2600吨真三轴刚性压力机实验检测平台、虚拟仿真中心、石墨烯连续制备实验平台、煤泥提取稀土元素实验平台……走进晋能控股山西科学技术研究院双创中心,多个科技研发项目正在同步开展。每天,双创中心研发中心主任苏铭都会早早赶到双创中心重点实验室,带着技术人员做实验、做研究。
探索创新不言苦累
笔者见到苏铭时,他头戴防尘面罩,身穿连体防护服,脚踩胶靴,手拿链锯、角磨机,正站在一滩煤泥中和几名年轻人切割、打磨着一块近1米高的大煤块。
“做科研不是身穿白大褂,坐在一尘不染的超净实验室,操作着精密仪器吗?你怎么变身满脸煤灰的‘黑衣人’?”
“我们要将这些大煤块制作成610mm×420mm×420mm的长方体煤样,然后把煤样放进真三轴刚性压力试验机,进行单轴压缩试验。”苏铭笑着说,“实验室进行试验的圆柱体煤样一般没这么大,像我们这么大的煤样在国内绝对是很少见的,加工难度很大。通过试验,我们可以准确得到它的全程应力—应变曲线,获得煤体的物理力学参数,更真实地了解煤体在加载后变形和破坏的全过程。这对于深入研究巷道变形、破坏机理非常关键,为优化小煤柱开采条件下巷道支护方案提供理论依据。”
据了解,这次试验采用的真三轴刚性压力试验机就是苏铭及其团队共同研制的。苏铭作为技术骨干,在研制过程中对液压控制系统、电气控制系统、数据传输、采集等多处进行了创新,首创了动载冲击试验功能。压力试验机最大主动垂直载荷2600吨、单侧最大围压1000吨、最大开口8.3米,轴(围)压位移检测分辨率达到0.001毫米,是目前国内首创功能最全的大吨位真三轴刚性试验机。用它可进行大型煤(岩)试件的物理力学基础实验和与其相关的工艺控制试验,开展高支撑、大吨位液压支架的点载、偏载和冲击载荷主动加载试验,测试液压支架结构件、阀件性能及金属试件的力学性能,为煤炭安全高效开采相关的技术研究提供了硬件平台。
“煤易破碎,取样很难,且制样要求非常高。最终制作好的煤样两端面的平行度最大误差不超过0.05毫米,边长误差不超过0.3毫米,端面应垂直试件轴最大偏差不超过0.25度,否则将直接影响数据的可靠性。”苏铭说,“为了做好这次试验,我们从取样、制样、操作、数据分析等各方面制定了详细的方案。大家已经忙碌了1个多月,连续几个周末都是在实验室度过的。”
苏铭满脸煤灰,头发也被汗水湿透,但他仍在一丝不苟地加工着煤样,一边测量、一边修整煤样,不放过每一个细节。
硕果累累不忘初心
苏铭出生于1989年,2013年毕业于东北大学,硕士研究生学历,2014年参加工作以来,他一直奋斗在科研岗位上。
在项目研究时,为了获取丰富、真实、准确的现场参数和实验数据,苏铭常常到煤矿井下开展测试、采集数据,从不言苦言累。有时在井下一待就10多天,搬着仪器设备行走在井下巷道中、采掘面,详细记录现场数据,分析实验情况。他先后参与完成了“特厚煤层大断面全煤巷道开挖卸荷破坏机制与快速掘锚技术研究”“基于井下综合应力场的综掘巷快速支护机理与技术”“特厚煤层综放开采顶板与顶煤耦合作用及破坏运移规律研究”“特厚煤层开采扰动下岩层移动及矿压显现规律研究”等十几项课题,在煤炭安全高效开采方面取得了多项技术突破。他的研究成果先后获得了省部级科技一等奖4项、二等奖7项、三等奖3项。他本人先后荣获“三晋英才”支持计划青年优秀人才、大同市劳动模范及集团公司“科技创新标兵”等荣誉称号。
苏铭说:“我们做项目研究,就是要立足企业的发展和战略部署,为安全生产服务,着力解决生产中遇到的难题。掘进与回采是煤炭安全生产的两个主要环节。目前,巷道掘锚技术远落后于采煤技术发展,掘进速度慢,造成采掘接替紧张,严重制约矿井生产。”
对此,苏铭和团队人员迎难而上,去现场调研现有掘进工序,测试现有锚杆(索)杆体、锚固剂、托盘、螺母的力学性能和匹配性,综合物理相似模拟以及数值模拟等研究方法,提出了高预应力锚杆与短锚索快速协同支护技术,不仅降低了支护密度,改善了锚杆受力状态,减小了锚杆损坏和破断概率,还大大提升了支护效果和支护速度。该项目研究成果使掘进速度大幅提高,缓解了采掘接替紧张问题。
(转自:中国煤炭 )
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