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矿山脊梁 —记中国ca88科工集团首席科学家、天地科技开采装备技术研究所所长王国法
发布时间:2018-06-14

  工程师是企业的脊梁,是推动技术进步和科技创新的中坚。
  2016年1月6日,第二届"杰出工程师奖"颁奖典礼在人民大会堂隆重举行。
  "杰出工程师奖"由中华国际科学交流基金会发起,科技部和国家科学技术奖励工作办公室批准,旨在奖励和表彰在全国生产建设一线作出突出贡献的工程技术人员,以激励广大科技工编辑为促进科学技术成果转化,加快产业技术进步,提高社会生产力和综合国力作贡献。该奖每两年评选一次,是目前涵盖领域最广、最具权威性的工程技术人员奖项。
  "获得杰出工程师奖我感到非常荣幸,这不仅是对我所取得的成绩的肯定,更是对我今后科研工作的鼓舞和鞭策。弘扬中国工程师'责任、创新、协同'精神,在目前ca88行业面临前所未有挑战的情况下意义重大,也给ca88科技工编辑提出了更多、更高的要求。"身着深色西装、白色衬衫的王国法是这样描述自己获奖之后的感受的,诚笃、谦和、低调、实在。2017年1月12日,ca88手机版登录网页主办的《当代矿工》杂志记者专程到ca88科学研究总院采访了他。
  王国法,生于1960年,1985年东北大学研究生毕业,1991年首批破格晋升为高级工程师,国家攻关项目课题组长,1995年破格晋升为ca88部首批研究员,现任中国ca88科工集团首席科学家、天地科技开采装备技术研究所所长、中国矿业大学(北京)兼职教授,兼任中国ca88工业技术委员会委员、煤矿支护设备标准化技术委员会副主任委员、中国ca88工业协会支护专业委员会专家组成员。他是ca88综采专家,30多年致力于综合机械化采煤(综采)总体设计和关键装备的研究与工程应用,创新提出了集约化绿色高效综采设计方法、液压支架与围岩耦合控制原理及设计方法,主持研发了各种系列的综采成套技术及相应的液压支架,形成了我国绿色高效综采成套技术装备体系;主持研发了世界最大采高的8.2米液压支架及超大采高综采技术和20米特厚煤层高效放顶煤液压支架及配套技术,解决了6~20米特厚煤层综采和综放的关键技术难题;主持研发了世界最小采高(0.6~1.3米)的薄煤层智能化综采技术与装备,突破了无人开采技术。他主持了煤矿支护设备标准体系的建设,形成了较完整的液压支架技术理论体系,获得了国家标准贡献奖,发表的百篇论文和出版的六部专着,被广泛引用并用作高校教材,为我国ca88工业实现绿色高效综采奠定了基础,引领了绿色高效综采技术发展,为我国ca88科学技术事业的发展作出了重大贡献,1993年被国务院授予政府特殊津贴,1996年被ca88工业部评为首批ca88系统专业技术拔尖人才,1998年被评为国家级有突出贡献的中青年专家,2006年入选中央联系的高级专家,2015年被党中央和国务院授予"全国劳动模范"称号。
  他先后获国家科技进步奖6项,省部级特等奖2项、一等奖8项、二等奖9项,2013年以来获国家科技进步二等奖、一等奖各1项,获发明专利15项(第一发明人)。
  创新进取屡次首创颠覆传统采煤模式
  "我是恢复高考后的第一届大学生,本来是非煤院校非煤专业毕业的,一个偶然的机会让我走进了ca88行业,这一干就是30多年。"王国法这样告诉记者。
  煤矿井下采场顶板及围岩是多层非连续介质不稳定力学结构,断层、构造和强烈矿压冲击等多种地质灾害对开采是极大的威胁。工作面支护是开采的首要条件,液压支架要支得住、走得动,这是综采系统的核心,其投资约占煤矿采掘装备的60%。
  上世纪80年代初,我国开始引进国外综采装备试验综采,由于缺乏技术理论基础,引进装备因不适应复杂围岩条件而出现冲击、倒架、压垮等多种事故,导致综采失败。上世纪80年代中期,我国以测绘仿制为主,开始了综采装备的国产化研发。针对地下采场构造应力场和采动应力场复杂多变、围岩失稳制约ca88开采难题和引进百套综采装备不适应我国开采条件而导致压垮等事故教训,王国法研制了采场动态监测装置,并进行了大量观测和试验,发现影响液压支架对围岩控制的6个可控参数--初撑力、工作阻力、合力作用点、水平力、梁端距和推移速度,并提出了确定工作阻力等6个可控参数的新方法,代替了国内外一直沿用的经验统计方法,并经实践验证了其科学有效性。在此基础上,他首次提出大采场液压支架与围岩强度耦合、刚度耦合和稳定性耦合原理,开创性完成了《液压支架系列优化设计与提高可靠性研究》课题,在全国推广应用,实现了普通中厚煤层液压支架及综采成套技术装备国产化,于1998年获国家科技进步三等奖。
  针对我国煤矿开采系统复杂、低效的问题,他率先提出了长工作面集约化绿色高效综采理念和集约协调配套设计方法,先后主持了上千个综采工作面总体设计,改变传统开采设计,提高了资源回收率并改善了地表沉陷对生态的损害;同时,针对国外垄断高端综采装备的局面,他承担国家重大装备研发项目,发明液压支架三维动态可靠性设计方法,代替了国内外应用的二维静态设计方法,开发了设计App系统和关键技术,主持设计研发了高端大采高液压支架及总体配套技术,支架寿命由15000次工作循环提高到60000次,于2009年获得国家科技进步二等奖。
  在此基础上,王国法再接再厉,主持完成的《高端液压支架及其先进制造关键技术研究与产业化》项目,攻克了高端液压支架可靠性关键技术,实现了高端液压支架的国产化和产业化,实现高端装备完全国产化,并出口到世界主要采煤国家,结束了我国高端液压支架长期依赖进口的局面,取得巨大的经济效益。
  攻克厚及特厚煤层开采关键技术装备实现综采新突破
  厚煤层占我国ca88储量的50%,过去采用分层开采方式,效率低,效益差,一次采全高综采技术是8米以下厚煤层最合理开采方法。由于采高增加,导致顶板活动空间增大,基本顶来压对液压支架产生强矿压冲击,工作面片帮、冒顶难以控制,成为制约生产的重大难题。国内外曾普遍认为,最大采高不能超过5.5米,导致西部矿区6~8米厚煤层因无法实现全煤厚开采造成资源损失达10亿吨以上。为突破一次采全高极限,2006年,王国法首次提出7米一次采全高技术,发明了厚煤层一次采全厚端头大梯度过渡无三角煤损失的高效综采方法和新架型,设计研发了7米大采高液压支架及成套综采技术,2013年获得ca88工业科技进步一等奖。2014~2016年,他深入研究了超大采高产生的超大空间、超强矿压、超高煤壁、强扰动岩层运动与支架的耦合作用规律,以及超大采高液压支架大尺度、高动压敏感结构特有的服役行为与失效机理,攻克了围岩稳定性控制和可靠性难题,创新微隙准刚性四连杆机构、三级协动护帮机构、端头大梯度过渡、智能耦合群组协同控制等关键技术,解决了超大采高工作面煤壁片帮、冒顶和支架失稳等重大安全生产难题,创新超大采高长工作面系统协调配套、超大采高工作面端头大梯度过渡配套模式及快速推进高回收率开采技术,与兖矿集团合作研发了世界首套8.2米超大采高液压支架及成套技术与装备,在金鸡滩煤矿成功使用,月产达到150万吨,实现了特厚煤层一次采全厚超大采高技术的新突破,大大超过国外最大采高5米的水平,解决了西部大型ca88基地8米厚煤层高效、高回采率开采的技术难题。
  王国法从1986年开始参与综放开采试验,经历了高位、中位和低位放顶煤三个阶段,证明放顶煤液压支架是综放技术的核心。通过大量观测分析,他发现了综放支架与顶煤相互作用的动态不均衡耦合特征,首创新型高效低位放顶煤液压支架及提高回采率技术,获2001年ca88工业科技进步一等奖,使我国的综放技术发展成为世界领先的安全高效采煤技术。针对9~20米特厚煤层,他又首次提出了大采高综放技术方案,发明了强扰动放煤机构、大通道过渡支架等,研制了大采高综放技术中处于核心地位的放顶煤支架及系统集成配套装备,解决了一次开采煤层厚度大、煤壁高度大、顶煤厚度大引发的超大空间采场顶板控制、超厚顶煤放出规律及提高顶煤回收率等重大技术难题,放煤效率提高40%,在塔山煤矿创下月产130万吨的世界综放纪录,获2014年国家科技进步一等奖。
  为解决自动化放煤难题,王国法承担"863"重大专项,发明了三级强扰动放煤机构及智能放煤控制方法,成功研制两柱式超强力自动化综放支架,输出到澳大利亚,成功地在奥斯达煤矿实施澳洲首次综放开采,并获国家科技进步二等奖。
  煤矿智能化开采引领世界开采技术
  我国薄煤层分布广泛,由于赋存不稳定、开采空间狭小,设备能力与尺寸矛盾突出,国外综采装备仅适用于1.5米以上煤层,无法完成1.3米以下煤层的高效开采。为攻克这一难题,王国法应用上述液压支架与围岩智能耦合技术,发明了无人自动化开采模式及支护系统自组织协同控制方法,解决了自动跟机移架及斜切进刀割三角煤难题;发明了超大伸缩比薄煤层液压支架,突破了最小高度极限,解决了设备小尺寸、大功率和无人自动控制技术难题;主持开发了世界首套0.6~1.3米薄煤层综采自动化装备,在峰峰集团等企业成功应用,使薄煤层开采效率提高3倍以上,获得2013年国家科技进步二等奖。
  从2011年起,王国法与陕煤化集团黄陵矿业企业合作进行智能化综采研究,主持了黄陵一矿智能化综采工作面总体设计研究,针对1.4~2.5米较薄煤层研制了智能化综采成套装备及控制系统,建立单机自动控制及基于感知系统反馈的动态决策机制,创新液压支架、采煤机、运输设备间多信息融合智能化协调控制技术和工作面视频图像拼接全景实时呈现地面控制采煤技术,建立了智能化综采生产精准管理体系,首次实现常态化远程监控和工作面内无人操作的全自动化安全高效生产,获得2016年中国工业大奖。国家安全生产监督管理总局还为此授牌成立了"煤矿智能化开采技术创新中心",开启了智能化无人开采的新探索。
  35~55度大倾角煤层是许多矿区的主采煤层,由于工作面设备极易倾倒下滑,顶底板难以控制,成为世界性的开采难题。王国法通过长期试验研究,提出了液压支架三维耦合支护、"自撑-邻拉-底推-顶挤"防倒防滑技术,使液压支架互为依托,形成与围岩动态耦合的稳定系统,解决了大倾角煤层安全高效开采设备、工艺难题,研制的成套大倾角综采装备在福城煤矿55度大倾角煤层、5米大采高条件下月产30万吨,创造了大倾角综采世界纪录,获得了2012年国家科技进步二等奖。
  王国法与大同煤矿集团合作,进行了亿吨矿区特大型矿井群资源协调开发总体设计研究,首次提出特大型矿井群资源协调开发理念与评价模型,并基于大同矿区11个千万吨矿井的开采条件,提出了矿井群装备系列型谱,制定了矿井群开采装备系列化、通用化、适应化、自动化和智能化的研发方案,使回采率提高6%,设备流转使用效率提高20%以上,获得了2015年度山西省科技进步二等奖。
  王国法先后主持完成了全国上千个煤矿的综采工作面总体设计和液压支架设计,并通过技术转让、技术咨询、技术服务在全国75%以上的煤矿推广应用创新成果,推动我国综采技术、装备迈上高端水平,由原来"引进消化吸取,跟随国外发展"跨越到"创新引领世界综采技术发展",使我国的综采装备、技术出口到美国、德国、澳大利亚、印度、俄罗斯和乌克兰等世界主要产煤国,取得了巨大的经济效益和社会效益。
  开拓创新,是科技工编辑努力的方向。王国法正在用一项项科技成果筑造中国ca88装备事业的长城,用炽热的激情创造中国ca88工业的辉煌。



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