一所大学 一个世纪 一份坚守
——河南理工大学破解瓦斯治理世界难题
□特约记者 徐春浩

    2月14日上午，中共中央、国务院在北京人民大会堂隆重举行2011年度国家科学技术奖励大会，党和国家领导人胡锦涛、温家宝、李长春、李克强出席大会。会上传来喜讯，由河南理工大学张子敏教授主持、高建良教授等共同完成的“中国煤矿瓦斯地质规律与应用研究”成果荣获国家科学技术进步二等奖。这是党和国家对河南理工大学瓦斯地质团队工作的最高褒奖，也是该校近30年来作为第一完成单位首次获得此项殊荣。
    煤炭是中国的基础能源，在我国一次性能源构成中占据着70%的比重。2010年全国能源消费总量为32.5亿吨标准煤，比2009年增长了5.9%，对于保障GDP以10.4%的增长速度起到了决定性作用。然而，随着浅部易采煤层的日益减少，深部资源的开采逐渐成了我国煤炭资源开发的重点。由于煤矿采深增加,瓦斯含量和瓦斯压力随之增大,发生煤与瓦斯突出和瓦斯爆炸的几率日趋增加。近年来,发生在埋深600米以下死亡10人以上的事故约占70%。有效应对瓦斯灾害的威胁，实现煤炭安全开采，最大限度地保障矿工生命安全，成为能源工业无法回避的重大命题。
    创建于1909年的河南理工大学，是国家安监总局与河南省人民政府共建高校。100多年来，虽历经沧桑巨变，却坚持致力于煤炭生产安全的研究和实践，在瓦斯治理领域取得了一系列独创性成果，为国家能源生产安全做出了特殊贡献。当我们走进这所位于豫北名城焦作的百年学府，她锲而不舍、甘于奉献，多年来为攻克瓦斯治理世界难题而默默耕耘的精神令人敬佩。正是有了这些为科学研究孜孜不倦、不言放弃的群体，我们的生产实践才得以不断创新和发展。

另辟蹊径 开创瓦斯地质新领域

    烟尘、落石，昏暗的矿灯，谁也不会想到，刚刚发生过瓦斯爆炸现场的矿井，一次次成为中国煤矿安全生产技术和瓦斯地质研究开拓者奠基人、河南理工大学教授杨力生的研究现场，追随他的彭立世、袁崇孚等一批从事瓦斯地质研究的科研工作者们，也始终把探究的目光投向千米井下。
    “从事煤矿生产安全研究，我们肩上扛着沉甸甸的责任！”杨力生1960年5月，在低瓦斯矿井山西大同老白洞煤矿特大瓦斯爆炸事故现场说的这句话，后来成为研究团队的座右铭。一次吞噬了684条生命。这次“中国采矿史上最大的惨案”使杨力生忧虑愈深思考愈深：老白洞煤矿是一个低瓦斯矿井，为什么会发生如此严重的瓦斯爆炸事故？他一次次翻阅着资料和数据，度过一个又一个不眠之夜。在下定决心之后，杨力生走上了一条艰辛的道路。他放弃了办公室的生活，年复一年地深入全国各地几百米、上千米的矿井，进行观测、勘查、分析和研究，他走在死亡时刻威胁的边缘，一步步探索着瓦斯分布的规律。经过大量实践，他最终发现了一个规律：煤与瓦斯突出地点往往存在着一个断层连着一个突出空洞。回想起多年来参与的抢险救灾瓦斯事故，大多是在巷道掘进时遇到断层，瓦斯突然大量涌出造成的，一个想法在他的心头定格：瓦斯突出、爆炸一定与地质构造有关！如果瓦斯突出、爆炸与地质构造有关，那么，从地质角度事先预测煤与瓦斯突出危险区的位置，可能就会是有效避免灾难发生的根本对策。杨力生为这个想法兴奋不已，从此开始了瓦斯地质研究的征程。
    为了在第一时间、第一现场获取瓦斯地质研究的原始资料，在杨力生的带领下，无论酷暑还是严冬，彭立世、袁崇孚等和他的同事都奔波忙碌在全国各个矿区。往往是瓦斯爆炸的烟尘还没有散去，他们就冒着生命危险赶到事故现场，查看瓦斯突出形成的空洞，采集第一手数据，研究瓦斯赋存状态和突出的原因。那时，他们的孩子都还很小。有一年，彭立世的爱人病倒，孩子还在读小学。这时，一封电报从长沙发来，要他立刻赶过去。看看躺在床上起不来的妻子和同样需要照顾的孩子，彭立世把他们托付给邻居，咬咬牙，一跺脚走了。坐在南下的列车上，他偷偷流下了泪水。那一年春节前夕，他还在为课题的论证作调查，踏上回家的路途时，已是大年初一，诺大的车厢里只剩他一个乘客。
    历经无数次的科研实践，他们得出了瓦斯的生成、赋存和运移受地质条件制约的基本结论，这是我国最早涉及瓦斯地质的文献。
    1978年11月，煤炭工业部委托该校召开全国首次瓦斯地质学术研讨会。杨力生在会上指出，要解决瓦斯治理难题，关键是查清瓦斯形成的地质条件，再有的放矢地加以治理。会议形成了“瓦斯分布和瓦斯突出分布的不均衡性与地质因素有密切关系”的基本认识，为进一步开展瓦斯地质工作指明了方向。
    1982年，该校瓦斯地质课题组开展的“湘、赣、豫煤和瓦斯突出带地质构造特征研究”成果被鉴定为国内领先，为瓦斯地质理论研究提供了思维框架。之后，他们形成瓦斯地质单元“三分法”，并提出据此制定有针对性地防突措施，这是从瓦斯地质角度进行煤与瓦斯突出区域预测研究取得的重要成果。
    1985年，中国煤炭学会成立瓦斯地质专业委员会，杨力生任主任委员，以河南理工大学为中心的全国瓦斯地质与瓦斯防治研究开始蓬勃发展。1990年，彭立世、袁崇孚等编著的《瓦斯地质概论》出版，成为我国第一部论述瓦斯地质的著作；张子敏最早将板块构造理论引入瓦斯赋存区域地质构造演化理论，并发现了瓦斯赋存构造逐级控制规律。21世纪初提出了中国煤矿瓦斯赋存区域地质构造控制8种类型，为揭示矿区、矿井瓦斯地质规律，超前预测瓦斯突出危险区，减少突出灾害提供了重要依据。
    成功的蓓蕾在智慧的汗水浇灌下次第绽放。1993年，该校“《瓦斯地质》新学科与课程建设”获国家优秀教学成果二等奖；1995年，“瓦斯地质”成为煤炭部和河南省重点学科；2000年，以瓦斯地质与瓦斯治理方向为特色的“安全技术及工程”学科成为河南省一类重点学科；2003年获得博士学位授予权，设在该校的国家一级安全生产培训中心，每年为煤矿企业培训局、矿级领导干部6000余人次；2007年建成博士后科研流动站；2010年，“瓦斯地质与瓦斯治理”省部共建国家重点实验室培育基地落户该校；2011年，“河南省煤矿灾害防治与抢险救灾院士工作站”正式挂牌，我国第一部国家级有关瓦斯地质领域的规划教材——《瓦斯地质学》获评国家级精品教材，并由教育部向全国高校推荐使用……河南理工大学以不懈的探索托起了煤矿安全生产的希望，为贯彻落实“安全发展”、“科技兴安”战略，推进我国煤矿安全生产水平的提高做出了重要贡献。

矢志不渝 不断破解理论新课题

    三角尺反复测量后，先用铅笔轻描、再用粗笔放大，最后用墨水笔定图……上世纪80年代，没有电脑、没有复印机，研究团队就这样全靠手工描画了六年，编成了首张全国瓦斯地质图。
    从地质角度研究瓦斯问题的认识基本解决之后，怎样才能把这一理论成果最广泛地运用于煤炭生产实践，为保障矿工生命和国家能源安全服务？编制瓦斯地质图，将探测出的瓦斯生成、赋存与涌出量大小等信息标识在图纸上，专业技术人员据此制定开采与防治措施，瓦斯地质研究的成果就可以直接推广到生产实际。绘制瓦斯地质图就成为他们新的使命。
    为此，杨力生积极奔走，在他的努力和推动下，瓦斯地质图编制工作得到国家的高度重视。1983年，煤炭工业部启动首次全国瓦斯地质图编制工作，长达6年的编制过程中，这个群体不计报酬、不计得失，抱着对科研工作一丝不苟的精神，承担了常人无法想象的艰辛和寂寞。一年三百六十五天，他们三百天都在路上或矿井里工作，几乎每个春节都在矿区度过，为了确保数据精确，每评阅一张图，他们都要亲自下井验证。为了节约时间和经费，他们练出了坐在车上甚至站在车上睡觉的功夫。编图期间，张子敏教授的母亲病危，当时他正在西安争分夺秒验收图表，未能赶回去见母亲最后一面，这成了他心中永远的痛。6年的时间，观测、验证、指导企业编图，付出了他们无尽的心血，最后汇集起来的手工绘制的图纸一捆捆摆满一屋子。这种难能可贵的忘我精神成为支撑和破解瓦斯编图工作的巨大力量，他们用自己的行动为中国瓦斯地质研究默默做着奉献。
    经过对全国产煤、赋煤区瓦斯赋存状态信息勘测、汇集、整理和评价，他们将中国煤层瓦斯赋存分布划分为20个大区88个瓦斯带和300余个不同瓦斯等级的矿区，使得瓦斯灾害预测和治理有规律和依据可循，并在此基础上编制出我国第一幅《1：200万中国煤层瓦斯地质图》。这一原创性成果，被鉴定为国内首创、国际领先，标志着瓦斯地质理论体系的进一步丰富，使煤矿科技人员从图上可以清晰地识别瓦斯富集带位置、灾害的危险性和规律，成为煤矿科技人员的“眼睛”，为预防、治理瓦斯灾难发挥了巨大作用。
    进入21世纪，随着我国经济快速发展，煤炭需求量平均以每年16.27%的速度增大，矿井数量截至目前已达1万余对，其中高突矿井5000多对。众所周知，煤的产量越高、采深越大，瓦斯灾害的威胁也就越大。我国95%以上煤矿属井工开采，开采深度以每年近20米的速度延伸，已有相当数量矿井开采到600米以下，少数已超过千米，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井逐年增多。这些都为瓦斯治理带来愈加复杂的新情况、新问题、新困难，煤矿瓦斯灾害治理的难度愈来愈大。
    面对新的困难和挑战，他们经过不懈探索实践，首次从瓦斯突出与煤层结构关系的角度展开研究，得出“地质构造破坏带是造成煤体破坏的主要因素，构造煤是地质构造作用的产物，煤与瓦斯突出都发生在构造煤分层而无一例外”的论断，成为煤矿安全法规、标准修订的重要依据和技术支撑，并在此基础上建立起煤矿瓦斯地质信息平台和煤矿瓦斯地质专用GIS平台，使瓦斯治理进一步走向科学化、信息化和现代化。
    几十年如一日在煤矿安全生产研究领域不懈追求的河南理工大学，地处非中心城市，事业发展受到诸多客观条件的限制。然而，令人称道的是，即使是在众多煤炭院校办学方向不断调整和转型的热潮中，即使曾经遭遇煤炭行业最不景气的年代，河南理工大学始终牢记服务地矿的历史使命，高度重视传统专业建设、努力克服科研经费紧张的困难，长期坚持在瓦斯地质领域艰辛探索，履行着保障安全生产和呵护矿工生命的责任与追求。他们用行动践行着一所百年高校和几代学人对社会、对国家的拳拳赤心。

薪火相传 推动安全生产上台阶

    “科研靠的是热情、责任和坚守，要能够为1%的希望付出100%的努力。”河南理工大学张铁岗教授，河南省首位本土培养的中国工程院院士，与煤和瓦斯打了一辈子的交道，成为学校瓦斯地质学科的领军人物。每当井下遇到险情时，他总是冲到第一线，解析事故原因，制定抢险方案。有一次井下采面局部冒顶，把他埋在了煤堆里。工人们整整扒了两个多小时，才把他扒出来。面对躺在医院抢救室里的张铁岗，妻子流着泪说：“咱不干这了，行不？”张铁岗笑着说：“咱就是干这个的，要干好才行，不能怕苦，更不能怕危险。”他主持完成的国家“九五”攻关项目《矿井瓦斯治理示范工程配套技术研究》成果在平煤集团等全国16个局、矿推广应用，重大安全事故显著下降，取得了显著的社会和经济效益。
    该校张子敏、高建良、张玉贵、崔洪庆等教授共同完成的国家科学技术进步二等奖“中国煤矿瓦斯地质规律与应用研究”项目整体成果在河南、安徽、山西、河北、四川、黑龙江等省40余个矿区应用，取得直接经济效益80多亿元，产生了巨大的社会效益。
    该校王兆丰教授带领其团队创建的矿井瓦斯涌出量分源预测法填补了国内空白，使我国矿井瓦斯涌出量预测技术跻身于世界先进行列，其成果被收入国家安全生产标准，在100多个矿区推广应用，累计创造经济效益数十亿元。他们提出水力挤出快速掘进新方法，使突出煤层煤巷掘进工作面月掘进速度提高1倍以上，已在河南、河北、安徽、湖南、陕西等省12个矿区推广应用，有效降低了瓦斯突出死亡率，创直接经济效益3亿多元；创立的地面钻孔取芯过程煤芯瓦斯损失量测试方法和研发装备，均处于世界领先水平，显著提高了深部煤层瓦斯含量测定准确率；提出“钻墙”布孔边掘边抽瓦斯新方法，使厚煤层边掘边抽瓦斯率提高1倍以上，处于国际先进水平，解决了所用矿区高瓦斯厚煤层长距离煤巷掘进工作面瓦斯超限的难题，并已在山西、陕西等4个矿区推广应用，效果明显。
    该校刘明举教授针对我国煤层赋存条件复杂多变，重、特大瓦斯、煤岩瓦斯动力灾害事故频发的严峻形势，在煤矿瓦斯重大灾害区域预测技术、煤与瓦斯突出机理和防治技术、煤岩动力灾害监测预警技术与装备等方面，取得了一系列具有理论和现实意义的创新性成果，并在全国20多个矿区矿井推广应用。余明高教授发明的含添加剂细水雾灭火技术和研制出的灭火系统装备，实现了爆炸灭火技术的重大创新；“低浓度瓦斯安全输送技术与装备”在全国10余个矿区应用，使每年向大气排放的约300万m3低浓度瓦斯得到利用，具有巨大的社会、经济和环境效益。孙玉宁教授在突出煤层钻进技术方面提出“钻穴”新认识，发明了“突出煤层扒孔降温钻具及其钻进方法”，使突出煤层的钻孔深度提高40%～70%；在瓦斯抽采封孔技术方面，发明“囊袋式注浆封孔装置与封孔方法”,使井下煤层钻孔的瓦斯抽采浓度得到大幅度提高；在突出煤层钻进和消突方面，研制成功“近顶跨时段分步骤钻进法”和“钻割一体化消突装备”等，对改变“突出煤层为煤层气开发禁区”的认识，提高瓦斯井下抽采和煤层气地面开发提供了理论和现实依据……
    这所大学拥有一个特别能战斗的集体，他们扎根煤矿、投身实践、发扬传统、开拓创新，为自己的理想而奋斗，为学校发展尽职尽责，为国家能源工业执着追求。学校党委书记王少安、校长邹友峰在接受采访时说：“瓦斯问题是煤炭安全生产的天敌，同时瓦斯又是宝贵的清洁能源，开展瓦斯地质与瓦斯治理研究是国家的责任，在这方面距突破尚有遥远的距离，但每当取得一些进展，我们是欣慰的。”
    据国家公布的数据显示，2010年全国煤矿发生瓦斯事故135起，同比下降14.0%；全国煤层气抽采量88亿立方米，利用量36亿立方米，同比增加18.9%和42.3%，这表明煤矿生产安全状况正在并且已经有了显著改善。这是党和政府、煤炭企业坚持以人为本、科技兴安的结果，其中也饱含了河南理工大学的辛勤工作与奉献。
    “一所大学、一个世纪、一份坚守”。当前，河南理工大学人正全面贯彻落实科学发展观，牢记胡锦涛总书记“我们的发展不能以牺牲精神文明为代价，不能以牺牲生态环境为代价，更不能以牺牲人的生命为代价”的告诫和温家宝总理“我们要以对人民高度负责的精神切实改善煤炭生产安全状况”的重要指示，奋力在瓦斯地质与瓦斯治理领域开展新的探求，努力产生更多创新成果，不断为国家煤炭安全生产和中原经济区建设提供新的理论创新成果与技术保障。黄河滔滔，太行巍巍，有着自强不息品格的河南理工大学人，正沿着破解瓦斯地质世界难题的艰辛道路前行，我们相信凯歌一定会为他们高奏！

（来源：《河南教育》2012年3月）