2020年07月15日 星期三
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扎根煤礦取真經

——記國家科技進步二等獎獲得者中國礦業大學(北京)應急管理與安全工程學院教授聶百勝

2020-5-12 7:31:11 來源:中國礦業報 作者:李靜

今年初以來,新冠肺炎疫情在全球多地爆發,這讓中國礦業大學(北京)應急管理與安全工程學院的教授聶百勝隨時繃緊了心弦。

大年初三,他就給兩個博士生安排了與疫情相關的研究任務。他要求,一名博士生要依據不同地區不同的土地面積、人口密度、發病數據等信息指標建立風險模型,對新冠肺炎疫情的傳播進行科學風險評估;另一名博士生則依照粉塵、噴霧實驗模擬新冠病毒的空氣飛沫傳播,分析在不同環境條件下,不同年齡、性別、體質的人噴射出的顆粒在空氣中的分布、力度、運動軌跡等傳播狀態,研究不同口罩的防護等級和防護距離。

聶百勝

針對一名應屆碩士生的畢業論文,他也提出了增加實證分析新冠病毒信息傳播方式的內容的建議,完善對事故信息傳播理論及應用的研究。聶百勝還就應急響應的制度保障和管理方法進行了深入思考。這既能為一線疫情防控貢獻智慧力量,也與他們面向實際控制甚至消除安全風險的日?茖W研究和技術攻關一脈相承。

“安全風險”就像戴在頭上的“緊箍咒”。在日常工作中,聶百勝教授時刻緊繃安全弦,他扎根煤礦,長期奮戰在礦山安全、瓦斯災害防治的教學與科研一線,并取得了一系列創新性成果。

深入現場解決工程難題

一次,在陽泉煤礦調研瓦斯治理,聶百勝正在礦井尾巷里觀察瓦斯抽放孔,突然一塊大石頭從天而降,砸在他身后。雖說是有驚無險,但這件事對他的觸動很大。在以后的工作中,他會時刻提醒自己,做工程項目時一定要注意現場的復雜性,考慮到各種風險,尤其要顧及每天下井的工人,不斷反思自己的技術服務和裝備研發究竟能在多大程度上給他們帶來技術上的進步、操作上的便捷、效率上的提升以及安全上的保障。

自從進入煤礦安全技術領域,下井對聶百勝來說是家常便飯,年輕時,一年中常常有六七個月都是在礦上度過的。那時候,他與現場的工程技術人員打成一片,天天一起下井、一起做科研、一起寫報告,從這些同甘共苦過的兄弟身上,他更深切地體會到深入采礦一線對解決工程實踐問題的重要意義。

如今承擔了許多管理工作,聶百勝已經不能像當初那樣頻繁下井,但那些年積累的經驗使他受益匪淺。他會經常鼓勵年輕人要多了解現場,這樣才能為他們未來的科研工作奠定堅實的基礎。他說:“發論文不是目的,解決現場工程實際的難題才是科研的根本目標和初心。”

投身科研收獲學術成果

科研的主要動力來源于濃厚的興趣,對未知的好奇和對解決問題的執著是聶百勝在科研攻關之路上取得勝利的關鍵。

管道中爆炸火焰的傳播速度,對抑爆裝置安放有重要的指導作用,在研究中,聶百勝采用通過高速攝影觀察火焰鋒面的方法,但由于實驗設備視窗面積有限,在無法觀察到火焰鋒面時如何計算火焰傳播速度成為研究進度的阻礙。研究團隊遲遲沒有進展,聶百勝決定自己來完成。

工作中的聶百勝(中)

處理完一天的工作,他靜下心來獨自在辦公室用相關系數法在編程軟件上計算相鄰兩幅圖的變化,找到突破口后,用循環計算的方式計算海量圖像。原以為會很快收工,但在計算中聶百勝卻發現一部分數據與預想結果不一致,于是他又鉆進了那成千上萬張圖像中,仔細查找火焰的變化規律,思考是什么原因導致了這樣的情況。終于,一部分逆行狀態的火焰躍入了眼簾,對照異常數據恰好與其時間相吻合,欣喜之余,他重新計算了數據。再抬眼,已是凌晨四點了,聶百勝索性和衣躺在沙發上,湊合到天亮。熬夜對聶百勝來說已經習以為常,一旦鉆到一個問題里,不論多晚,他都會抽絲剝繭般弄明白才肯罷休。

他作為第二完成人和北京理工大學、中煤科工集團重慶研究院等單位聯合承擔了國家科技支撐計劃、國家自然科學基金“易燃易爆危險物質爆炸防控關鍵技術與裝備”項目。在項目中,聶百勝進行了大量實驗,深入研究了瓦斯煤塵爆炸的引爆火源特征,辨識火焰的強度幅度等能量信息譜,提出了爆炸火焰表面分形維數的計算方法,利用圖像處理方法計算瓦斯爆炸火焰傳播速度場和溫度場,揭示了瓦斯爆炸火焰的微觀結構。同時,他還針對爆炸的傳播規律和致災效應,研究了泡沫陶瓷等多孔材料對易燃易爆介質爆炸的抑爆、阻隔爆特性,發明了多次和連續爆炸阻隔爆的技術方法,從理論、技術和裝備等多方面突破了爆炸全流程中許多尚未解決的問題。

這些年,聶百勝圍繞著“煤礦煤巖瓦斯動力災害預防理論與技術”這一主線,遵循著從理論研究到技術服務,再到裝備研發的道路探索。理論是基礎,沒有理論支撐,技術開發是無源之水、無本之木,而技術服務要立足于現實,難以做到廣泛覆蓋,因此,聶百勝認為要將技術轉化為裝備,廣泛應用在成百上千座礦井中,更好地發展生產力。

他利用小角X射線等方法測試分析獲得了煤的納米孔隙結構特征,揭示了煤吸附瓦斯的本質機理和瓦斯擴散微觀機理,建立了定量估算煤體瓦斯吸附力理論模型,提出了瓦斯在煤體中解吸、擴散和滲流的三級運移模型;首次構建了能夠模擬工程地層和開采應力條件的突出相似模擬試驗裝置,揭示了突出能量演化過程,提出了突出發生的微觀作用假說。同時,基于力電耦合模型建立了煤與瓦斯突出、沖擊礦壓等煤巖動力災害的三級預警準則以及煤巖破壞電磁輻射預警理論及技術體系,開發了脈動高壓注水防治煤巖動力災害的技術和裝備。這些創新先后榮獲國家科技進步二等獎兩項,協會一二等獎8項,以及國家“萬人計劃”科技創新領軍人才、中國青年科技獎、教育部新世紀優秀人才、北京市科技新星、霍英東青年教師基金、孫越崎青年科技獎、全國煤炭教育先進個人等榮譽。

放眼未來開拓發展方向

2018年12月,中國礦業大學(北京)圍繞礦山安全生產、災害預防、事故應急處置與救援等方面,成立了應急管理與安全工程學院,在原有防火、防瓦斯、防塵等煤礦安全基礎上逐漸擴大研究領域,設立了應急與安全管理、火災與消防工程、工業安全與職業危害和城市公共安全四個研究所開展學術研究和教學。聶百勝擔任學院副院長,同時在城市公共安全研究所供職。他們在傳統的水災、火災、城市地下管網等的安全風險評估、預警和防治方面不斷突破,結合大數據建立“智慧大腦工程”,開發APP,精準保障園區、企業安全;利用直升機、機器人等新技術發展“天地一體化”對事故進行應急立體監測,科學評估災害信息,選擇時機和應對方式,避免造成救援二次傷害。學科緊緊圍繞雙一流建設,逐步與國際接軌,從先進邁入領先行列。

在聶百勝一直從事的煤炭安全領域,多年來,煤炭的宏觀、細觀、微觀理論研究都有長足的進步,受技術手段限制,微觀領域還有許多未知等待被發現,他就把未來的理論研究方向重點集中在災害發生的微觀機理上?蒲谐晒胍脐惓鲂,總要獨辟蹊徑探尋新方向。技術方面,聶百勝也有許多新思路。

以前,他主要研究井下煤塵爆炸的要素特征以及如何防爆抑爆,重心停留在防災減災上,F在,他開始思考煤塵爆炸能否直接原位發電,充分利用爆炸產生的能量,變災害為動力。這將極大降低煤炭開采的工作量,減少運輸成本,實現零排放,還原綠色礦山。低濃度瓦斯利用也是他研究的重要課題。目前,我國每年大約要排放300億立方米的低濃度瓦斯,而它所產生的溫室效應是二氧化碳的24倍,因此,低濃度瓦斯利用對節能減排意義重大。為降低安全風險,他還在進行電爆破技術研究。這些方向都有著廣闊的學術前景和應用價值,聶百勝希望這些研究能為我國的生產安全、綠色發展增添助力。

春風化雨耕耘桃李滿園

當年為學,尊師的諄諄教誨言猶在耳;而今為師,聶百勝也在為自己的學生講述自己的的體悟。老師與學生的交流,最初可能只源于一個知識點,隨著接觸越來越多,思維方式會在潛移默化中改變,最終也是最重要的影響則是人生觀。聶百勝常對學生們說:“不怕你們在上學這三年內埋怨我,就怕你們在畢業后埋怨我。”

每個月,聶百勝都要組織學生們召開一到兩次討論會,解決當前面臨的問題,推動下一步的研究。他總是提醒學生們要有戰略眼光,結合國家需求思考問題,更宏觀、更全面地把握方向;同時,做科研也要接地氣,帶著工程問題有目標地研究,做到理論與實踐相結合,還要快速適應社會發展,持續學習,不斷跟進,借鑒新理論、新技術,在學科交叉中獲得新思路,維持創新能動力。他相信,“心有多大,舞臺就有多大”,只要能突破自己的思維局限,未來的路無限廣闊。

在學業方面,聶百勝是一位嚴師;在生活中,他是一位慈父。發現有郁郁寡歡的學生,他始終密切關注,私下與學生聊天幫他排解郁悶,戰勝困難;也有學生突然遭遇家庭變故,聶百勝聯合幾位老師湊錢支援學生,引導他正確應對,走出人生低谷,學生多年后對老師的關懷仍念念不忘。聶百勝在學校里把學生當作孩子一樣呵護,但他也不忘叮囑學生要成長為社會人,能夠自己獨當一面,承擔起保護自己、服務社會的責任。

“蠶絲吐盡春未老,燭淚成灰秋更稠,春播桃李三千圃,秋來碩果滿神州。”聶百勝辦公室的墻上掛著這樣一幅書法,筆觸略顯稚嫩,卻擋不住字里行間的真誠。這是聶百勝的女兒送給父親的生日禮物。懷揣著孩子的敬意,聶百勝將會繼續在為師為學的道路上勤勤懇懇,在科技攻關的征途上勇挑重擔!

網站編輯:宮莉

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