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隆清明 | 测定瓦斯,保障安全

日期: 来源:科学中国人scichi收集编辑:科学中国人scichi

煤炭是我国能源的“压舱石”,而瓦斯是煤矿安全生产的“第一杀手”,也是清洁资源。“要采煤,必须治瓦斯”,瓦斯含量是采煤的关键基础参数,也是“碳达峰、碳中和”碳计量的基础。因此,准确测定煤层瓦斯含量,不仅能有效控制瓦斯事故,还能高效开发煤气资源。

▲隆清明

隆清明是一名经验丰富的瓦斯测定专家,他十多年来一直从事瓦斯解吸、吸附、瓦斯含量测定研究等方面的应用研究,目前担任中国煤炭科工集团重庆研究院有限公司(以下简称“重庆院”)瓦斯分院副院长。

值得一提的是,隆清明在国家自然科学基金重点项目、国家“十二五”科技支撑计划项目、重庆市科委项目等支持下,发明了瓦斯含量直接测定新方法,误差由原来的30%降至7%。此外,他和团队历时十余年研发了“煤层瓦斯含量井下直接测定技术及装备”,被广泛应用到全国的高瓦斯突出矿井和瓦斯隧道中,为瓦斯探测能够实现“测得准、测得深、测得快”提供了技术保障。

漂亮的开局 

2005年,隆清明从山东科技大学采矿学专业毕业,因为对采矿专业十分感兴趣,所以他的目标很明确——继续学习,攻读硕士研究生。隆清明最后选择了重庆院,他说:“我想找一个能面向一线和实际应用的地方读书。”

来到重庆院后,隆清明的机会很快来了。彼时,重庆院的院长胡千庭教授申请了煤炭行业第一个国家重点基础研究发展计划项目,隆清明开始跟着胡教授一起做项目,“我负责的是其中的一个子课题——关于瓦斯渗透规律的研究”。隆清明坦言,如果自己是一个初出茅庐的大学生,可能无法独自完成课题的研究,但幸运的是,他在大学时期就已经跟着大学的导师吴世良教授做了很多研究性的工作,打下了一定的基础。

尽管如此,隆清明依然觉得这是一次难得的历练,他一个人从项目调研、实验设计、完成实验、设备加工到结题答辩、汇报,甚至是财务数据整理,全部经历了一遍,“这是对我个人进行了一次彻底的磨炼”。

等到硕士毕业时,隆清明初步建立的含瓦斯煤体渗透规律理论和模型被列入“973计划”项目重点发现里的一项,他还专门去了一趟北京做项目汇报。当隆清明看到许多瓦斯研究领域的前辈和专家聚在一起开会时,他不禁感慨:“原来我和他们做着同一件事,做着同一个项目啊!”当时,一同开会的聂百胜教授曾对隆清明说他硕士期间做的模式比较简单,如果能够再深入研究的话,就能取得更好的成果。

项目结束后,重庆院的领导和前辈都对隆清明留下了深刻的印象,他们评价他是一个做科研有干劲、头脑灵活会思考的年轻人。之后,隆清明顺理成章地留在了重庆院瓦斯分院预测所,开始了新的征程。

责任的重量

正式入职重庆院瓦斯分院预测所后,隆清明接到了一个更加重要的任务——如何快速准确地测定瓦斯含量。

作为突出矿井区域防突措施效果最直接、最有效、最准确的评价指标之一,煤层瓦斯含量的准确测定是保障突出矿井安全生产的重要基石。在国家“十五”计划期间,煤层瓦斯含量井下直接测定方法得以完善、成熟,但确保瓦斯含量准确测定的“深孔、定点、快速”取样技术难题一直未得到根本解决。

因此,重庆院于国家“十一五”开局之年专门成立瓦斯含量测定研发团队,在国家自然科学基金、国家科技支撑计划、科研院所专项、重庆市科技计划等项目的鼎力支持下,对“煤矿井下深孔定点快速取样技术及装备”开展专项攻关,隆清明深度参与其中。

“这个瓦斯含量测定最难的地方在于取样,特别是如何把煤样快速地拿出来,我做的工作就是把这个难题从根本上解决。”隆清明介绍说,当时采用孔口接粉的方式采集煤样,往往导致采样时间不满足相关标准要求,测定结果的准确性和可靠程度偏低。

胡千庭教授当时说了一个想法:能不能用风把煤样从空气中直接吹出来?为了这个听起来有些不切实际的想法,隆清明从2008年开始研究,研究了整整5年的时间。“最难的时候,什么都做不出来,太绝望了。因为这个东西没有任何一个理论能支撑,日本和澳大利亚研究的成果最多就是30m,远达不到我们的要求,只能摸着石头过河了。”

最终,功夫不负有心人,隆清明偶然在网上看到的喷射器给了他全新的灵感,因此研发出了“负压引射技术”,构建了压力、温度、粒径等时空演化影响的瓦斯损失推算新模型。此后,历经十余年研发,“负压引射技术”逐步发展为“正循环钻进、反循环取样”新技术。隆清明还发明了SDQ系列化深孔定点取样装置,实现了2min之内120m孔深不撤钻优势下煤样的随钻随取,彻底解决了煤矿井下瓦斯含量“钻不进、取不深、测不准”的难题。凭借这一项创新成果,隆清明获得中国专利优秀奖、重庆市科技进步奖一等奖、中国煤炭工业科学技术奖一等奖等省部级奖励8项。

如今,隆清明依托国家“十三五”重点研发计划课题,提出了“地面井反循环快速取样及煤层瓦斯含量准确测定技术”。通过3年技术攻关,隆清明和团队于2021年11月开发出了适用于煤层结构条件的反循环快速取样装备,建立了地面井反循环取样瓦斯损失量补偿模型,实现了3min之内地面井快速获取750m深度煤样,实测煤层瓦斯含量14.66m/t,误差10.36%。此技术及装备已在山西阳泉煤业集团七元煤业有限责任公司15#煤层地面井工程中获得试验成功。

十多年来,隆清明的研究成果——SDQ系列化深孔定点取样装置为准确评价瓦斯抽采效果、支撑有效遏制我国煤矿重特大瓦斯事故发挥着重要作用,成为突出矿井区域措施效果的“守护者”,坚守着我国突出矿井瓦斯事故的安全防线。“我觉得我身上的责任更重了。”隆清明说道。

一直在路上

2016年,隆清明从瓦斯分院预测所调到产品所担任所长。“我到产品所之后的主要任务就是带领大家团结一致,开发新的产品,实现产值和利润的正增长。2021年产品所的产值利润在重庆院下属的十几个所里能排到前三名。”说起自己的工作,隆清明颇为自豪。

在隆清明看来,在所长这个岗位上更要为所里的成员服务。“不管什么事情大家都一起努力解决,解决问题以后大家能得到应得的奖励,就这样我慢慢有了威信和成绩,大家更有信心,劲往一处使,现在做了很多新的产品出来,可以说我们的团队从此有了灵魂。”

和其他团队喜欢开会的习惯不同,隆清明每年开大会的次数很少,一年两次。“我在产品所一年只开两次会,年初开一次会,年尾再开一次总结会。”此外,他喜欢和成员多交流,密切关注成员的动态。“我的习惯是每天早上到办公室后,轮流和每个成员交流,解决成员遇到的问题,然后确定下一步的任务,商量下次汇报的时间,这样既能节省时间,又能掌握每个成员的进度,一举两得。”

隆清明在产品所任所长期间,发明了基于安卓系统的瓦斯参数测定分析系统。此项成果正在实施中,已申请发明专利11项,已投入市场的仪器实现销售收入500多万元,得到了用户的广泛好评。他所带领的团队被评为重庆院“‘十三五’突出贡献团队”、“经营先进集体”、“青年文明号”和重庆英才.创新创业示范团队等,而他已经成长为重庆院瓦斯分院最年轻的所长和技术带头人。

2021年,隆清明再次履新,担任重庆院瓦斯分院副院长。转眼一年的时间过去了,隆清明继续走在瓦斯测定研究的道路上,他希望能把含瓦斯煤体渗透规律理论变成现实的产品。“总的来说就是要继续努力,虽然做研发是一件很痛苦的事情,尤其是无法做出来的时候,但只有研发才能磨炼自己的能力。而创新更是难上加难,尽管花费的时间、精力巨大,甚至需要5年、10年才能实现,可一旦做出来了,就能对整个行业产生不小的影响,推动行业的发展,走向新的阶段。这就是我前进的动力。”隆清明如是说道。

责编 | 苏寒山


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