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“钻”出反井新天地 煤海深处写人生 |
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——记天地科技建井研究院“大直径反井钻井技术研究项目”及其学术带头人刘志强 |
■钱龙
在新中国煤炭事业发展的历史进程中，有这么“一艘承载着厚重底蕴的巨船”——天地科技建井研究院（北京中煤矿山工程有限公司），其前身是1957年成立的煤炭科学研究总院建井研究所。它是我国煤炭行业唯一从事地下特殊施工技术的综合专业研究机构，也是国内最早从事钻井、注浆、冻结等特殊凿井技术的研究机构。
55个春华秋实，55载辉煌历程。自诞生之日起，半个多世纪来，天地科技建井研究院在党和国家方针、政策的指引下，在各届领导的带领下，以技术创新为核心，以认真周到的服务为宗旨，以引领我国煤矿建设科技进步为己任，书写出中国煤矿建设科技发展史上一页页壮丽篇章。建井院集科研、设计、施工为一体，先后主持或参与了从“六五”到“十一五”多个国家科技攻关等科研项目，承担了大量煤炭、冶金、水电、市政等领域建设项目，获得多项国家科技进步奖励，制定了大量关于矿井建设的技术标准，培养出大批专业技术人才，成为引领我国建井技术发展的中坚力量。
深反井钻井技术——一颗闪光的珍珠
在天地科技建井研究院所创造的成果中，刘志强作为学术带头人研发的“反井钻井技术”就像浮现在矿山建设蓬勃发展大潮中的一颗珍珠，闪闪发光。
一部煤炭史，多少辛酸泪。上世纪80年代以前，地下暗井、煤仓等小型反井工程靠人工反井法施工，井下施工环境非常恶劣，且完全没法保障安全。据统计，超过40米的反井平均有1人伤亡，在全国煤矿伤亡事故中占很大比重。
如何将井下工作人员从最恶劣、最繁重、最艰苦、最危险的反井工作环境中解脱出来，是当时国家迫切需要解决的技术难题。作为中国在钻井研究领域里的一支重要队伍，天地科技建井研究院责无旁贷地承担起这一重任，而刘志强作为该项技术的带头人，带领他的团队在反井钻井技术研究领域越过一座又一座高山：上世纪80年代，研制及推广“LM-120型反井钻机与工艺”等一系列适合煤矿反井钻井的工艺及设备，改变了以前地下暗井、煤仓等小型反井工程靠人工反井法施工伤亡惨重的局面；90年代，创造了“使反井钻机技术能够适应钻井深度200~300米，直径0.9~2.0米，倾角50~90度的反井钻井需求”的奇迹，填补了国内空白，总体技术达到国际先进水平……
进入21世纪，天地科技建井研究院厚积薄发，在科技部科研院所专项资金连续4个项目共计583万元国拨经费的支持下，刘志强带领他的团队再一次肩挑重任，承担起“大直径煤矿风井反井钻井技术及装备”研究。这一次，他们创造了“钻井深度600米、直径5米”的反井钻机“神话”。
通过多年奋战，刘志强及其团队系统解决了反井钻井的钻杆输送装置、钻架可拆卸结构、多马达配合、速度转换等问题，成功研制了ZFY5.0 / 600（BMC 600）型反井钻机。这一成果使我国反井钻井的施工能力由项目实施前的深度316m、直径1.4m，一下子提高到深度600m、直径5.0m，使天地科技建井研究院的煤矿反井钻井技术水平达到国际领先水平。这一成果填补了国内空白，钻井直径达到国外同类机型水平，是国内现有直径的3倍；钻孔深度达到和超过国外同类设备，是国内现有设备的1.5~5倍；钻机扭矩达到和超过国外同类设备，是国内现有设备的4~10倍；国内第一次在反井钻机上采用电液比例控制技术、钻进参数计算机控制、操作过程的数据显示等先进的控制技术。围绕这一技术，团队共申请发明专利5项，实用新型专利5项，授权发明专利3项，在国内外核心期刊公开发表论文近百篇。
1985年建井院第一台LM-120型反井钻机通过技术鉴定并投入批量生产后，团队先后研制出LM-200和LM-90系统型等多种反井钻机、破岩滚刀和相应的工艺技术。最新开发BMC系列强力反井钻机，包括BMC 200、BMC 300、BMC 400、BMC 500和BMC 600型。
据不完全统计，反井钻井技术装备和工程所创造产值已经超过20亿元，新开发的BMC600反井钻机，每年将新增工程产值8000~12000万元，带动配件供应产业增加2000万元产值。国内市场占有率超过80%，同时开辟了马来西亚、哈萨克斯坦、赞比亚和我国台湾地区等市场。
该成果还应用于国内众多水电工程，如三峡、小浪底、小湾、龙滩等多个大型电站，十三陵、泰山、张河湾、蒲石河等抽水蓄能电站的通风井、调压井和压力管道工程；在有色金属等地下矿山井筒工程以及交通长大公路隧道通风井工程同样得到广泛应用，为我国地下工程建设做出巨大贡献。该成果使我国在矿井建设以及地下工程建设领域的工艺技术和安全生产水平大大提高，形成产业，减少占地和环境污染，社会效益和经济效益显著。
团队还承担过钻井法的钻机、工艺、刀具、泥浆、井壁、固井、监测监控等方面的理论和技术研究课题60多项，先后有22项获得国家和省部级重要大奖。其中："钻井法凿井技术"获国家科技进步奖一等奖。使我国钻井法凿井综合技术达到国际先进水平，部分达到国际领先。
天地科技建井研究院——一座璀璨的宝藏
如果说刘志强带领他的团队在“大直径反井钻井技术项目”研究中所取得的成果是一颗闪亮的珍珠，那么天地科技建井研究院多年来所创造的系列辉煌成就就是一座愈是积淀愈显厚重的宝藏。
天地科技建井研究院设立冻结、注浆、钻井、矿山技术、井巷技术装备、轨道交通工程、定向钻进技术装备和矿山支护技术等8个研究所，拥有“煤矿深井建设技术国家工程实验室”，包括钻井井壁、钻井刀具、钻井泥浆、冻土与冻结工艺、注浆工艺、注浆材料和矿井地温等7个实验室。通过55年的技术积累，已形成以深井冻结、深井注浆、深井钻井和强力反井施工为核心的地下工程特殊施工成套技术，在矿山、市政、水电、城建、有色金属等领域承建工程项目数百项。在产品研发方面，建井院充分发挥技术优势，目前已开发生产煤矿紧急避难硐室设备、可移动救生舱、井巷施工机具、反井钻机、建筑工程检测仪器以及高强耐磨焊丝与焊条等具有鲜明专业特色的产品设备。
天地科技建井研究院建院55年来，共取得500多项各类国家攻关和部级科研成果，拥有专利95项，先后荣获科技进步奖一等奖，国家发明奖二等奖，部级奖特等奖等国家级、省部级各类奖项百余项，制定了100多项行业标准。
天地科技建井研究院成员——铁骨铮铮“天地人”
如果您为天地科技建井研究院所创造的成果所折服，那么，您一定会对创造这一系列奇迹的“天地煤矿研究人”感到敬佩。
目前天地科技建井研究院拥有各类工程技术和经济管理人员200余人，其中中国工程院院士1人，研究员21人，高级工程师24人，工程师30人，建筑施工企业一、二级建造师30余人。多年来，研究院培养造就了一批行业科技知名专家，“深反井钻井技术”的学术带头人——刘志强是其中的典型代表。
刘志强是建井院培养的我国第一批钻井法凿井技术研究生。从1984年考入煤炭科学研究总院起，他就长期从事煤矿建井技术研究，主攻反井钻井技术、钻井法凿井技术。现任天地科技建井研究院副院长、中国煤炭科工集团首席科学家、北京中煤矿山工程有限公司副总经理等多项职务。多年来，成长在天地科技建井研究院这样一个具有悠久历史、深厚底蕴的煤炭钻井研究重要基地里，刘志强早就继承科研前辈不计艰辛、坚韧不拔、从容淡定的优良品格。
自进入天地科技建井研究院以来，他先后主持完成国家科技攻关、科技支撑、科研院所专项、行业技术和横向科研项目30多项，鉴定验收22项，获得煤炭、电力等科技进步奖16项，基本奠定了我国反井钻机技术基础，在反井钻井工艺、反井钻井装备方面，取得了多项创新性成果。在大直径竖井钻井法凿井技术、深井冻结技术和地面预注浆等特殊凿井技术方面也有突出贡献。
从上世纪80年代至今，一路走来，刘志强带领团队在祖国的广袤大地上创造了一个又一个奇迹：1989年在山东汶南煤矿钻成直径1.4米，深度316米的国内最深地面反井工程；2005年在河南平顶山四矿钻成的深度560米的国内最深的反井工程刷新了纪录；2009年利用国内最大型的BMC 600型反井钻机，钻成直径5米、深度168米的国内最大直径的反井工程……在十三陵抽水蓄能电站压力管道大倾角斜井工程技术的研究突破，在和国外王牌爬罐同场竞争中获得绝对胜利，大倾角深斜井技术装备获得电力部科技进步奖，开拓了反井钻机在其他非煤领域应用空白。
作为一名研究人员，他不仅致力于研制和开发技术，还不遗余力地将自己多年智慧的结晶转变成惠及后人的论文及著作，相关经验经总结与提炼为《煤矿科技术语第二部分井巷工程》（GB/T15663.2-2008）等多部指导同行的技术标准，还主持并参与编著了《ZFY5.0/600型大直径反井钻机研究》等多达66部论文和专著。
多年的辛勤付出换来了无数的鲜花和掌声，刘志强主持或参与的多个项目获得国家、部级大奖，包括“龙固主井（双井筒）近600m钻井法凿井技术研究与应用”获国家科技进步奖二等奖，“‘一扩成井’快速钻井法凿井关键技术及装备研究”获得2011年中国煤炭工业科学技术奖特等奖（排名第2），“ZFY3.5/400电控型反井钻机技术及应用”获2010年度中国煤炭工业科学技术奖一等奖（排名第1）等。而刘志强本人1990年被评为中国统配煤矿总公司“优秀青年知识分子”，1997年获得中国科学技术发展基金孙越崎科学教育基金“优秀青年科技奖”，1998年被授予国家“百千万人才工程”煤炭系统专业技术拔尖人才等多项荣誉和奖励。
没有硝烟的战场，没有热烈的场面，更没有唯美的虚华，但天地科技建井院及刘志强团队的奋斗历程告诉我们：有这样一块阵地，斗志与青春激昂；有这样一个集体，奉献与文明共创；有这样一个人，他用青春的光阴锤炼出中国综合机械建井技术研究人员的铮铮铁骨，在天地间书写了一个顶天立地的“人”。
《中国科学报》 (2012-06-12 A8 专题)
