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作為一名長期致力于煤炭開采技術研究的科研人員,我從1981年考入山西礦業學院(現太原理工大學)采礦工程系開始,便與煤炭結下了不解之緣,30多年來始終在這一領域深耕。

采礦工程雖然井下工作環境比較艱苦,但它對于國家能源資源供給的重要性不言而喻。在煤炭開采技術領域,我們面臨著諸多挑戰,其中,巷道圍巖穩定性控制一直是一個難題。我國煤礦以井工開采為主,需要在井下掘進規模巨大的巷道工程,每年新掘進的巷道總長約13000公里,相當于地球的直徑,巷道也因此被稱為煤礦開采的咽喉要道,巷道的暢通與穩定是保障煤礦安全、高效生產的必要條件。然而,由于我國煤礦地質條件復雜、開采強度大等因素,巷道圍巖常常會出現大變形和嚴重的破壞。

中國工程院院士、中國煤炭科工集團有限公司首席科學家康紅普

目前,我國煤礦巷道圍巖控制技術主要有支護法、加固法、應力控制法和聯合法。支護法是將支護力作用在巷道圍巖表面,經歷了木支護、砌碹支護到型鋼支護的發展過程;加固法即深入圍巖內部,保持圍巖自承能力,如錨桿、錨索,注漿;應力控制法即減少或轉移巷道周圍高應力,如采用上行開采、將巷道布置在應力降低區及人工卸壓;聯合法則是聯合使用兩種或多種巷道圍巖控制方法。

為了解決巷道穩定性控制難題,我和團隊進行了長期的探索,研發出了煤礦巷道錨桿支護成套技術、巷道圍巖支護-改性-卸壓協同控制技術,在沖擊地壓、千米深井、破碎圍巖及強動壓等困難巷道中得到成功應用,不僅提高了巷道支護效果與安全度,降低了支護成本,更為重要的是促進了煤礦安全高效生產,提升了我國煤礦巷道圍巖控制理論與技術水平,引領了礦山巖層控制科技的進步。

在巷道穩定性控制技術研發過程中,研究人員要不斷地下到煤礦井了解巷道圍巖與錨桿支護狀態,上來時甚至分不清是項目研究人員還是煤礦工人,但在我看來,科研攻關就是需要甘愿坐“冷板凳”的人,要堅持一個方向十幾年而不放棄。

目前,煤炭仍是我國的主體能源,為國家能源安全兜著“三重底”。最新數據顯示,2023年,我國規模以上工業煤炭產量47.1億噸,進口煤炭4.7億噸。2023年,國內煤炭供應累計51.8億噸,創歷史新高。在“雙碳”目標下,煤炭綠色低碳發展是必然趨勢。

在煤炭的低碳利用方面,煤炭行業、油氣行業及電力系統進行了大量的研究和探索。其中,二氧化碳捕集、利用與封存(CCUS)技術是一項備受關注的技術。這項技術可以將煤炭燃燒過程中產生的二氧化碳進行捕集、壓縮、運輸和封存,從而避免其排放到大氣中。雖然目前這項技術還處于研發和示范階段,但我相信隨著技術的不斷進步和成本的降低,它將成為未來煤炭低碳利用的重要手段之一。

除了CCUS技術外,多個行業還積極探索其他低碳利用途徑。例如,通過提高煤炭的燃燒效率和發電效率,減少煤炭的消耗和二氧化碳排放,也致力于煤炭的清潔轉化利用,如煤制氣、煤制油、煤制化學品等技術的研發和應用。這些技術不僅可以實現煤炭的高效利用,還可以減少污染物的排放和碳排放量。

然而,要實現煤炭行業的綠色低碳發展,僅靠技術手段是不夠的,我們需要大量人才參與其中。我希望有更多的有志青年能夠加入到這個領域中來,共同推動煤炭行業的轉型升級和綠色低碳發展。這是一個充滿挑戰和機遇的行業,只要你對它充滿熱愛和執著追求,就一定能夠在這個領域取得優異的成績。同時,我也希望年輕人能夠注重基礎理論和專業知識的學習,不斷提高自己的研究能力和創新能力,關注行業動態和國家需求,保持勤奮努力和堅持不懈的精神狀態,不斷攀登科技高峰。

展望未來,我相信在廣大科研人員的共同努力下,我們一定能夠實現煤炭行業的綠色低碳轉型和可持續發展目標,讓我們共同為國家的能源安全保障和經濟社會可持續發展貢獻自己的力量。

作者:康紅普,系中國工程院院士、中國煤炭科工集團有限公司首席科學家,光明網記者蔡琳、林佳欣采訪整理

來源: 科學報國正當時

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