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何满潮:灵宝山村走出的中科院院士[图]
2014/5/25 1:50:04    来源: 三门峡日报 移动用户编发smxsjb至10658300订三门峡手机报,3元/月,不收GPRS流量费

  何满潮给家乡题字。

  何满潮指导学生进行课题研究。

  工作中的何满潮院士。

  2012年5月1日,何满潮在吉林营城煤矿井下工作面现场调研。(资料图片)

    小时候发奋读书,为的是让父母有朝一日过上好日子。工作后刻苦努力,为的是尽己所能减少矿难,挽救更多矿工生命,为我国安全开采保驾护航。——何满潮

    2013年12月19日,中国科学院公布当年选举产生的中国科学院院士名单,中国矿业大学教授何满潮名列其中,成为技术科学部9名新当选院士之一。何满潮是灵宝市阳店镇南家洼村人,他取得的荣誉让家乡人倍感骄傲。今年4月下旬,记者在位于北京的中国矿业大学采访了何满潮,感受他对国家、对家乡、对所研究专业的赤子情怀。

 

    一路奋进终获“院士”

    何满潮现任中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室主任,国家能源深部开采与灾害控制重点实验室主任,兼任国际岩石力学学会中国国家小组主席、中国岩石力学与工程学会副理事长、中国岩石力学与工程学会软岩工程与深部灾害控制分会理事长,是国家自然科学基金重大项目首席科学家、国家973计划项目首席科学家,国家杰出青年基金获得者。

    何满潮研究的工作,用专业术语讲有点儿深奥,叫深部岩体力学与工程灾害控制研究。通俗的叫法很容易理解,就是研究如何为矿山安全开采保驾护航。

    何满潮是地地道道的农民的孩子,家里兄弟姐妹6个,他排行老二。小时候家里很穷,每年青黄不接时,家里吃了上顿没下顿,父母亲总是把仅有的一点口粮留给孩子们。那时候,小小年纪的何满潮有了远大的理想:一定要好好读书,考上大学,让父母不再辛苦。

    刻苦努力使何满潮成绩一直保持优异,村里人都把他看成“读书苗子”,全家倾一家之力供他读书。“再穷,也要让孩子上学!”这是何满潮父亲生前最常说的一句话,也是他们家多年来一直固守的家风。何满潮至今仍记得很小的时候,父亲给他讲的一道算术题,一直到上中学,他才用二元一次方程将题解出来。

    何满潮嗜书如命,常常晚上趴在被窝里,抱着一个小煤油灯看书。母亲心疼儿子,不让他晚上看书,何满潮就想了一个办法,用玉米叶子把煤油灯罩起来,这样灯光昏暗,母亲就发现不了,他就能多看一会。

    1973年,17岁的何满潮从灵宝市第五中学高中毕业,在农村的广阔天地锻炼了四年,1977年恢复高考后,他考入长春地质学院工程地质专业。虽然跳出了“龙门”,何满潮并没有停下求知的脚步,大学里浓厚的学习氛围使他对知识更加如饥似渴。他在长春地质学院一连读了七年,直到研究生毕业。尔后,又以优异成绩考入中国矿业大学力学系读博士、博士后。

    在北京工作以后,何满潮不忘当年的理想,将父母亲接到北京同住,一住就是10年。2008年父亲去世,母亲执意回到了灵宝老家。

    回到老家的母亲,也把何满潮的心牵了回来。逢年过节,何满潮都要风尘仆仆地回灵宝陪母亲。现在,虽然年过八旬的母亲已经不大认识他了,但每次回来,他都坚持为母亲洗脸、洗脚、剪指甲。“只要妈妈在,做儿子的就感觉很幸福。”说起母亲,58岁的何满潮像孩童一样兴奋,幸福洋溢在脸上。   

    2013年12月当选中科院院士时,恰好临近母亲80岁大寿。对于为其操劳一生的母亲来说,“中科院院士”这个称号,无疑是儿子奉送的一份祝寿豪礼。

 

    优秀团队潜心钻研 

    在长春地质学院,何满潮学的是工程地质专业,在中国矿业大学,他主攻的是力学。“我现在的工作,正好是把这两个专业有机结合起来。”何满潮介绍说,我国是能源消费大国,其中煤炭资源占到70%。众所周知,煤矿开采是一项高危工作,每年都有灾难发生。有数据显示,10年前,我国每年矿山灾难死亡人数7000多人。这几年加强防范,去年死亡人数仍达1064人。

    “这些数字时时刺激和鞭笞着我们的神经,我们希望能通过努力,减少灾难,挽救更多矿工生命。”何满潮告诉记者,随着地下开采深入,大规模的地下工程活动在不同程度上改变和重塑岩土地质环境,挖矿过程中极易遭遇岩爆、冲击地压、大变形、突水、突泥等重大地下工程灾害。对深部地下工程灾害进行有效的预测与控制,已经成为深部地下工程迫切需要解决的前沿科学问题。

    2000年,何满潮在中国矿业大学(北京)创建了深部岩土力学与地下工程实验室。2008年,他的实验室被国家批准为国家重点实验室。实验室现有老师15人,博士生26人,硕士70人。这个上百人的团队曾被教育部评为优秀创新团队。他们的工作,就是追求把矿山野外的开采状况在实验室内演示,进行准确的预测预报,研究出解决方案。

    何满潮期望他和他的团队能为未来的矿山安全开采尽更大的力量,他们从控制岩爆开始。岩爆,是一种岩体中聚积的弹性变形能在一定条件下的突然猛烈释放,导致岩石爆裂并弹射出来的现象,杀伤力极强。矿山深部的软岩也极易发生岩爆。何满潮长期深入矿井生产一线,研究矿山工程岩体大变形灾害控制,设计发明出一套对岩爆进行实验的设备系统,通过设备,掌握岩爆规律,再实际进行控制。2006年,第一例岩爆实验成功。截至目前 ,这一技术使室内成功进行岩爆实验300多次,其中为国外做的试验有50多次。

    有了技术,他们又研究了一种能吸收岩爆多余能量的新型锚索,以控制稳定岩体,从而解决了岩爆的根本问题。

    记者在何满潮工作的深部岩土力学与地下工程实验室里,看到了16套关于研究矿山安全开采的实验设备系统。“全是何院士亲自设计的。”他的学生自豪地向记者介绍。据了解,他们所实验的样品分布加拿大、意大利、美国等6个国家。2009年,国家领导人刘延东到实验室视察,对他们所作出的成绩给予高度评价。

    何满潮致力于矿山工程岩体大变形灾害控制理论和技术的研究和实践,建立了以变形力学机制为核心的工程岩体力学理论与支护方法,作为第一完成人,他和他的团队先后获国家科技发明奖1个、国家科学技术进步奖3个、国家专利奖28个,在国际上享有盛名。每年,都有大批外国专家到他的实验室访问学习,记者在实验室墙上看到有葡萄牙、美国、伊朗等国专家在实验室工作的照片。另有加拿大、意大利、比利时等国的专家到实验室进行学术交流。另外,鉴于何满潮在所研究专业上取得的成就,2011年,比利时MONS大学建校175周年典礼时,该校校长Calogero conti教授授予他荣誉博士学位。

 

    将深井里的地热变害为宝,是何满潮在其研究领域的卓越成就之一。

    随着矿山开采深度的不断加大,我国大部分煤矿已进入深部开采状态。深部高温热害不仅影响围岩力学性质,还严重威胁矿井安全生产,高温环境也容易使井下作业人员产生高温中暑,并诱发其他疾病。何满潮介绍称,开采深度的增加,会使原岩温度不断升高,工作面温度达34℃~36℃,相对湿度也达95%以上。按照生理学要求,人体对高温的承受能力在30℃以内,超过就有可能发生危险。同时,深部高温环境还会进一步诱发岩体高温软化和吸附瓦斯溢出,严重影响深部煤矿的生产安全。

    2006年,何满潮带领他的团队对山东、江苏、河南和安徽部分煤矿进行热害调研,发现有40个煤矿工作面高温热害问题普遍。在一口深达1250米的矿井里,正在作业的工人个个一丝不挂,而且个个身上又长满湿疹,惨不忍睹。“那一年,那口矿井因高温晕倒被抬出的矿工有172人,其中两人抬出来后因抢救无效而失去生命。我看在眼里,疼在心里,下定决心一定要把深井降温问题解决好。”何满潮称,我国早在20世纪50年代初,就已经开始进行矿井降温系统研究,但一直以来基本上是引进德国和南非等国外制冷机组,价格高,能耗大,运行费用也很高,而效果却不太好。

    “我一直在思考,正如‘瓦斯杀手’亦是宝贵的资源一样,矿井地热一定能够降温,也一定能变废为宝。”何满潮介绍,他结合目前我国的实际情况进行研究,原创性地提出以矿井水为冷源进行深井降温构想。利用已有的排水系统,通过提取矿井涌水中的冷能,把工作面空气中的热量置换出来,再通过泵站排出地表,用全风模式来提高降温和除湿效果。经过多次试验和不断研究,何满潮带领团队提出的这个“深部煤矿高温热害治理技术及其装备系统”,在数个采煤掘进工作面和地面热能利用工程中取得很好的应用效果。

    该系统的另外一个效果,即同时还将提取的热量在井上利用,代替工业厂区的燃煤锅炉,进行建筑货物供暖、洗浴、井口防冻等,热害资源化,真正实现了环保节能和可持续发展。

    这一系统后来获得5个国家发明专利并获1个国家技术发明奖,技术水平走在了世界前列。

 

    监测预报减免损失

    我国疆域辽阔,地质环境复杂,影响地质灾害发生的自然地质条件也复杂多样,加之地质灾害具有分布广、类型多、频度高、强度大等特点,地震、崩塌、滑坡、泥石流等已经成为对我国危害最大的地质灾害。尤其是近年,随着矿产资源开采及山区工程开发活动的增强,崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害大有愈演愈烈之势。近十多年,每年都有崩塌、滑坡、泥石流等灾害发生,造成众多人员伤亡和严重经济损失。

    由此,对滑坡等地质灾害的发生进行实时有效监测和成功预测预报,其重要性和必要性日益凸显。何满潮“揽”下了这个任务,和地质灾害进行不懈战斗。

    他经过反复调查研判,提出了构思和设计整个智能系统框架,率其团队研制出了新型高科技监测设备系统。这一新技术的研发,由于加大了自主创新和科技进步的含金量,不仅为滑坡灾害防治赢得了时间,也为岩土工程研究和滑坡灾害的有效防治提供了科学依据,开辟了一条新的途径。经先后对南芬露天铁矿高陡边坡、内蒙古平庄西露天煤矿边坡、西气东输工程延安段重点边坡、新疆伊犁水电站活动性断层以及吉林高速公路边坡的稳定状态进行远程预测预报,均取得了一定的经济效益、社会效益和生态效益。  

    “这一滑坡灾害及边坡应力智能远程监测系统,犹如一名为指挥中枢提供情报的‘侦察兵’,成功地对各种边坡稳态实施监控和预测预报,将灾害损失降到最低程度。”在实验室的远程监测预警预报系统前,何满潮风趣地给记者介绍。

    在一台终端连接了全国各地矿区边坡安全状况全部数据的电脑前,何满潮把鼠标停在了“灵宝秦岭金矿”页面上。记者看到,显示器上监控的曲线就像一幅幅心电图,记录着每一天系统监测到滑坡灾害的情况。“如果监测到危险,系统会主动报警。根据监控曲线发出的预警,生产企业可及时调整生产计划,甚至进行必要的撤离,为滑坡灾害防治赢得时间,最大限度地避免了滑坡造成的不良影响。它可以提前20天甚至1个月对坡面可能发生的危险作出预警。”何满潮说,2006年至今,该系统共监测到11次滑坡灾害,由于处理及时,均没有造成人员伤亡,稳定状态和滑坡灾害的准确预测预报率达到100%。

    2010年,辽宁南芬露天铁矿矿区采用了这套山体滑坡远程智能监测预警技术。有一次它提前3天成功预测了滑坡,还有一次提前2天成功预测了滑坡,矿工和矿山机械设备有充足的时间撤离现场。据统计,2010年至2012年,该铁矿矿区发生过7次滑坡灾害,均被成功预报,累计撤出人员220人次,撤出设备价值22090万元,避免了35290万元的损失。

    何满潮告诉记者,目前,通过研究地层深处的地质活动情况,他和他的团队正在研究应用这项技术对深部的矿震、活动性断层等突发性地质灾害的预报预测问题。

 

    工作领域“亲密”家乡

    50岁之前,何满潮每年的大半时间都在全国各地的矿山,他经常下到1000米深的井下,进行现场科研与实验。他潜心于软岩巷道和软岩边坡工程等方面的研究,找出了软岩巷道13种变形力学机制及其支护力学对策,用此技术救活了2个因软岩问题而停产的矿井,改进了山西省一露天矿美国公司的总体边坡设计,终止了加拿大公司在抚顺西露天矿北帮边坡工程的错误设计,取得了显著的经济和社会效益,为软岩工程领域的科技进步作出了重要贡献。

    河南是能源大省,何满潮的科研经常和家乡紧密相连。郑州、鹤壁、焦作、义马、灵宝……何满潮随口就能说出这些地方矿区的名字,多年来,他曾不止一次为这些矿区做过项目和技术咨询。

    2000年,家乡灵宝一金矿因地下开采引起山体滑坡,如果不及时采取措施,滑坡把河流堵住形成水库,变成泥石流,后果将不堪设想。经过有关专家论证,只能停采。这样,1000多名工人将面临失业。灵宝当地领导焦急地到北京求助何满潮。何满潮回到灵宝,经过现场调研,研究出一个新的采矿方法。“采矿既然能引起山体滑坡,也一定会有办法使山体更稳定。”何满潮称,他做的开采设计,书本上没有,完全靠多年经验。他的这个采矿方法,不仅不影响日常开采,还能把滑坡“采”稳定了。如今,这个矿仍在安全生产,再也没有形成新滑坡。   

    他为义马一煤矿量身打造的一套泵房吸水井集约化新技术,为其节约了60%以上的巷道。“巷道少,稳定性就好,危险就小。”何满潮称,他的这一技术后来在全国进行了推广应用。

    在矿山安全开采这一方面,何满潮像一个传奇,一道又一道的难关被他控制,一道又一道的难题被他破解。“未来50年内,煤炭仍将占据我国支柱能源的地位,而煤炭资源开采的趋势是越来越深,其中深部高压、高温、渗流等问题让安全开采更加严峻。”何满潮说,他期望他和他的团队在这个行业突出问题的科研力度更大一些,寻求新的突破,取得新的技术进展,给越来越复杂的灾害控制提供技术支撑。

    面对科学院院士这个荣誉,何满潮说,国家给的荣誉是对自己过去的肯定,而对于未来,只是一种责任。他认为自己走到今天,离不开家乡父老的支持,离不开老师的栽培,离不开中国矿业大学给予的良好科研环境,也离不开他的勇于探索、能打“硬仗”的团队。他表示将以这份荣誉为动力,继续在所工作的领域深入研究,同时带好自己的团队,让团队里的每一个成员都能为我国矿山工程科技进步、矿山安全生产作出自己的贡献。

 

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作者:吴胜男 网络编辑:王一薇

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