傳承工匠精神 創新支護技術

□李丁一

中煤科工開采研究院有限公司（原1957年成立的煤炭科學研究總院北京開采所）是隸屬于中國煤炭科工集團的二級高科技企業，下屬開采裝備技術研究所是我國綜采工作面支護技術與裝備研發專業機構，是最早開拓我國煤礦綜合機械化支護技術、裝備研發與工程實踐的“國家隊”，承擔著國家煤炭工業液壓支架及支護技術歸口任務，曾率先研發各類液壓支架新架型和成套支護技術，一直推動著我國綜采工作面支護技術與裝備的創新和變革，承擔并完成了全國70%以上煤礦的綜采工作面總體配套和液壓支架設計任務，主導建立了我國綜采、綜放、充填開采成套技術標準體系，研發的液壓支架及成套產品、技術出口至美國、德國、澳大利亞、俄羅斯、孟加拉、印度和烏克蘭等世界主要產煤國家，推動了我國煤炭開采效率、生產能力和安全保障水平超過并引領國內外工作面支護技術裝備的發展方向。

60多年的科技創新和工程實踐，綜采工作面支護技術與裝備創新團隊積淀了雄厚的綜合科技實力，形成了院士領軍，研究員、博士和博士后為主體的高層次專業研發團隊，在不同煤層條件開采技術領域取得數百項國家級重大科技成果，承擔了本領域主要的國家重點科技攻關任務，奠定了開采裝備技術領域綜合實力最強研究團隊的地位。目前，由中國煤炭科工集團首席科學家李明忠研究員（現任開采裝備技術研究所所長）為學術帶頭人的40余人科研隊伍中，60%以上是博士學位獲得者，專業涵蓋了采礦工程、機械工程、信息工程等，研究方向包括工作面支護理論、技術研發和裝備設計等，具備理論攻關、技術研究、裝備開發和工程示范全流程的工作面支護問題的解決能力。

開拓創新引領變革填補支護領域空白

王國法，中國工程院院士，煤炭開采技術與裝備智能化專家，是該創新團隊的開拓者，自80年代中期就參與了中國煤炭綜采技術和裝備引進、消化、國產化研制和試驗的全過程。在30多年的職業生涯里，王國法院士一直努力做好一件事情——煤炭安全高效綠色開采技術與裝備的研發和工程實踐。王國法院士主持研發的首套智能化無人開采技術與裝備及工程示范，徹底改變了千百年來煤礦靠人工作業的高危生產方式。他用堅定的信念鼓舞著一批批青年人，帶領著團隊不斷前進，作為團隊的引路人，他深知青年人才是科技創新的主力軍，是希望之星。王國法院士說：“不是因為喜歡而選擇煤炭行業，而是因為選擇而愛上了煤炭事業。一次選擇，一生無悔。我敬佩煤炭工人特別能吃苦、特別能戰斗的精神，我喜愛煤炭人甘于奉獻、敢于創新的品格。”

“作為工作面支護技術與成套裝備創新團隊，我們要做的就是不斷創新，與時俱進，推動煤礦工作面支護技術與智能化建設新發展。”現任綜采工作面支護技術與裝備創新團隊負責人李明忠研究員自信地說。李明忠，全國煤礦系統“大國工匠”獲得者，為了不斷突破綜采支護技術創新的“天花板”，李所長不是在出差，就是在出差的路上，20年來，他的足跡幾乎遍布全國的主要礦區，“卡脖子”關鍵技術的突破使煤炭開采技術與裝備從跟跑、并跑逐漸發展到領跑，一直持續引領著我國煤礦綜采工作面支護技術的發展與變革。

綜采工作面支護技術與裝備創新團隊持續30多年致力于綜采工作面支護與液壓支架技術理論的研究和實踐，建立了綜采工作面支護與液壓支架技術理論體系框架，解決了這一階段因液壓支架與圍巖作用規律不明、理論和設計方法空白、無法合理確定支架參數、綜采系統無法適應復雜變化地質條件的難題。基于大量現場實測，創新團隊發現傳統綜采礦壓理論僅考慮支架與頂板壓力作用的局限性，提出了液壓支架與圍巖耦合原理，建立液壓支架與圍巖耦合模型。液壓支架要支得住、走得動，必須與圍巖實現有效的強度耦合、剛度耦合和穩定性耦合。創新團隊系統闡述了液壓支架合理工作阻力、臨界護幫力和支護系統穩定性控制策略，提出液壓支架系列型譜和工作面支護系統液壓支架群組的自組織協同控制方法，將支護系統群組自組織協同控制分解為圍巖自適應控制和隊列保持推進控制兩個控制線程，為解決特厚煤層、薄煤層、大傾角煤層綜采難題提供了理論和技術支撐。

扎根一線持續創新腳踏實地服務煤礦

依靠現場搞“落地”創新，做煤炭行業“上山下鄉”的科技工作者，是這個團隊一直以來的慣例。張金虎坦言研究生剛一畢業就被派往技改煤礦的經歷是他“一生的財富”。張金虎講述說：“在煤礦現場的兩年間，每天凌晨5點與煤礦工人一起下井、共同工作、一起生活的經歷，讓我了解到科技創新的本源需求，唯有堅持不斷的科技研發與創新，才能降低工人勞動強度，提高開采效率和品質。”從那時起，他養成了與煤礦工人嘮嗑聊天的習慣。“張師傅，放煤的時候你覺得‘卡脖子’的地方在哪里？如果我把液壓支架尾梁結構優化設計成三級機構，是否可以改善卡堵問題呢？”“李師傅，打護幫板時你是怎么判斷是否到位的？如果設計以接觸傳感器觸發的裝置是不是可以監測操作質量？” 所有的科技創新都不是空中樓閣，立足國情，面向現場、面向需求的創新才更有生命力。這些來自基層的訴求，真真切切融進了我國自主研發的技術裝備中，在一個個綜采工作面發揮著巨大作用，當初那個善于傾聽的少年通過持續不斷的國產技術與成套裝備自主研發，也成長為團隊骨干，成功入選中國科協青年人才托舉工程，榮獲第三十屆孫越崎青年科技獎。

九尺之臺起于累土。一次次扎根現場的深入交流，一點點聯系實際的科技創新，為我國綜采支護技術與裝備的發展奠定了基礎。團隊成員年平均出差時間200天以上，從清晨到清晨的通宵達旦，從凌晨到凌晨的星夜兼程，每一分每一秒都詮釋了專注開采的初心，每一腳每一步都貫徹著追求卓越的使命。團結、拼搏、求實、創新、忠誠、奉獻，創新團隊在實踐中踐行著投身科研的初心，奉獻著奮斗的青春，履行著創新的使命。

創新團隊基于多年來的持續研發，已形成較完整的液壓支架系列型譜，1.1～1.3米薄煤層長工作面超大伸縮比液壓支架與成套設備實現了世界最低采高的高效智能化生產，45度大傾角工作面“自撐—底推—鄰拉—頂擠”大采高液壓支架實現了“開采禁區”的安全高效開采，6～8米超大采高綜采突破了國際幾十年來的開采上限，20米煤層一次開采顛覆了傳統行業認知……這些都在引領國內乃至世界煤炭開采支護技術與裝備的發展。

堅持創新協調發展引領智慧煤礦建設

宏圖偉業需要一筆一筆描繪，工匠精神需要一代一代傳承。剛剛參加工作不久的于翔感受頗深：“開始我對我的工作并沒有什么概念，感覺支架設計大同小異，無非就是照葫蘆畫瓢，畫圖時也是跟著感覺走，覺得怎么省事怎么畫，對焊接工藝、加工工藝更是一知半解。直到來到1000米深的井下，看到因高溫而赤膊工作的煤礦工人，我才深刻了解到我在CAD上畫的每一條線都可能決定現場煤礦工人的勞動強度甚至生命。”如何通過技術創新降低煤礦工人勞動強度、提高煤礦生產效率，讓煤礦工人有更多幸福獲得，讓煤炭企業實現更多價值創造，是團隊一以貫之的努力目標。

習近平總書記說：“一個地方、一個企業，要突破發展瓶頸、解決深層次矛盾和問題，根本出路在于創新，關鍵要靠科技力量。”能源革命的根本出路在技術創新。進入高質量發展階段，創新團隊敏銳捕捉發展方向，積極向國家部委建言獻策，推動煤炭行業由傳統向智能轉變。2020年3月，由國家發改委、能源局、應急部、煤監局、工信部、財政部、科技部、教育部8部委聯合印發了《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》。煤礦智能化作為我國煤炭工業高質量發展的核心技術支撐，已成為行業廣泛共識，特別是作為煤礦智能化核心功能區域的綜采工作面，其智能化水平決定了煤礦智能化的最終效果。基礎研究是科技創新之源。目前，創新團隊承擔著國家重點研發計劃項目6項，國家自然科學基金3項，山東省重點研發計劃2項，預期3～5年內將有新一批的科技創新成果轉入實施，為煤礦高質量發展賦能。

2020年5月，于翔作為設計師參加全國首個千米深井大采高超長工作面安全改造項目驗收，礦上的領導一見到他就夸贊起來：“你們設計的支架真好，推進到現在一點問題沒有，采高已經超過6米了，這在全世界也是首次啊！”創新團隊成功通過應用液壓支架自適應群組支護、支護質量在線監測和可視化平臺等技術，實現了勞動強度的降低。

圖紙上是一橫一豎的條條線段，而到了煤礦這就是在1000米深的井下保障礦工生命安全的支架。撐起煤礦工人綜采工作面安全作業的天，中煤科工開采研究院綜采工作面支護技術與裝備創新團隊幾代人，一輩子就為了做好工作面支護這一件事，未敢停歇。