从现场到创新的跨越——中国工程院院士潘一山的学问之道与科技实践

问题——井下动力灾害频发,成为煤矿安全的世界性难题。

冲击地压作为煤矿巷道或工作面周边煤岩体弹性能瞬时释放引发的动力灾害,往往破坏强、波及广、危害大,既直接威胁矿工生命安全,也对能源安全与稳定供给构成长期挑战。

进入上世纪80年代中后期,随着我国煤矿开采强度与深度不断提升,冲击地压风险开始显著抬升,部分矿区事故多发,治理难度持续加大。

原因——“条件差异”叠加“机理复杂”,单纯照搬难以奏效。

一方面,我国煤矿地质构造、开采方式、巷道布置以及应力环境与国外矿井存在显著差别,引进的防治技术在本土条件下往往出现适配不足、效果不稳定等问题。

另一方面,深部开采带来的高地应力、强扰动与大能量释放,使得远场能量控制更为困难;冲击过程中支护结构与围岩的动态耦合作用规律一度不清,传统支护方式难以承受强动载、高速度、大能量的冲击作用,造成“认识—技术—管理”多个环节同时承压。

影响——从个体伤亡到行业治理,风险外溢效应明显。

冲击地压事故不仅可能造成巷道大范围破坏、设备损毁与人员伤亡,还会引发停产整顿、运输受阻和成本上升,进而影响企业安全生产秩序与区域能源供应稳定。

更深层的影响在于:若缺乏统一的技术规范、风险分级与监管依据,基层治理容易出现标准不一、管理漏洞与执行偏差,技术进步也难以形成可复制、可推广的系统能力。

对策——把研究带到现场,把成果落到工程,把规范建成体系。

潘一山回忆,早年在学习与科研阶段受到“力学要为生产服务”的理念影响,逐步形成“从现场问题出发”的研究取向。

1991年河北唐山矿区发生冲击地压事故后,科研团队第一时间下井观测破坏特征,围绕破坏规律与稳定性问题开展分析,提出冲击地压与巷道煤岩变形系统失稳相关的认识,并在此基础上持续迭代研究。

2001年北京木城涧煤矿事故中,现场调查发现不同巷道破坏程度存在差异,启发团队思考支护在冲击过程中的能量耗散作用,进而研发吸能防冲液压支架等装置,让冲击能量在破坏过程中被有效吸收,增强支护体系的抗冲击能力。

与此同时,针对行业内存在的认识偏差、管理薄弱与法规滞后等问题,组织编制《防治煤矿冲击地压细则》等规范性文件,推动技术整合与标准化应用,为监管监察提供更清晰的执法依据,也促进防治知识在一线普及。

前景——从“论文写在现场”走向“治理能力现代化”,需要更系统的创新生态。

随着深部资源开发持续推进,冲击地压等动力灾害仍将长期存在,单点技术突破难以完全覆盖复杂工况。

下一步的关键,在于以真实场景牵引创新:一是强化风险监测预警与工程验证,推动多源数据、现场试验与理论模型相互闭环,提高可预测性与可控性;二是完善标准体系与责任链条,推动风险分级管控和隐患排查治理制度化;三是以产学研用协同为抓手,把科研机构的机理研究、企业的工程经验与监管部门的制度供给有效衔接。

潘一山还提出,将“应用”拆解为“场景与问题”,强调问题来自社会现实而非纸上推演,并在高校人才培养中倡导师生走出校园、走进社会、走上前沿,以面向国家需求和区域振兴的真实问题促进务实创新。

可以预期,面向安全生产的科研范式将更加重视现场数据、工程可行性与制度配套,推动防灾减灾从经验治理走向科学治理、系统治理。

从矿井巷道到大学讲堂,潘一山院士的科研人生印证了一个真理:真正的创新往往诞生在理论与现实的碰撞处。

当更多研究者放下"纸面计算"的惯性,主动走入工厂车间、田间地头、生产一线,中国科研必将涌现更多"顶天立地"的成果。

这种扎根中国大地做学问的精神,既是破解"卡脖子"难题的密钥,更是建设教育强国、科技强国的根基所在。