何滿潮院士：用科學技術為煤炭安全開採保駕護航
視頻來源：科普中國-科技名家風采錄
何滿潮：
中國科學院院士，中國礦業大學北京深部岩土力學與地下工程國家重點實驗室主任，2016年全國傑出科技人才獎獲得者。
何滿潮院士讀大學期間
何滿潮是地地道道農民的孩子，家裡兄弟姐妹六個，為了減輕家裡的負擔，小小年紀的何滿潮有了遠大的理想，一定要好好讀書，考上大學，讓父母不再辛苦。
1977年恢復高考後，他考入長春地質學院工程地質專業，後又以優異成績考入中國礦業大學力學系讀博士、博士後。2000年何滿潮在北京中國礦業大學創建了深部岩土力學與地下工程實驗室，2008年他的實驗室被國家批准為國家重點實驗室。
何滿潮院士帶領團隊建立了以地形力學機製為核心的工程岩體力學理論與支護方法，他所提出的煤炭開採的110工法、N00工法被譽為煤炭開採探索的第三次技術變革。
科研轉折
「我個人出生在豫西伏牛山區，在這個山區里隱藏了大量的金礦，在我們小的時候，他們開採時遇到了很多的自然災害，這樣的礦山在我們國家開挖的過程中都會都發一些相應的滑坡、崩塌、泥石流等等這些地理災害。我在上大學的時候，讀的礦山資源相關的學校——長春地質學院，我們的專業叫工程地質。
工程地質研究的就是與工程相關的一些地質問題，在我上大學時學到工程地質這樣一個專業，這是對它（滑坡、崩塌、泥石流等等這些地理災害）形成的過程，與地質有關的這些規律有些認識，但是這還遠遠不夠。
我記得當時第一次研究的是撫順西露天礦的滑坡，撫順西露天礦是咱們國家最大的一個露天礦，當時已經發生了上百次的滑坡，毀壞了很多機器，之字形的鐵路折返線發生了很多這樣災害性的事件。
我們讀碩士的時候就做這麼一個課題，在做這個課題的過程當中就發現力學很重要。那麼在做這個課題研究的時候，就覺得工程地質（研究）做完了以後，再把滑坡這個問題真正研究清楚，知識是不夠的，所以碩士畢業以後考的力學專業。
轉到純力學的專業就和以前的專業不一樣了，（我是學工程地質的）和學力學的碩士學生一起去考，這個競爭是不具優勢，所以我用了一年的時間在吉林大學（聽課）。吉林大學是長春地質學院旁邊的一個學校，吉林大學有一個特點，就是沒有校門，沒有院牆，所以它那個教室我們是可以進去聽課的。
所以我利用了一年的時間，在它那（吉林大學）旁聽了一年數學力學課，然後就進行考試，考力學的博士，也就是我們目前所在這個大學（中國礦業大學）力學系。當時我們有四個考生，三個都是學力學的，然後我自己學工程地質的，所以和他們同台競爭考力學，（中國礦業大學力學系）當時只招生一個博士研究生，只有一個指標，很榮幸，後來老師通過功課的評估，最後就把我錄取了。」
獲得比利時蒙斯大學榮譽博士
「所以（我在中國礦業大學）進行了三年博士的力學的學習，之後在這個學校做了兩年博士後的研究，這樣我就有機會做了五年的力學方面的研究，在1990年、1991年等於完成了整個地質方面的學習，大概（總計）用了12年的時間。
這12年讀完了以後開始用力學和地質結合起來，做工程地質災害（方面的研究），特別是礦山的地質災害控制方面的研究。做力學專業研究生的時候正好也做的撫順西露天礦，當時是給總工程師吳江吳總當一個總工助理，給他做了很多事情。這個實際上是我進入到這個專業，對這個專業產生濃厚興趣的一次契機。
這樣就使得我們做大學的學習，碩士、博士的學習對國家就有用。所以從這開始，我們對這個滑坡的災害的監測目前做得是最好的，我們滑坡（監測）目前能做到什麼程度，滑坡（監測）目前做到在我們這個實驗室裡面有一個滑坡檢測中心，滑坡的礦山在野外產生滑坡的方面，我們這是可以看出來的，就是我們在預測預報這塊，而且成功的進行了（預測），就是我們監測的地區發生了十次滑坡，這十次滑坡全部成功的被預測出來，就是避免十次滑坡的災難，這是一個很了不起的事。」
2013年當選中國科學院院士
軟岩巷道研究
「我做的第二項工作叫軟岩巷道支護，其實就是和塌方有關係的。邊坡是露天的塌方，這個是井工開採隧道的塌方。那麼這個隧道塌方（的研究）我是什麼時候介入的？1990年的時候我們國家有一個叫廣西那龍二號井，廣西那龍二號井三次下馬，由於塌方問題和大變形問題，給國家造成了大量的經濟的損失。這個項目當時非常困難，是列在我們國家岩土工程界一個老大難問題。
我是第257人次被請去（解決塌方問題）的，被請去的那個時候我還沒有下過井，我一直做露天（的研究）。那是我第一次下的井，但對於我來講到井下看，第一個是地質問題，隧道在地質體裡面，就是各種岩層進行開挖。地質我是明白一點，還有一個就是坡滑，是個力學問題，所以正好我用地質和力學結合起來來研究這個問題。」
「所以我當時就到現場待了三個多月，因為我對這個事不了解，我也沒下過井，所以到了現場以後我就想，人家把我當專家，實際上我是先去學習。通過很多的現場調研，做出了一個新的方法，這個方法應該說是對症下藥。
現在想來當時是一個很笨的一個方法，但是它確實把這個問題解決了，最後按照這個方案一做，到年底就投產了。這個礦井八年沒有建成，最後問題解決了。
所以這就使得我開始對軟岩方面開始了研究，軟岩方面的研究之後也研究了很多別的類型的研究，比如高應力軟岩，尖銳化軟岩，膨脹性軟岩，很多種。」
其他成果
煤炭資源是不可再生資源。近年來由於長期開採，淺部資源日趨枯竭，大部分煤礦已進入深部開採狀態。隨著開採深度的不斷增加，原岩溫度不斷升高，開採與掘進工作面的高溫熱害日益嚴重。
將深井裡的地熱變害為寶是何滿潮在其研究領域的重要成就，他結合目前我國的實際情況，原創性的提出以礦井水為冷源進行深井降溫構想，同時還將提取的熱量在井上利用，代替工業產區的燃煤鍋爐，進行建築貨物供暖，洗浴，井口防凍等，熱害資源化，真正實現了環保節能，和可持續發展，這一系統後來獲得五個國家發明專利，並獲一個國家技術發明獎，技術水平走在了世界前列。
榮獲國家科學技術獎
如今，何滿潮院士帶領團隊投入到煤炭開採技術的創新研究，以何提出的切頂短臂梁理論為指導的110工法、N00工法，更是被業界譽為煤炭開採探索的第三次技術革命。
目前的121開採體系
「煤礦實際上是兩件事，礦井建成以後，一個就是隧道工程，隧道工程就是打巷道，就是打一個運輸通道，然後把那個煤進行開採，開採以後通過運輸通道運出來，那就是一個巷道工程，另一個是開採工程。 現在國內外的採礦方法叫長壁開採。
那麼長壁開採簡單地說是什麼呢？比如說一個工作面，我需要有兩個巷道，也就是打兩個通道，通過這兩個通道把我的材料，把採的煤給它運出來，這叫一個工作面。這個采完了，再採下一工作面怎麼辦呢？我要留一個煤柱。為什麼要留一個煤柱？因為我采這個工作面的時候它有很大的壓力，這個壓力就是壓著相鄰煤層，不能接著采。然後到正常區里再打兩個巷道，再到中間采，這就是一個工作面，兩個巷道，一個煤柱，這個方法我們給它叫做121開採體系。」
121工法的特點
採掘比例失調、生產接替緊張，一直是困擾煤礦生產組織和安全管理的難題，如何提高煤炭開採的安全性、降低成本、提高開採效率是我國煤炭科研工作者的探索方向。
中國工程院錢鳴高院士提出了以砌體梁理論為基礎的121大煤柱工法；中國科學院宋振騏院士提出了以傳遞岩梁理論為基礎的121小煤柱工法；引領了我國煤炭開採領域的兩次技術變革，每一次採礦技術的變革，都讓我國的煤炭開採利用效率大幅度提升。
「煤礦每年要打多少巷道？我們國家每年要打一萬多公里的巷道，12000到13000（公里）這樣一個巷道。這個巷道相當於什麼？相當於我們大約三年的時間，沿著這個地球打一圈，就是這個工程量是很大的。
過去巷道工程和開採工程，完全是兩個。先進行巷道工程，然後進行開採（工程），它是分開的。而且開採工程對現有的巷道工程還有干擾，就是它一開採有一個力，可能就把它（巷道工程）擾動壞了，實際它擾動壞了就容易出問題，所以中間還要留個煤柱。這個煤柱是不能開採的，這個煤柱大概佔多少？占差不多20%，就是你40億噸的煤炭，每年大約動用儲量是50個億，這10個億就不能夠（再開採），就浪費掉了。
我們國家還有一個安全問題，安全問題是什麼？我們國家煤炭系統傷亡是比較多的，91.25%的事故出在哪？都是出在巷道。打巷道的時候，巷道有空井作業，現在開採的面很少，開採面為什麼（少）？ 那就是都有一個很好的支固，很好的支架，這個安全問題是一個很大的問題。還有一個打一米巷道是很需要花錢的，而且打巷道非常辛苦，我做軟岩巷道實際上是配合他們巷道工程打得又快又穩定。」
110巷道
「110就是一個工作面，我只需要打一個巷道，把121變成110，零個煤柱，就是取消了一個巷道的掘進。我巷道還有，但是那個巷道不是打出來的，是自動形成的，用開採工作面的方法讓它來形成一個巷道，這樣就不用打了。
所以它只需要打一個巷道，就是一個工作面只需要打一個巷道，不留煤柱了，沒有煤柱了，就是110，這就相當你多采了20%的煤炭。」
新工法
目前110工法已經開始在我國煤炭行業廣泛推廣，然而，何滿潮院士團隊的創新腳步不止一次，已經進入實驗階段的N00工法，將為我國煤炭開採領域帶來更大的變革。
「N00就是我一個盤區大概有N個工作面，我一條巷道都不要，N個工作面，零個巷道的掘進，零個煤柱，就是無煤柱，沒有巷道掘進，但它還是有巷道，它不是無巷道，而是無巷道掘進，就是巷道我不是掘出來的，我巷道是通過工作量自動形成的。
我們現在正在做的N00工法的實驗，大概今年（2016年）年底實驗結束，如果N00實驗結束，我們國家的煤礦（開採效率）將產生一個很大的幅度（的提升）。
N00而且再往前走，就有可能實現無人化，如果實現無人化煤礦（開採），安全事故就會根本的解決。如果110工法能把安全事故減少很多的話，N00將來就非常安全，非常大的一個轉變。
所以這是我們最新的更好的方法，不要像過去我們用很多新的材料，我現在不打巷道了，一個工藝的改變，一個開採方法的改變，一個變革，那麼它會帶來一個革命性的進步，對控制災害來講帶來一個革命性的進步，這就是目前發生在煤炭的這一二十年發生的故事。」
未來目標
「我今年是我的花甲這樣一個年齡。我記得我30歲的時候進入到博士的行列，大概也用了將近30年時間進入到了院士的行列。
如果上帝還能我給30年，我未來的方向就是N00，把110的普及工作做好，把N00的研究和普及工作做好，這個N00將是我們國家煤炭能源作為一個支柱能源它（開採的）發展方向，也將會帶動國外在煤炭開採上起到推動和引領的作用，如果是這樣的話，我今後的幾十年就是做這個事情。」
如今，N00工法及關鍵裝備已被寫入《中國製造2025----能源裝備實施方案》，成為未來10年進行技術攻關的煤炭採掘裝備之一。 以110-N00工法為代表，我國煤炭開採技術的第三次變革正在向自動化、智能化、無人化的方向邁進。
相信隨著科學技術的進步，我國的煤炭資源必將得到更加合理的開發利用，科學技術讓煤炭開採更安全、更高效、更智能。
用科學技術努力的減少礦難，為礦工的生命安全，為國家安全開採、能源安全保駕護航，這正是何滿潮院士團隊源源不斷的科研動力。
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