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        建功在礦山

        發布時間:2013/4/28

        近千年前,蘇軾在《上兩制書》中曰:“古之圣賢建功立業,興利捍患。”

        煤炭——工業糧食,經濟命脈。現代煤礦人因其利而興之;

        礦山——矸石堆積、環境污染。現代煤礦人因其患而捍之。

        綠色開采生態礦山建設,就是劉建功的事業,在幽深的礦井和黛綠的青山間建功立業。

        建功在礦山

        ——記冀中能源集團有限責任公司副董事長劉建功

        綿延千里的太行山,像一條青色的巨龍,盤踞在中華腹地上。這里有綠浪滔天的林海、千姿百態的山石、飛流直下的瀑布、碧波蕩漾的深潭。當然,除此之外,在這片富饒的土地下面,還埋藏著豐富的煤炭,在林海山石間分布著大大小小的礦井。

        “邢臺可是個好地方!”在這春回大地的時節,我們來到了太行山脈南段東麓的邢臺。剛見面,冀中能源集團有限責任公司副董事長劉建功就這樣對我們說,語氣里洋溢著的是熱愛與自豪之情。的確,古邢臺素有“依山憑險、地腴民豐”之美譽,如今放眼望去,也是百泉竟流,青峰挺秀。

        正是這一派如畫山川,讓劉建功把根扎在了這里,并走過了30年不曾停歇的井上與礦下的行程。當他以一種堅韌和不屈的姿態立于山脊時,他跟很多煤礦人一樣,心里涌起的信念是:就把功業建在這里!

        俯身自然,掀起綠色革命

        培根說:“只有順從自然,才能駕馭自然。”

        然而,傳統工業文明中人類中心主義的價值指針把人與自然對立起來,自然被演繹成僵死的原料倉。長期的煤炭礦區開發實踐中,人們始終不承認煤炭資源及其環境本身的價值,更認識不到礦區生態環境是資源。其結果必然是大量煤炭資源的過度開采和浪費,礦區生態環境的急劇惡化和難以恢復治理,直至影響煤炭行業的自我發展和人類的自身生存。

        當歷史的車輪帶著20世紀工業文明的繁華與喧囂駛入新世紀的時候,飽受環境災害肆虐的人類開始史無前例地給予環境更多的關注,各行各業都掀起一場以“低碳”為手段的綠色革命,煤炭這個素以“黑色”為標志的行業也不例外。2002年,劉建功一個超乎尋常的大膽設想:“矸石不升井”,掀起了一場由“黑”變“綠”的革命,邁出了生態礦山建設的第一步。

        “矸石山是煤礦的一個地標,見到矸石山就找到煤礦了。”劉建功說。采掘過程中排出的煤矸石不僅占用大量的土地和良田,而且經日曬雨淋、風化侵蝕,天長日久便會發生自燃,釋放出大量的煙塵及有毒有害氣體,并且,煤矸石中還含有一定量的放射性元素,造成一定程度的放射性污染。

        每一個成功的背后都隱含著一段不為人知的艱辛歷程。投產于2001 年的冀中能源股份公司邢東礦,由于離市區太近,不允許建矸石山。這可給當時邢礦集團的領導人出了一個大難題:矸石不讓排,就無法建礦了,怎么辦?憑著扎實的理論功底和多年礦井實踐經驗,劉建功果斷地提出:矸石不升井,用來井下充填。此言一出,隨之而來的是一片嘩然,很多人認為這是一個不能實現的想法。但是,劉建功憑著不服輸的韌勁著手實施起來了。經過多年潛心研究,他成功發明并實施了矸石井下充填采煤技術,組織了設備的研制,為井下矸石充填和建筑物下資源解放創出了新路。

        建筑物下開采,一直是煤炭業界的一大難題,其中煤炭開采出來后的充填材料和充填技術工藝,就是兩大難關。劉建功獨創的這套全新的井下矸石充填工藝和技術,專門開辟出巷道用于充填掘進過程中產生的矸石,既減少了矸石提升、運輸所產生的成本,又置換出了煤炭資源,實現了建筑物下安全采煤,大大提高了資源產出率。另一方面,矸石回填代替保護煤柱,避免了地面塌陷,不但有效地保護耕地,降低生產成本,防止了矸石山長期風化造成的污染,實現了低碳生態開采,而且不再提升矸石,不再堆矸石山,不再占用土地,不再污染地面空氣。這一技術的成功應用,使邢東煤礦已采出建筑物壓煤40萬余噸,創造利潤超過2億元。

        自2003年邢東煤礦試驗成功巷道矸石充填技術以來,劉建功又在冀中能源相繼試驗成功了粉煤灰與矸石固體充填、矸石膏體充填、矸石似膏體充填和超高水材料充填等適應不同開采條件的成套充填采煤關鍵技術,并實現綜合機械化充填采煤。目前有5 個煤礦在應用綜合機械化充填采煤技術,已從“三下”(建筑物下、水體下、軌道下)壓煤中回收資源近200 萬噸,取得了顯著的經濟效益。2008年他又主持研究了“建筑物下安全高效綜合機械化充填開采技術”及配套設備,并在邢臺礦成功實施,成為全國第一個將地面矸石回填井下進行推壓密實充填采煤的礦井,目前邢臺礦已達百萬噸規模化開采能力。這個成果使消滅現存的矸石山變為可能,如果在各個礦成功實施,將來在礦區可能就再也見不到矸石山了,實現真正的“采煤不見矸”,徹底改變我們“有煤礦就有矸石山”的傳統思維。

        劉建功在冀中能源各煤礦實施的矸石、膏體、粉煤灰、超高水材料等井下充填技術工藝,先后引來了美國、英國、波蘭、印度、澳大利亞、越南等國家和全國煤炭企業216個團次參觀學習,使這一自主知識產權技術工藝逐步推向了世界和全國其他煤炭企業。

        2009 年3 月14 日,充填開采技術順利通過專家組鑒定,鑒定結論為“填補國內空白,達到國際領先水平”,并獲得了中國煤炭工業科技進步一等獎。中國工程院院士錢鳴高、彭蘇萍等將充填開采技術譽為“煤炭開采方式的一次革命”。

        建設生態礦山,領跑煤炭發展

        長期以來,黑色的煤炭支撐起中國經濟的繁榮的同時,也像其他重化行業一樣呼喚著低碳經濟時代的到來。從邢東礦成為全國第一家“采煤不見矸”的煤炭企業開始,劉建功就帶領冀中能源逐步理出了一條“綠色發展”的思路,并在此基礎上提出了“綠色開采生態礦山建設”的理念。

        “建設綠色開采的生態礦山,研究煤炭生產過程中的生態化建設技術,建立環境責任意識,研發煤礦共生資源的集約利用和循環使用。在煤炭生產滿足社會能源需求的同時,不對自然生態環境體系造成重大影響,實現環境保護與經濟增長的和諧發展。”劉建功是飽含激情地向我們闡釋他的理念的。

        如何將這一理念付諸實踐?劉建功提到,目前我國的煤炭開采對生態環境的影響有兩方面:一是煤礦生產排污對生態的影響,主要表現為廢水、廢氣、廢渣的排放和生產過程中的噪聲等對生態環境的影響;二是煤炭開采引起的地表沉陷對生態環境的直接破壞。“生態礦山”建設是一項系統工程,更是一項集成創新式技術。

        在摸索中前進,劉建功集成現有技術,開發新技術,使之成為一個整體。除了實施充填開采外,還應該包括:利用煤礦地熱源,減少碳排放;保護水資源,維護環境生態;利用科技進步,實現節能創新;優化產業鏈,構建循環經濟。

        用地熱來完成低碳運行,是煤炭行業得天獨厚的一個條件。劉建功意識到,煤礦在開采過程中,井下作業環境是一個非常大的地熱庫,這是一個巨大的綠色資源,把地熱這個資源運用起來,可以節約大量煤炭資源。于是,他開創了一個新方法,利用回風源熱泵對這些低溫熱能進行回收,冬天時可制出熱水作為供暖、夏天用于制冷。東龐煤礦應用風源熱泵技術后,取消了鍋爐房,每年可實現節約標準煤2萬噸。近年來,冀中能源已有6個煤礦研究利用了礦井風源和水源熱量,用于供熱和制冷,實現煤炭企業不建鍋爐房,不消耗煤炭,取得了非常好的效果。

        水是生態之基,尤其是地下水,對生態而言是非常關鍵的一個指標。在采煤活動中,如不采取技術措施,難免導致對地下水系的破壞,在水資源缺乏的華北地區尤為重要。劉建功通過對地下水探測方法的研究,在采礦活動中采用注漿的方式讓地下水不流經采場,減少地下水涌出,取得了很好的效果。在梧桐莊礦,沒采取措施以前,每分鐘的流量是17.5方,通過處理以后,每分鐘只有5方。同時,在采用過程中,對地下水進行了保護,地下水位沒有因采動而下降。對于排出的污水,他們通過凈化處理,進行消毒,然后又回灌到含水層里面去,真正做到了保水采煤,對水資源進行有效的保護。

        瓦斯,一直以來直至現在都被認為是“煤礦殺手”,如今,隨著在高濃度礦井瓦斯抽采發電技術的創新成功,它便成為了一種資源。事實上,如果抹去瓦斯留給人們的有害氣體的形象,其實它是一種優質燃料,通過發電等利用,既可實現可觀的利潤,又能減排二氧化碳,減少對大氣的污染。在瓦斯突出礦井宣東煤礦,劉建功組織高瓦斯礦井進行鉆孔和巷道抽采,抽出的瓦斯進行發電,不僅降低了礦井瓦斯涌出和回采空間中的瓦斯濃度,降低了煤層中的瓦斯壓力和含量,保證安全生產,而且利用瓦斯發電,還取得經濟效益,可為“變害為寶”。

        除了技術的創新與集成外,減少作業人員,提高勞動效率也是劉建功一直致力的目標,為此,他組建了一支“大學生采煤隊”,顛覆了人們印象中煤礦工人“傻大黑粗”的形象,給煤礦發展注入了無限的生機。技術操作員鼠標輕輕一點,自動化工作面采煤機隆隆啟動,滾滾煤流嘩嘩涌動,綜采支架自動、有序向煤壁推移,支架后部充填物料同時將采空區填滿、夯實……隨后,煤炭通過密閉通道進入洗煤廠、專用儲裝倉,直接裝車外運。隨著大學生采煤隊在礦區組建,冀中能源綜采“黃埔軍校”將開創我國煤炭工業自動化高效開采的新局面。

        這一系列的措施對煤礦發展是有革命性意義的,回答了今后的煤礦怎么建的問題——煤礦要走綠色開采的生態礦山之路。

        何為“生態礦山”?劉建功闡釋其核心為:在煤炭開采的過程中,不只把煤炭看作是資源,更要把空氣、土地、地下水、周圍環境等與煤相關,構成環境生態的各種因素,都當作是一種重要的資源,科學開發,綜合利用,將礦區地貌、人文環境、生態環境、資源環境和技術經濟環境相互聯系起來,對采煤方法提升改造,構建科學、生態、環保的煤礦生產系統,以最小的生態擾動獲取最大經濟效益,并在采礦活動結束后通過最小的末端治理,使礦山工程與生態環境融為一體。

        在劉建功的規劃和推動下,冀中能源已陸續建成東龐礦、邢東礦、章村礦、邢臺礦、梧桐莊礦、云駕嶺礦等6個低碳運行生態礦山示范礦井。這些礦井都集成應用近年來企業和行業最新的科研成果,按照具體標準分類研究集成各項關鍵技術,達到煤炭生產與礦區生態環境有機控制的目的,使資源開發與環境保護達到最佳效果。

        綠色開采生態礦山建設,正在領跑中國煤炭工業發展方式轉變和結構優化升級,得到業內外高度關注和充分肯定。國家能源局、中國煤炭工業協會已將其成功經驗納入“煤炭科技十二五規劃”在全國煤炭行業推廣。劉建功創立的低碳運行生態礦山建設,是中國煤炭生產領域開創性的科研成果。他帶領冀中能源以堅實的步伐,開辟出了轉方式、調結構、促升級、增效益的科學發展之路!

        敢于創新,攀登科研高峰

        “什么叫創新?創新就是深思熟慮之后打破思維定勢的超常行為。首先,深思熟慮本身就是學習和研究的過程;其次,打破思維定勢才能有質的跨越;此外還要大膽地采取超出常規的行為。”說起對創新的理解,劉建功侃侃而談。

        一個敢于創新的人總是一個具有魄力的人,總是能在一片質疑聲中把事情做好。井陘礦是一座百年老礦。經歷過朝代的更替與戰爭的烽火,這座礦已經被開采得十分充分了,再加上以前發生的突水事件把礦井淹了,里面的很多資源開采不了,恢復成本很高,這座礦的挖掘潛力不被大多數人看好。然而,通過詳盡的實地考察,劉建功卻作出了一個大膽的決定,頂著很多人質疑的壓力,恢復井陘礦。如今,井礦集團在河北的煤礦企業里是效益較好的一個,事實再次驗證了他的眼光與決策。

        這種信心來源于他骨子里不懈的追求,他總是能不斷地發現新的東西,探索新的領域,攀登新的高峰,始終追逐著煤礦技術的前沿;來源于他敢為人先、永不言敗的精神,以及認準了就一定要干成的信念。正是憑著這樣的追求和信念,多年來,除了開創了建筑物下綜合機械化充填采煤新技術、提出并實踐生態礦山建設之外,他還沖破了一道道技術上的難關:

        針對煤炭企業原礦井提升系統存在效率低、安全保障程度低的問題,劉建功成功研究并改造了礦井交流提升機計算機控制系統,取代了原TKD控制系統,徹底解決了原控制系統存在的安全隱患,節能降耗成效顯著,屬國內首創。還研究出多計算機冗余的直流提升機全數字計算機控制系統,替代了進口,控制效果達國際先進水平。2007年他創造性提出并成功研制了交流繞線電機轉子雙饋變頻調速系統,實現了交流提升機的無級調速,達到國際領先水平,并獲得國家科技進步二等獎。此項技術應用后增加礦井提升能力和節電效益非常可觀,在集團公司九龍礦、臨漳礦,以及開灤、平頂山集團公司等國內五十多個礦井應用,創直接效益1.5億元。

        他成功研制了電磁調速電牽引采煤機,創新地實現了采煤機變轉矩調速方式,拓寬了采煤機使用范圍,為采煤機牽引控制研究了一種新方法。該系列產品適合中國國情,應用市場前景廣闊,對促進我國采煤技術的機械化、高產高效化有重要實用意義。先后由西安煤機廠、邢礦機械廠、金牛電控廠等廠家得到應用,制造出系列產品在國內多數煤礦得到普及,綜合社會效益重大。

        他領先課題攻關,不斷提升我國礦山裝備制造業科技創新實力。為將煤礦機械裝備向更高水平發展,他承擔了國家863重點項目“掘進機和采煤機遠程檢測與控制關鍵技術”的研究。隨著“掘進機智能型恒功率自動成形截割與定位控制系統”的研制成功,創出了厚煤層月進尺1210米的紀錄,年進尺超萬米,成功解決了煤礦普遍存在的采掘緊張問題,掘進自動化水平大幅度提高,技術水平達國際領先水平;研制成功我國首臺集掘進、鉆孔、裝運功能于一身的綜合掘鉆機,適用于煤礦、化工、鐵路、水電等行業的隧道工程,可有效提高掘進效率、降低掘進成本,提高安全生產水平。

        利用科學技術手段,他組織實施科技攻關,實現了巖溶陷落柱快速綜合治理。“華北型煤田隱伏含水陷落柱預探評價與快速治理理論及管件技術”項目以其突出的技術和應用成果獲得了2011年度國家科學技術進步獎二等獎。如今,這項研究成果已在河北、河南和山東等30多個礦區中推廣應用,安全開采近億噸受水害嚴重威脅的煤炭資源,同時也為進一步安全開采我國上千億噸的華北型煤田下組煤提供了理論依據。

        正像他說的那樣:“像外行那樣去思考,像內行那樣去行動。”在多年的研制中,劉建功以踏實的行動、嚴謹的作風、科學的態度、大膽的設想,把冀中能源強大的融合能力、創新能力和斬關奪隘的團隊攻關能力詮釋得淋漓盡致,使自己與企業實現了共同的快速而穩健的前行。

        青山碧水,傾盡人生豪情

        華羅庚說:“面對懸崖峭壁,一百年也看不出一條縫來,但用斧鑿,能進一寸進一寸,得進一尺進一尺,不斷積累,飛躍必來,突破隨之。”劉建功的輝煌正是30年一寸一尺不斷積累的成果。

        從艱苦的歲月里走過來的人最不怕的就是困難。劉建功的少年時代是在“文革”中度過的,下過鄉當過農民,做過工人。當改革開放恢復高考的第一年,憑著扎實的功底和苦學苦拼考上了大學。

        1982年,從山東礦業學院電氣工程系畢業的劉建功分配到河北邢臺礦務局,就此走上了礦山,走下了礦井,從一名普通的煤礦技術人員做起,歷任邢臺礦副總工程師、邢臺礦業(集團)有限責任公司副總工程師兼生產處長、河北金牛能源股份公司總經理、邯鄲礦業集團公司董事長、河北金牛能源集團有限責任公司副董事長、總經理、冀中能源集團有限責任公司副董事長、副總經理。可謂一步一個腳印,走得那么穩健而扎實。30年中,他收獲了數不清的榮譽;30年來,他始終堅持學習、勤于研究、勇于創新,為企業,也為煤炭行業技術水平進步做出了突出貢獻。

        “我們做科研是為了解決生產中遇到的實際問題,我們的實驗室在現場。”劉建功經常這樣說。他說的現場是幾百米深又黑又臟的煤礦井下,是轟隆聲震耳欲聾的開采現場,是發生透水事故、陷落事故的生產一線,在這些地方,他必須爭分奪秒,他必須在眾人慌亂中保持理智。

        2003年4月12日,冀中能源的主力礦井東龐礦發生突水事故。陷落柱出水把礦井淹了,出水達到一個小時7萬方的程度,在中國陷落柱出水事故中是最大的一次。劉建功時任股份公司總經理,是事故處理的總指揮,他第一時間趕到現場,認真研究突水機理,制定方案,面對突發的奧灰水,他采取果斷措施,提出了兩步處理方法和“高濃度、大流量、間歇換孔式和骨料、水泥雙孔同注”的注漿工藝,僅用了7個月的時間,便堵住了透水,使煤礦恢復了生產,創造了全國大型煤礦突水治理的紀錄,技術水平達到國際領先。2009年,九龍礦淹井,又是9個月的井下奮戰,劉建功憑借該技術又立奇功,實現了礦井完全恢復生產。

        有人問他一共下了多少次礦井,他想也不想地說,365乘以14除以2。他說的14年是指剛參加工作時在礦山的14年,而事實上,即使是到了現在,已經是企業領導人的他仍然堅持每個月都擠出時間下幾次井,深入生產現場。

        “下礦井又累又苦,但是他跟有癮似的。”劉建功的同事這樣說。“現在冀中能源沒幾個人知道他大學是學電的,有人以為他是學地質的、有人以為他是學水文的、有人以為他是學采煤的,因為他在這些方面都是專家了。”

        “郡齋西北有邢臺,落日登臨醉眼開。春樹萬家漳水上,白云千載太行來。”這是古人登臨邢臺的青山時寫下的詩篇。30年來,劉建功已不知多少次背上厚重的行囊,走在通往礦井的山路上,觀山色蔥蘢,看碧水悠悠。每當此時,他的心里都跟山風一樣和暢,就為這山、這水,傾盡人生豪情又何妨!

         

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