文 / 本刊記者 李曼

盛夏時節,橘子洲頭夏意正濃,長沙的天氣好似它歡迎八方來客的熱情一般火辣無比。6月26日,第二十四屆中國科協年會在湘江畔拉開帷幕,中國科學院院士何滿潮準時來到開幕式現場。白襯衫、西裝褲,像其他嘉賓一樣,他身著參會的標準服飾入列,認真聆聽著大會報告。
這是他的第五次科協年會之旅。不僅如此,這一次,他還肩負一項重要的任務。今天下午,他需要主持一項重要的會議——國家級戰略性創新平臺建設高層論壇。此次會議由他帶領的中國巖石力學與工程學會牽頭承辦,圍繞“強化國家戰略科技力量,引領創新平臺發展格局”這一主題,以國家重大工程戰略性需求為導向,針對國家級戰略性創新平臺發展瓶頸等問題,集思廣益、大膽創新。這是推進國家創新體系優化組合的一次重要會議,對解決重大科技創新難題意義非凡,何滿潮打起了十二分精神。
加上這一次,何滿潮一共參加了五次中國科協年會。一路走來,他從一名年輕人,成長為一名學科帶頭人,每一次都有不同的身份與任務。其中,三次難忘的參會經歷,讓他深深體會到自己作為一名科技工作者所肩負的使命。
1999年,中國科協在浙江省杭州市召開首屆學術年會,何滿潮作為國家杰出青年科學基金資助獲得者前來參會。這是他第一次參加科協年會,令他印象最深刻的是時任中國科協主席的周光召將十幾位優秀的青年召集在一起,進行了一次小規模的青年科技工作者座談會。“當時,周光召主席給我們這波年輕人提出了很多的教導與建議,尤其是針對這一代年輕人應該如何克服自己的短板問題,激勵青年極大發揮自身的長處,為國家的科技發展貢獻力量。一番推心置腹的談話讓我和一眾參會的青年代表們備受鼓舞。”何滿潮如是說。
第二次,是在哈爾濱,一場以科技助力新時代東北全面振興的盛會。2019年6月30日,由中國科協、黑龍江省人民政府共同主辦的第二十一屆中國科協年會系列活動——“技術經濟深度融合高峰論壇及東北振興項目推介活動”在哈爾濱市舉行。這一次,中國科學院院士何滿潮作為中國巖石力學與工程學會理事長,以特約嘉賓的身份參加論壇并作報告。他以《高科技幫扶煤炭產業,助力新時代東北振興》為題,介紹了當時煤礦行業的一項新興技術“110工法”,與參會代表深入交流煤炭產業前沿熱點,探討新時代東北地區振興發展路徑。
“110工法”是何滿潮帶領團隊提出的技術工法,在此之前,黑龍江龍煤礦業控股集團有限責任公司已經開始實施“110工法”,使礦井采出率達到了65%,比全國平均礦井采出率的不到50%高出了15%以上,不僅有效保障了煤炭工人們的作業安全,還對黑龍江地區的經濟建設做出了巨大貢獻。得知龍煤集團應用新技術的成功實踐,何滿潮滿心歡喜,他告訴記者:“高科技的步伐不會停止,技術會一代比一代好,未來可能還會推行第四代技術‘N00工法’,持續不斷給東北注入科技的力量,助力東北實現科技振興。科協年會是一個很好的窗口,更多的企業關注到了這項技術,科協組織的作用功不可沒。后來,我也多次來到東北調研并推廣技術,幫助許多老牌煤炭企業扭虧為盈。”四個月后,何滿潮再次來到黑龍江參加由中國科協指導的“第二屆高科技精準幫扶(東北)現場會”,延續科協年會論壇的作用,繼續推廣技術,讓更多煤炭企業從中獲益。
深入東北地區,大力推廣“110工法”,這是令何滿潮記憶猶新的第二次參會經歷。
而第三次,就是今天他身在其中的這一次。
何滿潮致力于推廣的“110工法”究竟有什么作用?
說到“110工法”,需要將時間拉回到20年前。21世紀初,我國的經濟發展迅速,其背后的最大的動力就是能源,而煤炭資源占比超過七成。我國的煤炭資源儲量豐富,但當時在國際上的煤炭開采技術與安全保障技術是相對落后的,煤炭事故頻發。不僅如此,我國煤炭的開采量與利用率也極低,煤礦的平均采出率不到50%,產煤量幾乎與浪費量相等,存在著嚴重的資源浪費現象。
一直到現在,我國煤礦應用最廣泛的是1706年起源于英國的“121”采煤體系,即開采1個工作面、配套2條巷道、留設1個煤柱。在采煤的過程中需要提前掘進巷道,留設許多煤柱,導致很多煤炭資源無法開采出來,采礦之后形成的巨大礦壓容易坍塌壓毀巷道,引起地表的沉陷,甚至威脅采礦工人的生命安全。
面對采礦所面臨的一系列難題,何滿潮帶領團隊開創性地提出了“110工法”“N00工法”,從根本解決了煤炭開采安全與資源利用問題,被譽為我國的“第三次礦業技術革命”。
在開采煤礦的過程中,一改“121”采煤方式,不需要掘進兩個巷道,只需要打一個巷道,這就是“110工法”,1個工作面、1條巷道、0個煤柱。實際上,另一個通道依舊存在,但是這個通道利用采礦的壓力自動成巷。在以往的采煤技術里,是利用煤柱去抵抗壓力,而“110工法”是借力打力,利用礦壓形成另一條巷道。這是一項顛覆性的技術工藝,也是“110工法”的訣竅所在。
借力打力,聽上去很巧妙,但需要克服一項巨大的設計難題——材料,一種可以抵抗巨大礦壓的“耐造”鋼筋材料。以往的鋼筋在大變形之后,都會拉伸變細最終斷裂導致坍塌的發生。針對這一難題,何滿潮帶領團隊不斷尋找合適的新材料。經過十六年的不懈探索,終于研發出了一種新型材料,他們將兩種材料混合在一起形成了一種特殊的結構,叫做NPR結構。應用此種結構制作的鋼筋材料受力拉伸后會變粗,也就避免了受力斷裂的風險,解決了兩百多年來傳統開采方法的缺陷。隨后,何滿潮團隊將此材料做成了可以對外推廣的產品,進而推進了“110工法”“N00工法”。2019年,NPR材料專利榮獲中國專利金獎。

2012年5月,何滿潮(右一)在吉林營城煤礦井下工作面進行現場調研。
說到這里,何滿潮總結出他的觀點:“這就是我所說的一代材料會帶來一代技術,一代技術會帶來一代工程革命。在論壇的主旨報告上我也會講到這個內容。材料革命的標志是消滅頸縮,工程破壞特性呼喚材料革命;材料革命必然會引起工程革命,同時,材料革命和工程革命是國家級戰略性創新平臺的兩大使命。”
我國的煤礦下面有350萬職工,每天要在極其惡劣的環境下工作。何滿潮最大的心愿就是將他們解放出來,所以他提出未來巷道支護的發展方向就是完全自動成巷,也就是“N00工法”。“N00工法”的設想是開采一大片煤田的過程中,有N個工作面,0個巷道,完全利用壓力形成巷道。當前,何滿潮已經帶領團隊完成2G版“N00”裝備,3G版正在礦井做試驗,未來還將有4G版、5G版,形成無人礦井開采,那將是煤炭系統發展最好的時代。
科技是國家強盛之基,創新是民族進步之魂。當今世界面臨百年未有之大變局,還在全球肆虐的世紀疫情,兩者交織在一起為我國的科技創新工作提出新的挑戰,尤其是原始創新工作。
無論是正在推廣的“110工法”,還是正在研發的“N00工法”,都離不開基礎研究,何滿潮對此深有體會。“加強基礎研究,加強在無人區領域搞研究,這是一件十分艱難的事情,因此,建設國家級戰略性創新平臺顯得尤為重要。這次的論壇就像一只‘沖鋒號’,不能只是空喊口號,它要實實在在地滲透到大會以后分分秒秒,動員千千萬萬名科技工作者奮斗其中。”
本次論壇匯聚了33位院士,10家國家重大工程建設承擔單位、13家國家重點實驗室、10家中國科協黨建示范工作聯合體代表等153人,同步線上直播,共計50925人次觀看視頻直播、圖文直播。與會專家就構建國家重大科技基礎設施平臺、國家重點實驗室、國家科技創新基地等國家級戰略性創新平臺進行廣泛交流,探討重大科技創新項目和區域性科技創新工程相互促進、深度融合的發展路徑。當天,專家們通過交流形成論壇倡議:組建巖石力學國家實驗室,形成巖石力學與工程領域的國家戰略科技力量,創新體制機制,促進融合發展,在事關國家安全和經濟發展全局的國家重大工程建設中發揮重要的支撐和引領作用。

論壇上,何滿潮代表中國巖石力學與工程學會正式發布三項重要信息。一是“科創中國”巖石力學與重大工程——國家重點實驗室科技創新聯合體,聯合體形成了巖石力學與工程領域的國家戰略科技力量,將在事關國家安全和經濟社會發展安全的國家重大工程建設中發揮重要支撐和引領作用;二是“巖土力學與工程地質領域高質量科技期刊分級目錄”,其能夠建立我國在巖土力學工程地質領域的期刊評價標準,全面科學、客觀地反映我國巖土力學和工程地質領域期刊建設水平,助力世界一流期刊建設;三是“面向地震預測的跨斷層測量”國際對比研究計劃。此項計劃遵循“四統一”的原則,即統一的測量內容、統一的測量方法、統一的測量標準和統一的測量裝備,可以對全球主要地震帶活動性斷層開展跨斷層牛頓力等變量的監測。
何滿潮介紹道:“該國際對比研究計劃經過了國際地質災害與減災協會10個國家56名專家的嚴格論證,通過大數據共享和全球若干地區的對比研究,能夠揭示板塊運動破壞的科學規律,形成地震短臨預報方法論,提高國際地震預測技術水平。”
國家級戰略性創新平臺是匯集科技力量,促進協同創新,建設高端智庫和錘煉關鍵策源的重要陣地。以論壇作為號角,帶領中國巖石力學與工程學會兩萬七千名科技工作者勇攀科技高峰,是本次大會賦予論壇的任務,也是何滿潮的使命。