣含瓦斯煤層鉆孔卸壓難和抽采范圍小的工程難題。

針對礦井開采中的煤塵污染問題,王剛研創了煤層水力強滲-增潤機制及一體化關鍵技術,在低滲煤層增滲潤濕領域起到了重要的引領示范作用,技術應用大幅提高了煤層滲透性和潤濕效果,從源頭上實現了工作面粉塵高效控除。

“這些成果,全部來自礦井生產一線。比如粉塵,如何降塵才有效?煤礦生產過程中產生的疏水性粉塵遇到降塵霧滴,未必會被捕捉,就算捕捉了也不見得能降落下來。”聊起本行,王剛興致勃勃,“我們嘗試向煤層中注水,在這個過程中,水壓不進去不行,水順著大裂縫跑掉了也不行,要逐一解決各種問題。”

王剛學著老師當年的樣子,把現場難題凝練出理論和科學問題,帶到學校里進行研究。發現問題很簡單,提煉問題很難,有效解決問題,更難。

源頭減塵、粉塵捕捉、大面積擴散后的粉塵處理,師從一個老師的幾個師兄弟,圍繞小小的粉塵做出了一整套科研體系。

“世上沒有不透風的墻”,既然能透風,能不能也透水?

往石頭里注水,很“好玩”。

一套跨尺度巖心掃描成像系統,被王剛戲稱為給石頭做“CT”。將鉛筆芯粗細的試驗樣品放進設備,能看到精度達0.7個微米的石頭內部孔和裂隙分布,用自己研發的數據處理軟件,對設備做出的黑白位圖進行數據分析,數值模擬結合各種實驗,“往石頭里注水”逐漸從一個看似荒誕的想法變成了能夠付諸實踐、指導優化生產的路子。

“過程很艱難。當時軟件開發不出來,硬件設備又有誤差,數值模擬和實驗結合在一起,卻4、5年都不出任何成果,急的我很難受。”王剛跟石頭較上了勁:怎么注水,注多少水,注進去的水去哪了,是否按照預期在石頭內部均勻分布?

王剛想到了學科交叉。醫學上通過冷凍觀察動物血液情況,王剛和他的團隊開始琢磨,把水注入石頭,冷凍切割,直觀地感受一下水到底去了哪里。

地層物理探測實驗室的桌子上,堆滿了原煤、型煤各種煤塊,邊注水邊放進儀器中掃描,就能“看”到水在石頭內部如何流動。

作為一項應用技術研究,把理論數值研究轉換成現場應用是重中之重。一墻之隔的實驗室里,一臺碩大的煤巖真三軸水壓致裂增透-潤濕動態實驗系統擺放在屋子中間,儀器上粗大的焊接痕跡清晰可見,其上還用磁鐵吸住了一把扳手和其他零碎物件。從中國礦大畢業的博士回來繼續跟著王剛搞科研,從“鉛筆芯”到“2.5cm×5cm”,將水注入,通過破壞性實驗把石頭縫隙盡可能壓開,讓水均勻分布。

“沒有現成的實驗設備,這是我們自主研發的,畫出設計圖,找工廠加工定制一臺。”王剛驕傲地看著“龐然大物”和忙碌實驗的學生們,笑得無比開心。“我們不光有CT,還有‘核磁’!來看看另外這臺設備。這是我的博士,正在做高溫高壓煤層注水滲流的一個反應過程,實現動態水的監測,反映它的孔裂隙分布。”

儀器內部是高壓磁場,將水壓到煤塊里,通過磁場觀察氫原子的分布,就能分析出水在哪里。“下一步,我們要‘看到’水確實能到達那里,與這個實驗分析結果做相互印證。”學生說。

“怎么樣?有意思吧?我喜歡這種工作氛圍,我喜歡搞科研。‘每天都是星期一’的感覺真棒!”不出差的日子里,每天早上7點出門,晚上10點多回家。帶著21個碩士、6個博士,王剛的日常作息規律到像是他的科研項目一樣,工整嚴謹。

一路走來,王剛和他所在的礦山災害預防控制實驗室拿下了兩個國家級教學成果二等獎,實驗室黨支部結合實驗室工作特色凝練形成的“騏志工作法”入選《高校教師黨支部黨建創新案例精選》。

實驗室培養了我國煤炭行業最早的院士宋振騏教授,他領導實驗室從揭示巖層運動基本規律及其顯現特征出發,創造性地提出“內外應力場”模型,深入揭示了運動巖層致災的本質;提出了控制回采工作面大范圍巖層運動的基本力學方法——“位態方程”,為實現巖層定量控制設計做出創造性貢獻,為我國巖層智能控制做出了重大貢獻;

底板水害防治“下三帶”理論有力指導了我國深部受承壓水威脅的華北型石炭二疊系煤炭資源的安全高效開采;

礦山智能化裝備與關鍵技術為企業生產的平穩運行提供了強有力的保障;

礦井粉塵污染防治理論與成套裝備為職業健康保駕護航。

“你看,我們用科研反哺教學,教學同時為科研服務。應用技術研究更希望培養的學生能去現場解決實際問題,尤其鼓勵學生在本科階段就多跑現場,先從認知程度方面認識到煤礦安全生產的重要性,親身感受生產一線存在哪些危險,他們就能對自己所學的專業更加重視。”

導師們曾經在王剛心里灑下的種子,完成了開花結果的生長周期,如今,王剛依樣把種子親手播撒進學生們的心田。

不同煤礦的難題不同,不同學生的性格不同。王剛摸索著因材施教,力爭讓每個學生都在“成才”路上充分發揮主觀能動性;相對刻板的學生,安排他做基礎理論研究,一遍遍數值模擬、理論推導、實驗分析,學生耐得住“寂寞”;對于外向活躍的學生,鼓勵他到現場去,跟工人打成一片,在生產生活中發現問題,提煉總結。

樹人先立德,王剛篤信,要激發人才培養的內驅力,讓學生們真正奔跑在適合自己的發展賽道上,才能保證德行不虧。看上去是給學生提要求,王剛卻把“砝碼”壓在了自己身上。

從抽屜里搬出一摞大小不一的筆記本,每位學生都記錄在冊:每天談了啥,實驗各項進度,甚至哪個學生六級沒考過,王剛都要重點標記出來,勤加督促。“不光紙面上,我手機里也有同樣的電子備忘錄,方便我隨時查看。”

這需要付出多大的精力?“沒什么,我熱愛煤炭行業,我喜歡和學生們聊天,工作學習生活都能聊,任何困難都可以找我,隨叫隨到。”

同事戲稱王剛比別人多長了一個“器官”——“半永久式”耳機。在校園里遇見王剛,他總是一邊步履匆匆,一邊自顧自地絮絮叨叨,“他惦記著學生們,工作學習、生活起居、情緒動態,他都操心。你讓他少吃一頓飯他沒意見,可你要是讓他耳機沒電,他就渾身不自在。”

像一棵巨大的技能樹,向下深深扎根的同時,長出繁茂的枝丫,努力向上伸展。

早上7點整,王剛準時出現在辦公室,他前一天約了學生,答疑解惑、掌握實驗進度、了解論文情況。

8點半左右,王剛結束了事務性工作,開始專心投入新一天的科研當中。

“今天抽空還要做個PPT課件,講講如何把頂煤放下來,瓦斯抽出來,粉塵別爆炸了。聽著很簡單吧,這個真的特別有意思!”王剛的語氣再次變得歡快,“當然,受邀到論壇上做分享,是我的榮幸……發自肺腑的!”(陳鳴飛、任波)

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