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矿井的安全卫士 矿工的模范“大哥” ——记中国工程院院士 张铁岗

来源:《中国高新科技》杂志 时间:2018-04-24

丰富的科研实践和执着的探索精神,让他在煤矿安全技术研究工作中始终保持深远前瞻的眼界和丰富敏锐的创新思维;无私奉献的工作态度和百折不回的坚韧毅力,让他的科研智慧和专业积淀充分释放在了无数次不顾自身安危、投身瓦斯事故第一线的无惧无畏中。

他就是中国工程院院士,河南省煤矿瓦斯与火灾防治重点实验室主任张铁岗教授。在长期的科研探索中,他始终将自己的人生价值与矿工的生命安全和矿藏事业稳步发展紧紧地联系在一起,不断地向更广阔的空间迈进。

激情岁月,书写传奇人生

张铁岗祖籍河南许昌。1962年7月,他成功考上焦作矿业学院,就读于采矿专业1996年1~6月,张铁岗去鹤壁煤矿四矿进行实习,写出了论文《矿井水采系统的改造设计》。在不断论证的基础上,尚未出道的张铁岗,竟然把留苏博士张华林率领的唐山设计院和鹤壁设计院两个单位共同制定的两个设计方案推翻了,在鹤壁煤矿及学校产生了巨大的反响。那个时候,在对矿井技术进行优化方面,张铁岗提出了“由外延变内涵”的方案,使矿井做到了科学的集中生产,在一百公里的矿区范围内,成功建立了首个百万吨综合机械化采煤工作面,进一步提高了矿井生产水平,从之前的60万吨一跃而至300万吨,年度增加纯收益2亿多人民币。这段实习经历,也让他更加坚定了自己的煤矿安全事业方向。

大学毕业后,张铁岗服从国家分配,前往平顶山矿务局(现平煤集团)工作。20世纪90年代,他到北京煤炭干部管理学院学习深造,历任该单位的副总、总工程师。如今,其任职于平顶山工业职院,属于该院的首席教授,担任名誉院长。

多年来,张铁岗以坚忍不拔的精神在所学基础上不断创新,在科研和工作中取得了一次次突破。1983年7月,张铁岗在九矿评上工程师职称的时候,三采区就出现了大火。之前通常选择黄土灌浆的方式进行灭火,但是由于受到山地地理条件的限制,黄土资源十分匮乏。张铁岗创新性地选择了周边姚孟电厂生产形成的废煤渣进行灭火,并成功将大火扑灭。之后,他所采用的“粉煤灰灭火法”在全国各地得到了推广使用。1992年,张铁岗任职大庄矿矿长,该矿区的生产条件和外部环境都非常差,被称作“西伯利亚”矿场。张铁岗在经过全面调查研究后,对生产布局做出了优化调整,并对暗斜井工作进行了合理改造,提高了矿井生产水平,由原来的90万吨上涨至145万吨。经过一年的发展,大庄矿6项经济技术指标跨进了全国先进行列。

因为长时间在一线锻炼,张铁岗积累了大量的煤矿及瓦斯工作经验,对其有了全面的理解与认识,同时深切的意识到,煤矿工作属于一种危险性很高的工作,矿井工人长时间面临着来自冒顶、水等方面的威胁。因此,安全是煤炭企业的第一大事,最突出的问题就是瓦斯。

因此,张铁岗一直强调狠抓瓦斯抽放这个核心环节。1996年,张铁岗被聘任为平煤集团总工,先后主持了《矿井瓦斯综合治理示范工程配套技术的研究》“95”重点科技攻关项目5个专题,承担了相应的子专题23个。在课题组当中,他担任首席科学家,与全国范围内的科研单位的专家学者一起攻关。

在项目研究过程中,张铁岗研究了许多中外瓦斯爆竹重大事故的相关文献后发现,上述事故基础上都是隅角位置作为爆源点的,该位置通常聚焦了大量的瓦斯,且从采面瓦斯超限的时间来看基本上出现在夜间。因此,为将瓦斯完全制服,他几乎时刻都在思考着治理上隅角瓦斯的问题。冬天的一个深夜,他才回家不久,好像想到些什么,于是返身就去了单位:张铁岗冒着严寒,和若干技术工作者一起,到平顶山十矿区作瓦斯观测。经过10多个小时的努力,张铁岗成功测算到,由隅角位置释放出来的瓦斯占了六成。从上隅角来看,由上及下20余米距离中瓦斯冒出的量表现出非线性趋势,和分段装药放炮量二者表现为正向相关性,与放炮时间表现为反向相关性,和夜班工序上隅角顶部支架时常无法及时安装而导致瓦斯储存空间扩大也有一定的关联性。

最终,在《矿井瓦斯综合治理示范工程配套技术研究》项目实施过程中,张铁岗与高校的相关专家学者紧密合作,围绕瓦斯防治、预测、等级划分等内容作了全方位的探究,从开展的22项子专题来看,在全球处于领先地位的专题为6个,处在国内领先地位的专题有6个,其他10个专题均在国内处于先进水平,推动了我国矿井瓦斯防治技术更加系统、更加规范,总体治理水平更上新台阶。在该项目研究后,其研发的相关技术装备成功运用在邢台、淮南等16个矿务局,在40余个瓦斯含量高的矿井中得到了普及运用,经济效益和社会效益显著。

1997年,经过张铁岗的不懈努力,改变了过去仅对瓦斯作预防的被动状态,不再实施单一抽放模式,而推行综合抽放模式。选择若干先进技术,与林康公司等单位合作成功设计了千米钻机,并将这一项先进技术引入了国家。自此,外国技术在国内市场的垄断地位不复存在了,使进口钻机价格降低了三分之一以上,此钻机被澳大利亚称为“张氏钻机”。那个时候,张铁岗主持建立了14瓦斯井下抽放站和3个地面抽放站。就平煤集团来看,1996年,其瓦斯超限数为8700次;2003年,该数据下降至118次,且长达十年没有发生过重大事故。从抽放量指标来看,1996年只有400万m³,2003年则达到1亿m³,增速在全国排名中处于前列位置。

1998年4月3日,在对作业矿进行调研时,张铁岗对其某个工作面研究后发现,对瓦斯突出予以判定的某个关键性指标和临界值十分接受,不过,就工作面的动力情况来看,并未存在突出的安全隐患。张铁岗指出,开展放炮工作的时候,工作者需藏于1公里之外的防突门中。他走后,果然出现了瓦斯突出的情况,39名工作人员根据张铁岗的要求进行实践操作,无人受伤。

可以说,张铁岗用丰富的经验和精湛的技术赢得了业界的赞誉,也保证了更多矿工的安全,他的每一次创新,都为煤矿事业的发展提供了强大的支撑,他也由此得到了矿工和国家的尊敬。

赴汤蹈火,深入事故第一现场

从矿山应急预案角度来看,张铁岗对冲击地压防范、瓦斯超限的相关敏感性因素等进行了全面的探讨,并在实地实践中取得了良好的反响,一改过去我国行业方面部分与实际情况存在偏差的理念与有关规定,构建了新规范,对国内煤炭安全生产工作进行有效指导。与此同时,各级政府部门时常邀请张铁岗到各矿区进行抢险救援指挥,将事故扼杀于萌芽状态,或者是避免事故影响不断扩大,让生命财产损失尽可能地减少。张铁岗孜孜不倦的工作,创造了大量的奇迹。

1997年起,他相继在梨园煤矿、韩庄二矿等地指挥过抢险救援工作。尤其是在2002年的时候,吉林省南山矿发生瓦斯爆炸事件,在国家安监局的委托下,他通过利用家中的两部电话对抢险工作进行远程指挥,广被传颂。经统计,张铁岗累计参加火灾、瓦斯爆炸等重大事件抢险救援指挥达到40多次,累计挽救生命807条,其中,从死神手里夺取回来的生命293条,避免了国家与公司出现更加严重的损失。矿工们盛赞他是“矿山的脊梁”“瓦斯的克星”。

2004年1月5日,2003年度院士新晋院士名单正式对外公布,张铁岗和其他7名专家成功入选,正式成为中国工程院能源与工程学部的一员。自此,在河南科技发展史中,留下“张铁岗”的名字,这也是河南省第一个晋升中国工程院的本土院士。此外,张铁岗亦属于国内煤炭生产领域的首个院士,可以说是实至名归。

当选院士后,张铁岗感到身上的担子更重了,他深知,险情就是命令。2004年10月20日,郑煤集团大平矿发生“10.20”事故后,张铁岗连夜赶紧出发,由平顶山直奔事故一线。在知晓矿井当中还有87个遇难人员时,他马上奔赴抢险救援的第一线,同时结合其长期以来积累的工作经验,在短时间内找到了爆源点,确定了伤亡人员所在的位置,只用了30分钟,便制定了具体的抢险救援计划,将瓦斯气体排放出来,实现了通风条件,成功搜索到27具遇难人员尸体。此时时候,矿井当中仍旧处于危险的状态,然而他却毅然亲自到井下实地勘察抢险路线,同救护队员一起,救了60名被困者,事后郑煤集团大平矿授予他“矿区人民感谢你”的金牌。

2005年5月15日,平煤四矿矸石山发生了自燃,再加上接连暴雨不断的天气,出现了2次大爆炸,导致出现了123人伤亡的情况。张铁岗得知消息后,马上赶去事故现场,通过军用望远镜全面细致地观察,迅速判断出将出现第3次爆炸。现场救援中,张铁岗任总指挥,根据其丰厚的理论知识及丰富的实践经验,马上作出了之前没有设想过或者是史无前例的方案:对矸石山进行炮击,将其内部高温火区炸开来。通过济南军区的调运,张铁岗得到了火箭弹200发,在成功发射出120发时,矸石山出现了满天的火光,在浓厚的烟气当中,夹带了大量的矸石抛到了天空中,出现了巨大的蘑菇云,“成功了!”

事故发生后的3年里,张铁岗带领他的科研团体继续对矸石山灭害进行了研究,终于破解了矸石的自燃蔓延的机理及矸石的爆炸的机理,发现了矸石山内部的烟囱效应,自己设计制造矸石山的燃烧实验系统及测试设备,建立自燃发火物理化学的数学模型,界定了我国自己的矸石山自燃燃烧的临界温度标准,同时研制了深部注浆灭火装备,优化丁灭火参数,建立了矸石山预警系统,在全国快速绿化不少矸石山。国家安全生产监督管理总局向全国通报:“填补了我国在该领域博学研究的空白。”

与时俱进,追求现代化安全煤矿事业

张铁岗切实将安全生产的责任扛在了肩上。陕西铜川矿区事件引起国家总理温家宝的重视,2005年1月1日,他亲自到矿区看望职工,对矿难人员的家属进行慰问。张铁岗就煤矿安全生产工作向总理作了汇报。

张铁岗任职于河南理工大学,是该校安全工程实验室负责人,在其实验室当中,他融入了矿井抢险救灾方面知识的探讨,致力于为煤矿安全生产工作培养人才。2日下午,他将上述情况向温总理进行了汇报。总理鼓励张铁岗要在其专业领域当中发挥更大的作用,为我国煤矿事业的发展,以及为安全生产工作发挥更大的作用。

随后,张铁岗的调查报告还促成了国家《关干加强煤矿瓦斯突出防治的意见》和《在重点矿开展瓦斯防治专家会诊的意见》等文件和措施的出台。

2006年12月31日,张铁岗在北京中南海参加了国务院应急管理专家组成立大会井作为煤矿安全领域的唯一专家代表发言:“建立数字化的矿山救护平台,变静态为动态和变单元为多元的组合式测试手段;建立我们自己的救护规范,建立瓦斯发电站,变害为宝,形成以抽促采、以采促抽,抽采并举、抽放先行的局面,努力保障我国煤矿安全生产形势实现根本好转。”他的发言得到了时任国务委员、国务院秘书长华建敏和与会领导、专家的充分肯定。国家煤炭安全监察局把他提出的瓦斯抽放的研究思路,纳入了治理瓦斯的“先抽后采、监测监控、以风定产”12字方针。

张铁岗指出,我国目前的监督管理机制不健全是造成事故频发的一个重要因素。“部分省一级政府部门对煤矿企业的管理很不规范,存在一些主管煤矿的人员不懂安全、不懂煤炭生产的现象。在一些地区,国家安监总局的政策措施之所以不能得到真正执行,是因为许多企业有恃无恐。许多企业只求短期经济效益、忽视安全,煤炭企业恶性竞争,必然导致事故多发。”因此,他提出,需加大监管体系的建设力度,构建事故未遂倒查体系。也就是说,事故出现的环境已经形成了,不过未出现事故的。举个例子,瓦斯超限时,电气没有发生爆炸,未形成事故事件,便可将其看作是事故未遂。对于这种情况,需追查处理,通过这种方式,对部分公司、部分人存在的侥幸心理进行铲除。

为了给矿井工作者提供更加详细的作业参考资料,张铁岗先后编著《矿井瓦斯综合治理技术》《复杂、难采煤层的开采》《煤矿安全工程设计》等书,在设计、生产、科研及教学等相关单位中大范围推广使用。作为主持人对2座老矿进行了改造,设计与新建了大型矿区6座,并成功申请了国家级企业技术中心,同时担任主任一职,在平煤发展成我国生产数量、经济创效方面的大型公司做出了不可磨灭的贡献,有十多项成果获国家、省、部级奖,曾先后被评为全国首届优秀科技工作者,全国科技创新“十佳”人才,并荣获孙越崎能源大奖;2002年被国务院聘为国家安全生产专家组专家2005年被评为全国劳动模范;2006年当选为全国政协委员,受到胡锦涛总书记的亲切接见。

2007年1月15日,教育部对外公布了2006年度“长江学者和创新团队发展计划”,张铁岗主持的河南理工大学“瓦斯预测与治理研究创新团队”榜上有名,这是煤炭领域第一个,也是仅有的一个入选的团队。1960年,这个团队第一个在我国范围内对瓦斯地质理论与其实践运用进行了探讨研究。瓦斯地质科研项目2012年获得国家科技进步二等奖,曾承担国家重点科研项目40多个,在瓦斯抽采与应用、瓦斯预测、抢险救援以及灭害防治等多个方面,获得了许多重要的研究成果,从技术水准上看,处于全球领先地位。此外,张铁岗还主持建立了 和瓦斯灭害防治省部共建国家培训基地。

数十年如一日,只要张铁岗在的地方,矿工总能放心地工作。张铁岗若干次挽救了工友的生命,工友们都亲切地称他“大哥”。不过,张铁岗对自己要求十分严格。张铁岗说:“我是从矿井里走出来的科研人员、扎根这片煤海,我心里踏实!”或许在他是心中,奉献是一种享受,是一种坦荡的胸怀,更是一种智慧的折射。

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