王金華：打贏煤海深處攻堅戰

 2015-07-23

王金華，中國煤炭科工集團有限公司董事長、黨委書記。采礦博士，博士生導師，煤炭開采專家，享受國務院政府特殊津貼。作為“特厚煤層大采高綜放開采關鍵技術及裝備”國家科技支撐重點項目的第一完成人，帶領團隊歷經十年協同攻關，開發出6項關鍵技術；創立了3項新理論；自主創新世界首套特厚煤層開采成套裝備；解決了14～20米特厚煤層開采世界性難題，實現了特厚煤層開采技術與裝備的重大突破。該項目獲得2014年度國家科學技術進步獎一等獎。 

在中國煤炭科工集團有限公司董事長王金華的電腦里，有一張特殊的中國地圖。他與普通地圖的不同之處在于，上面有些區域被涂成了黑色，在黑色區域上面點綴著許多紅色的圓圈。黑色區域代表著煤區，而顯眼的紅色圓圈則是特厚煤層礦區。在黑與紅的世界里，王金華干了半輩子。 

勇攀世界級開采難題的高峰 

煤炭一直是我國的主體能源，2013年，煤炭占我國一次能源結構生產及消費的比例分別達到77.3%和66.6%，支撐著國民經濟的發展和人們的生產生活。王金華指著地圖上的黑色區域：“厚煤層在我國分布廣泛，是我國主要開采煤層。厚度14米以下煤層已經不難開采，綜合機械化開采技術已經基本成熟。但是對于14米以上的特厚煤層……”王金華特意指了指地圖上紅色的圓圈，“在全世界目前還沒有安全、高效、高采出率的開采方法，是公認的世界性難題，急需研究開發！從我國煤炭資源儲量來看，特厚煤層儲量豐富，全國大約有1/4的煤炭產能集中在特厚煤層。尤其在山西、內蒙古、新疆等煤炭主產區，總資源量上萬億噸。因此實現14米以上煤層的安全高效開采，成為了保障我國煤炭工業持續發展和能源安全亟待突破的一個難題。”

王金華早在2003年就已經把視野鎖定在這些紅色圓圈的特厚煤層礦區上，聯合多家單位開始從事這方面的研究，提出采用大采高、一次采全高、綜采放頂煤的開采方法。到2008年，科技部將“特厚煤層大采高綜放開采成套技術與裝備研發”課題立項，列入“十一五”國家科技支撐重大項目，以大同塔山煤礦為試驗礦井，開展了14～20米特厚煤層大采高綜放開采關鍵技術及裝備的自主研發。

這是新中國成立以來煤炭行業第一個國家科技支撐重點項目支持力度最大的一個科研項目，研發經費高達4.45億元，國家支持了近1億元。如此大的支持力度還是第一次，可見國家對這個項目的重視程度。“說實話，壓力很大，但同時也非常興奮！”王金華回憶起當初的情景時依然兩眼放光，“這個課題在國內沒有實踐的先例，在國外也沒有任何經驗可以借鑒，是一個非常大的挑戰。但是作為科研工作者，天生就有‘迎難而上、攻堅克難’的奮斗精神，我們當時就下定決心一定要啃下這塊硬骨頭！”

大同礦區塔山煤礦是本次項目的實驗礦井，井田面積170.91平方公里，地質儲量50.7億噸，可采儲量30.7億噸，但是煤層厚度大、結構復雜，平均煤層厚度在18米左右，最厚的達到20米。

王金華這一次并非是孤軍奮戰，而是有備而來。在中國煤炭工業協會的組織下，中國煤炭科工集團聯合了大同煤礦集團、中煤裝備集團公司、中國礦業大學（北京）、山西平陽機械廠等15家單位，共同承擔起這一重大項目的任務，一起吹響了“特厚煤層”攻堅戰的戰斗號角。

這一次的聯合攻關團隊堪稱煤炭行業的“國家隊”，項目集中了國內煤炭行業一流的科研院所、高等院校、煤機裝備和煤炭生產企業，能將15家優秀企業、100多位行業專家匯集在一起為這一個課題服務，本身就是一個不小的奇跡，充分展現出我們集全行業力量破解世界性難題的決心。

參與企業也紛紛表示一定要緊密合作，以科技為支撐，以協作為紐帶，全力以赴參與特厚煤層開采技術的研究，優勢互補，加快創新，努力為研究提供各種便利條件，以促進聯合攻關產出成果，一定要在特厚煤層大采高綜放開采技術與裝備方面取得新進展、新突破，為全國特厚煤層的安全、高效開采塑造典范，為推動煤炭科技進步和煤炭工業走新型化道路積累經驗。

作為這次“特厚煤層”項目的領軍人物，王金華擔負著統籌全局，排兵布陣的重任，項目開始之前反復的論證和磋商，每一個問題，每一個細節都要考慮周全。面對著塔山煤礦的實驗礦井，大家首先統一了意見，得出一致的結論，要實現14米以上厚煤層安全、高效開采，必須首先解決四大技術難題。第一，在地下幾百米深度，將特厚煤層一次采出，會形成特大的開采空間，一方面這種特大開采空間巖層穩定性難以控制；另一方面要把煤炭資源盡可能多地采出來，提高煤炭采出率，難度很大。第二是14米以上特厚煤層開采世界上沒有先例，沒有成套的采煤裝備，需要創新開發并做到裝備性能合理匹配。第三是為了滿足通風和大型設備運輸的要求，所需巷道斷面大，由于煤層厚度大，并受到采煤強烈擾動影響，巷道很容易發生大變形或冒頂，必須解決大斷面全煤巷道合理支護難題。第四個難題是高強度、特大開采空間下，瓦斯和火災等安全問題怎樣解決。 

十年磨一劍 

面對著橫亙在面前的重重困難，王金華和他的團隊并沒有絲毫的退縮。“困難就是被用來克服的，辦法總比困難多！”王金華每次開會前都會給大家鼓勁，鼓勵大家各抒己見，各顯神通。那段時間王金華白天忙著開會討論制定方案，晚上還要趕到礦上和一線技術人員溝通交流，反復論證。那段時間里，15家煤炭行業頂級的科研院所、高等院校、煤機裝備研發生產企業和煤炭生產企業的數百名研發人員全部集中在塔山煤礦，吃住都在礦上，與煤礦工人打成一片。每天下到地下近500米深的采煤工作面一線進行技術指導、設備調試、性能與故障檢測。沒有一個人叫苦，沒有一個人要求特殊化。

心往一處想，勁往一處使，團隊成員們合力協作，挺進煤海深處，堅持自主創新，經過10年的協同攻關，克服了重重技術難題，終于實現了厚煤層開采技術與裝備的重大突破，將特厚煤層開采的四大世界性難關一一攻破。

首先，研發了14米至20米特厚煤層大采高綜放開采關鍵技術。科研人員研究了三維頂煤放出體的形態和運移過程，以及放煤結束后煤矸分界的形態，從而研發出一采一放、多輪間隔、順序多口的放煤工藝。該項目建立了特厚煤層大采高綜放開采三維放煤理論、圍巖控制理論體系，建立了特厚煤層大采高綜放開采技術標準，解決了特厚煤層大采高綜放開采圍巖控制、厚頂煤高效與高回收率放出等關鍵難題，首次實現特厚煤層工作面年產千萬噸的安全高效開采。

其次，研發了世界首套年產千萬噸特厚煤層大采高綜放開采成套裝備。科研人員研制出支撐高度5.2米抗沖擊大采高綜放液壓支架、高可靠性采煤機、綜放工作面后部大功率刮板輸送機以及新型綜合配套設備，首次研制成功國產大功率刮板輸送機閥控液力耦合器，解決了特厚煤層大采高綜放開采裝備的技術難題，實現了千萬噸綜放工作面裝備的全國產化。

三是研發了特大斷面全煤巷道高強度錨桿錨索聯合支護技術及材料。該項目揭示出特厚頂煤、特大斷面全煤巷道變形特征，創立了全煤巷道預應力錨桿支護理論，發明了錨桿液壓張拉器，解決了大采高綜放開采全煤巷道支護技術難題。

四是首次研發出大采高綜放工作面瓦斯防治與綜合防火安全保障技術。該項目首次揭示出特厚煤層大采高綜放工作面的瓦斯分布規律與瓦斯涌出不均衡特征，解決了“低瓦斯賦存、高瓦斯涌出”的高強度綜放開采瓦斯治理難題；首次研制出大流量井下移動式制氮裝置，解決了大采高綜放工作面的防火難題。

在項目研發過程中，科研人員提出了圍巖控制理論、全煤巷道一次強力支護理論和三維放煤理論，創新了六大技術，即大采高綜放開采技術，大采高綜放開采圍巖控制技術，大采高綜放液壓支架防沖技術，大斷面全煤巷道強力錨桿、錨索支護技術，大采高綜放工作面瓦斯治理技術，大采高綜放工作面綜合防火技術。該項目共獲得授權專利22項、實用新型專利61項，制定行業標準15項，出版專著6部，發表論文237篇，從開采技術到裝備均具有自主知識產權，達到國際領先水平。

工業性試驗在大同塔山煤礦獲得圓滿成功，煤層平均厚度18.44米，工作面設備開機率平均92.1%，月產量平均90.76萬噸，最高月產103.5萬噸，采出率88.9%，年產量1084.9萬噸，實現了瓦斯零超限、無傷亡事故，首次在全世界實現了井工煤礦14～20米特厚煤層安全、高效、高采出率一次開采，填補了國內外特厚煤層開采的技術空白。 

“煤”花香自苦寒來 

俗話說，梅花香自苦寒來，煤炭行業也在嚴冬中感覺到了春天的氣息。在不久前的2014年度國家科學技術獎勵大會上，“特厚煤層大采高綜放開采關鍵技術及裝備”項目因成功解決了14～20米特厚煤層開采的世界性難題，實現了厚煤層開采技術與裝備的重大突破，獲得了國家科學技術進步獎一等獎。

煤炭行業已經有11年沒有獲得過國家科學技術進步獎一等獎了。煤炭行業的一位老領導用力地握著王金華地手興奮的說：“過去采煤一次只能采3米，現在能采20米；過去一個工作面年產是100多萬噸，現在是1085萬噸，而且用人少、效率高，這在國際上都是一個突破啊！”

這一項目的成功凝聚著全體項目組成員的辛勤勞動和汗水，實現了產學研緊密結合，實現了煤炭開采理論、技術與實踐的高度融合，是科技創新驅動發展的典范。該技術推廣應用后，比較難采的特厚煤層可以實現安全、高效開采，對我國的能源供給和能源安全有著重要的意義。就連國際上的同行專家也一致認為，該成果引領了世界特厚煤層開采技術與裝備的發展方向，達到了國際領先水平，顯著提高了中國煤機裝備在國際上的競爭力和影響力。

王金華動情地回憶起當初的每一個日日夜夜，大家加班加點，挑燈夜戰的情景，回憶起巨大的工作難度，回憶起奮斗在一線的礦工們忍受著身體極限挑戰的煎熬。他說，項目的成功是國家大力支持的結果，更是全體研發人員和一線采煤工人不懈努力的結果。這項榮譽屬于為煤炭開采科技進步作出貢獻的全體煤炭人。

“獲獎之后，是不是可以松口氣了？”王金華笑著擺擺手，把電腦打開，還是那張“紅與黑”的地圖，他指了指這些特厚煤層區域，在空中畫了一個大大的圈：“下一步我們要緊鑼密鼓的推廣這項技術，目前已經在大同、平朔、神東等13個礦區的32個煤礦得到推廣應用。近三年新增產值564億元，新增利稅221億元。由于每個礦井的煤炭賦存條件不一樣，因此在實際推廣應用中，技術裝備還要不斷完善。下一步，一是根據礦區的實際情況，改進工藝；二是進一步增強裝備的可靠性；三是進一步完善安全保障措施，包括提高檢測水平、完善治理手段等。隨著我國煤炭開發逐漸向新疆等西部地區轉移，這一成果的應用前景必將更為廣闊。”

另外，值得一提的是，這項技術不僅在國內，在國外也有很高的推廣價值，對解決世界特厚煤層的開采難題起到了引領作用，目前俄羅斯、澳大利亞等國都正在進行推廣。就在接受采訪的前一天，王金華剛剛與俄羅斯簽訂了4500萬美金的整套裝備的出口合同。王金華感慨，就在十多年前，我們還要從俄羅斯進口，而今天已經發生了翻天覆地的變化。 

而今邁步從頭越 

談及整個煤炭行業這兩年的狀況和對未來的設想，王金華陷入了短暫的沉默。作為中國煤炭科工集團有限公司的董事長、國家能源專家咨詢委員會的委員，他對整個行業保持著非常冷靜的審視和思索。他承認目前我國煤炭行業遇到了發展的瓶頸，這主要是長期積累的結果。“我們需要反省，在行業最好的時候，我們沒有限制的無序開采，造成產能過剩，市場疲軟。進而煤炭價格下滑，企業虧損，行業內70%的企業都遇到了困難。”

“但是我們絕不能站在原地自怨自艾，那樣沒有任何意義”，王金華提出煤炭行業正確的出路是主動轉型升級，要提高煤炭質量和轉化能力。習近平總書記講過一句話叫“打鐵先要自身硬”，這句話特別適合煤炭行業的同仁，我們只有人員隊伍過硬、技術過硬、成果過硬，才能被行業認可，被服務單位認可。科技的差距就是綜合實力的差距，科技的速度就是發展的速度，用創新創造企業未來，盡快完成產品向高端轉型、產業結構向節能環保轉型、市場向國際化轉型，尋求新的發展空間和經濟增長點。

作為一個一直從事科研工作的“老煤炭人”，王金華有過在井下摸爬滾打十幾年的經歷，雖然后來改行做了管理工作，但是他從沒有放棄老本行，沒有放棄課題攻關，工作之余一直在搞科研，利用一切時間來學習，解決行業面臨的新問題。“黃金十年”一去不復返，煤炭行業面臨的困境已是業內共識。煤炭行業依靠數量、速度、粗放型的發展方式已經結束，而將進入需求增速放緩期、過剩產能與庫存消化期、環境制約增強期和轉方式調結構的攻堅期。在王金華看來，昔日的“煤老大”要過上一段“苦日子”了，但是在未來相當長一段時間內，煤炭作為我國能源主體地位依然是難以改變的。外界所謂的“煤炭革命”不應該是“革煤炭的命”，而是要把煤炭開采好、利用好、管理好，完成煤炭由“黑色”到“綠色”的轉變。每當問起如何用科技創新帶動產業發展，如何拓寬煤炭行業發展的道路？他經常掛在嘴邊的一句話就是“行業是水，我們是魚。”水如果不健康，魚就無法生存，但是魚如果沒有活力，水也只能是一潭死水。

臨近采訪結束，王金華鏗鏘有力地吟誦起毛主席的兩句詩：雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越！當被問到還有什么話想與煤炭行業的同仁們共勉時，他用力地揮了揮拳頭，只有三個詞：堅持！堅持！再堅持！

 來源：科學中國人 2015年第7期  封二人物