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【优秀青年校友】方俊:一心“钻”研,做煤矿地质保障的安全员
发布日期:2022-07-22   浏览次数:

方俊,1985年生,湖北谷城人,博士,副研究员,2004年9月考入中国地质大学(武汉)工程学院地质工程实验班,2008年保送工程学院地质工程专业研究生,师从鄢泰宁教授、石智军研究员。2011年毕业后,进入中煤科工集团西安研究院从事煤矿区钻探技术装备研发工作,现任钻探技术与装备研发中心钻探工艺研发部副主任,曾获第十届陕西省地质学会中青年探矿科技奖、中煤科工集团西安研究院科技创新先进个人、先进工作者、优秀党员等荣誉称号,先后获得省部级一等奖4项、二等奖4项、三等4项,中国煤炭科工集团一等奖2项、二等奖2项,中国专利奖优秀奖1项。


初入煤矿,领悟责任与担当


第一次煤矿下井对方俊来说非常突然。2010年5月,在西安接受联合培养面试时,正赶上西安研究院在铜川开展定向钻现场试验。为尽早了解煤矿一线的工作环境,在钻探技术与装备研发中心领导安排下,当天下午方俊一行就来到了位于大山深处的陈家山煤矿,在简短的入井安全教育、更换专用工作服、领矿灯、自救器、定位卡等一系列繁琐流程后,坐上一个小火车钻进了大山内部,沿着漆黑的平硐行驶半个多小时后,又沿着纵横起伏的巷道步行了近半个小时,终于到达了试验钻场,厚厚的煤层、狭窄的空间、黑脸的工人……对这一切既感到新奇,更感到紧张和压抑。带他们下井的张博士一边介绍各设备情况,一边告诉他们这次试验的意义。“煤炭是我国的主体能源,但其开采却面临着种种灾害风险,我们从事的钻探工作,就是要提前利用钻孔查明和消除各种致灾地质隐患,保障煤矿安全高效开采。这次试验的目的就是利用西安研究院最新开发的定向钻进技术装备对煤层中的爆炸性气体进行精准预抽,从根本上避免瓦斯事故的发生。”第一次短暂接触,就在方俊脑海中留下了深深烙印。


没过多久,与煤矿深入接触的机会就来了。2010年正值“十一五”国家科技重大专项的收官年,中心定于8月开始在山西晋城寺河矿进行一次定向钻进试验,力争实现千米钻孔突破。刚进入西安研究院联合培养的方俊主动请缨参加,从跟班学习到单独带班,连续三个多月奋战,成功创造了煤矿井下定向钻孔1059m的国内深度纪录。但令他更为印象深刻的是终孔前发生的严重孔内卡钻事故,虽然最终成功处理出来,但是定向钻进只适用于中硬完整煤层的现实情况却让他一直耿耿于怀。


自此,方俊真正了解了自己所要从事的工作及其对煤矿安全的重要意义,并将研究方向对准了煤矿井下定向钻进技术。


勇于创新,全域联动抽瓦斯


“瓦斯灾害”是煤矿安全的“第一杀手”。“十一五”期间,西安研究院成功将我国煤矿井下定向钻孔施工能力提升至千米以上。但随着我国煤炭资源开发向西部和深部转移,大型现代化矿井越来越多,其工作面走向长度往往大于2000m,对瓦斯抽采钻孔的成孔深度提出了更高要求。刚正式入职的方俊被委以重任,作为“十二五”国家科技重大专项课题“中硬煤层大功率定向钻进技术与装备”的下设任务长,参与研制了我国首台套煤矿井下大功率定向钻进装备,开发了双动力驱动复合定向钻进技术,2014年在山西晋城寺河矿创造了当时煤矿井下定向钻孔深度1881m的世界纪录,全面超越国外产品,让方俊深刻体会到了科技创新的价值。


以往的定向钻孔主要用于瓦斯预抽,但矿井生产表明,高瓦斯矿井预抽合格后,甚至低瓦斯矿井,在煤层开采时,受采动卸压影响仍会涌出巨量瓦斯,带来上隅角瓦斯超限的巨大隐患,严重制约矿井采煤速度。为此,西安研究院提出利用顶板高位定向钻孔抽采治理采动卸压瓦斯的方法,作为国家科技重大专项“晋城矿区井下高位钻孔及区域递进式顺煤层钻孔工艺技术研究”任务长、中国煤炭科工集团重点项目“工作面采动瓦斯抽采顶板定向钻孔钻进技术与配套装备”技术骨干,方俊参与开发了正向多级扩孔、多动力一次扩孔等顶板岩层大直径定向成孔技术,研制了专用的定向钻具和扩孔钻具,建设了晋城寺河矿顶板高位定向钻孔施工示范工程,创造了当时顶板高位定向钻孔深度1026m的纪录,为“以孔代巷”采动卸压瓦斯抽采治理提供了技术保障,相关成果在山西、安徽、河南、贵州等地区实现了规模化推广应用。


经鉴定,“煤矿井下大功率定向钻进技术与装备”“复杂顶板岩层大直径高位定向钻孔成孔技术与配套机具”“煤矿区煤层气四区联动全域协调开发关键技术与装备”等成果均达到国际领先水平。方俊个人先后荣获省部级一等奖2项、二等奖2项、三等奖3项,中国煤炭科工集团一等奖1项、二等奖1项。


方俊在煤矿井下进行定向钻进现场试验


主动开拓,超前区域防水患


水害是我国煤矿五种主要自然灾害之一,地质异常体是各类矿井灾害事故的重要隐蔽致灾因素。既然定向钻可以用来治理瓦斯,那么是否可以用来防治水害和探查地质异常体呢?


面对煤矿水害和地质异常体超前、区域、精准防治的矿井需要,西安研究院在国内外率先将定向钻进技术应用于煤矿井下水害防治领域,作为河南能源焦煤公司项目“工作面煤层底板超前注浆加固定向钻进技术研究”、陕西省科技统筹创新工程计划项目“煤矿井下隐蔽致灾地质因素探查定向钻进技术”和国家重点研发计划任务“井下硬岩层高水压顶水定向钻进装备研发”等项目技术骨干,方俊参与开发了煤矿井下防治水定向孔设计、施工、注浆、效果检验成套工艺技术,建立了煤矿井下水平定向钻孔注浆加固/改造、含水层水体疏放、老空水精确中靶探放等超前区域水害防治体系和断层、陷落柱、老空区等隐蔽致灾因素精确探查体系,并在赵固一矿完成了我国首个煤矿井下定向钻孔超前区域水害防治工程实践,取得了定向钻进技术在水害防治和隐蔽致灾因素探查领域应用的突破,推进矿井防治水工作由局部治理向区域治理的转变,相关成果在陕西、内蒙、宁夏等地区实现了规模化推广应用。


经鉴定,“煤矿井下防治水定向钻进及配套注浆技术开发”“煤矿井下水害防治与地质异常体探查定向钻进技术研究”等成果达到国际领先水平。方俊个人先后获得省部级一等奖1项、二等奖1项、三等奖1项,中国煤炭科工集团一等奖1项。


方俊在实验室进行钻探新机具测试


迎难而上,勇啃软煤硬骨头


高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井在我国分布广泛,其中约60%的开采煤层属于碎软、低渗煤层。碎软煤层具有地质构造发育、煤体结构破碎、强度低、瓦斯含量高、压力大等特点,其顺层瓦斯抽采钻孔施工一直是困绕我国坑道钻探技术发展的瓶颈。


大量实践表明,碎软煤层钻进时不宜采用清水,气体钻进成孔效果好,但轨迹不可控;液动随钻测量定向钻进可精确测控钻孔轨迹,但碎软煤层中无法成孔。面对碎软煤层瓦斯高效精准抽采治理的矿井需求,作为西安研究院重点项目“井下碎软煤层电磁波随钻测量空气复合定向技术研究”项目长、陕西省重点研发计划项目“煤矿井下软硬复合煤层无线随钻测量定向钻进技术与装备”和中国煤炭科工集团重点项目“碎软煤层空气螺杆马达定向钻进技术与配套机具研究”副项目长,方俊参与研发了小直径长寿命空气螺杆马达、压风监控系统、耐高温抗强振动随钻测量系统、孔口除尘器等装备,开发了气动定向钻进技术,2018年在贵州青龙煤矿创造了当时406m的孔深纪录,300m以上定向孔成孔率达到75%,破解了定向钻进技术在碎软煤层中的应用瓶颈,推动碎软煤层区域递进式抽采模式从梦想走进现实。


经鉴定,“煤矿井下碎软煤层气动定向钻进技术与装备”“贵州突出矿井瓦斯区域高效精准治理关键技术与工程示范”等成果整体达到国际先进水平,气动定向钻进技术达到国际领先水平。方俊个人先后荣获省部级一等奖1项、二等奖1项,中国煤炭科工集团二等奖1项,中国专利奖优秀奖1项。


方俊在全国煤炭安全高效绿色开采地质保障技术研讨会上作专题报道


砥砺奋进,地质保障谱新篇


十二年来,面向国家能源安全稳定供给的重大需求,方俊始终坚守在矿井生产第一线,足迹几乎走遍了我国主要产煤矿区,将定向钻进从中硬完整煤层拓展到复杂破碎煤岩层,从瓦斯抽采拓展到水害防治,见证了“西安钻”从优秀走向卓越,也更坚定他致力科技进步保障煤矿安全的决心。


“且看梅花吐寒蕊,定知功成不畏难”,面对未来的困难和挑战,方俊坚信只要以科技创新为武器,定能实现煤炭的安全、高效、绿色、智能开采。




方俊获得的部分科技奖励证书



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