问题——冲击地压作为煤矿井下典型动力灾害之一,具有突发性强、破坏力大、难预警、易造成群死群伤等特点,长期制约煤矿安全生产水平提升,也是困扰国际矿业界的共性难题。
随着我国煤炭资源开采向深部推进,地应力增大、扰动更强、能量积累与释放更剧烈,冲击地压的风险呈现增多趋势,给人员生命安全、矿井连续生产乃至能源安全带来现实压力。
早期试图直接套用国外防治技术的实践也表明,受地质条件、开采方式和巷道结构差异影响,简单移植往往难以达到预期效果,必须立足本国矿山场景进行再认识、再设计。
原因——冲击地压之所以难治,既有自然条件与工程条件叠加的客观复杂性,也有认识与治理体系方面的短板。
一方面,深部开采条件下围岩结构、应力场演化与采动扰动相互作用更为强烈,远场大能量释放的控制难度加大,巷道支护与围岩在冲击过程中的耦合规律不清晰,传统支护体系难以适应强动载、高速度、大能量的动力作用。
另一方面,在一些矿区还存在对灾害机理理解不足、风险识别与管控不到位、制度标准更新滞后、现场管理与技术措施脱节等问题,导致“知道危险却难以精准防控”“有装备却缺少适配”的矛盾突出。
影响——冲击地压带来的影响不仅体现在单次事故的人员伤亡和财产损失,更会引发停产整顿、产能波动、供应链扰动等连锁反应,进而推高安全成本与治理成本。
在行业层面,若缺乏可复制、可执行的技术与监管依据,矿井之间能力差异会被放大,形成“经验依赖型安全”的风险;在技术层面,若研究长期停留在理论推演而缺少现场验证,成果难以转化为可落地的工程措施,也难以形成面向复杂场景的系统解决方案。
因此,推动机理研究、工程装备、管理制度协同发力,成为提升治理效能的关键。
对策——解决这一世界性难题的突破口在现场、在问题本身。
长期实践显示,重大矿山灾害研究不能只停留在实验室或纸面推导,而要在事故发生的第一时间进入现场,以可重复的观测数据还原破坏过程,抓住关键变量,建立与场景相匹配的力学模型与判据。
在典型事故现场的跟踪研究中,科研人员通过对受损巷道的规律性观测与系统推演,提出冲击地压发生与巷道煤岩变形系统稳定性失衡密切相关的认识,并进一步推导形成可用于解释与计算的理论表达。
与此同时,针对“强冲击—支护失效”的突出矛盾,从现场差异化破坏现象中找到工程启示:同一矿井内受损程度不同的巷道段落,可能与支护方式的能量耗散能力存在关联。
基于此,将“吸收与消耗冲击能量”作为关键思路,研发吸能防冲支护装备,通过在结构中引入可控的能量吸收机制,使冲击过程中的能量在破坏演化中被耗散,从而提升系统抗冲击能力。
来自矿工群体的直观评价,反映出装备在生命安全防护上的现实价值。
治理层面,技术突破需要制度体系的支撑。
围绕冲击地压防治,推动行业技术文件与细则编制,目的在于将分散的经验、技术路线与管理要求系统整合,形成统一的操作框架与执法依据,促进风险辨识、监测预警、工程治理、应急处置等环节标准化、流程化,减少“各自为战”的管理盲区。
以规范带动普及,有助于将防治知识从少数专业团队扩展到企业管理、现场班组与监管监察各层级,提升整体执行力。
前景——从更长周期看,深部资源开发仍将持续,冲击地压等动力灾害防控的需求不会减弱,反而会因开采环境更复杂而更趋迫切。
未来工作需要在三方面形成合力:一是强化场景化机理研究,推进多源监测数据与力学模型耦合,提高风险评估与预警的可靠性;二是推动支护与治理装备迭代升级,面向不同地质条件、不同采掘工艺形成模块化、可适配的工程方案;三是以制度与人才体系保障技术落地,持续完善标准规范与责任链条,使安全治理从“事后应对”向“事前预防、过程控制”转变。
值得关注的是,这一攻关路径也带来对科研方法的再认识:应用研究并非“降低标准”,而是对复杂现实的再抽象与再建模。
将“应用”拆解为“场景”和“问题”,先把场景摸透、再把问题找准,才能避免空转式创新。
把研究从课堂与论文延伸到真实生产与社会运行场景,让科研选题与国家需求、产业痛点、治理短板直接对接,有利于形成可检验、可转化、可持续的创新成果,也为高校科研与人才培养提供了可复制的方法论启示。
潘一山的科研历程启示我们,真正的创新不是在象牙塔中凭空想象,而是在社会现实的广阔舞台上发现问题、解决问题。
从被一部报告文学激励的少年,到在矿区现场与冲击地压搏斗数十年的科学家,再到培养面向社会、面向实践的新一代学者,潘一山用实际行动诠释了什么是知行合一、什么是科研为民。
在新时代,这种将理论研究与社会现实紧密结合的科研范式,对于推进高水平科技自立自强、实现全面振兴具有重要示范意义。