讲述·弘扬科学家精神丨为隧道装上岩爆“听诊器”

　　东北大学深部金属矿山安全开采科研团队矢志攻关

　　为隧道装上岩爆“听诊器”（讲述·弘扬科学家精神）

　　本报记者 辛阳

姚志宾（右一）在介绍岩爆监测情况。

冯夏庭（中）在指导学生做实验。

以上照片均为东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室提供

　　攻关岩爆预测的世界性难题，最大程度提高预警准确性；研发系列设备、坚守工程一线，为重大工程建设提供安全保障……东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室自成立以来，始终坚持走自主创新之路，围绕深部工程建设与深部金属矿开采等问题，开展理论研究、技术研发与科技服务，形成以深部工程地质学为背景、深部岩体力学为基础、计算机和信息科学为手段的深部工程建设与深部资源开采的理论体系和技术研发平台，为我国深部探测提供技术支撑。日前，本报记者走近东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室科研团队，记录他们矢志攻关、向地球深部进军的故事。

　　——编者

　　北风猎猎，吹皱黄沙。

　　在甘肃北山国家高放废物处置地下实验室施工现场，来自东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室的科研团队成员，正在位于地下数百米的各监测点位工作着，认真记录与围岩破裂及安全相关的详细信息。

　　聚焦深部金属矿开采面临的关键科学技术问题，围绕深部金属矿全连续绿色高效开采理论、采动致灾机理与智能防控等重点任务，团队成员发扬科学家精神，为推动我国从矿业大国向矿业强国迈进积极贡献力量。

　　通过大量科学试验、安全监测与预警研究，提高岩爆预警准确性

　　矿产资源是支撑人类生存和发展的重要物质基础。地球深部蕴藏着丰富的资源和能源，开采好、利用好这些深埋地下的宝贵“财富”，对于支撑国民经济建设和保障国防安全具有十分重要的意义。

　　然而，向地球深部进军，任重而道远。“以深部岩石工程建设为例，其建设质量和水平取决于岩石力学与工程技术的突破，但昂贵的设备和技术一度制约相关领域发展。”实验室常务副主任、东北大学教授刘造保说，推动矿业高质量发展，必须走自主创新之路。

　　岩爆是深部工程或深埋隧道建设过程中常见的一种动力灾害。随着隧道的开挖，原本致密的岩石被挖走，一侧凌空，另一侧仍连接着原本的岩体。积蓄的能量可能在瞬间爆发，岩块呈片状四处飞溅，如同爆炸，这就是“岩爆”，其释放的强大能量能让一颗小石子变成“子弹”。

　　保障深部工程安全进行，开展针对岩爆的规律、特征等研究势在必行。自2011年12月获教育部批准建设起，10余年来，该实验室围绕这一领域，提出科学的预警方法，同时研发能有效应用于现场的相关仪器、设备。

　　由于岩爆孕育机制复杂，很长一段时间里，学界普遍认为一些岩爆是不可预测的，但从工程建设实际需要而言，展开提前预警，在危险发生之前及时把人员和设备转移出来，其意义不可估量。面对外部的质疑声，实验室主任、中国工程院院士冯夏庭鼓励团队成员：“面对这一世界性难题，我们要甘坐冷板凳，耐得住寂寞，再苦再累也要把岩爆问题研究清楚。”

　　为了最大程度提高岩爆预警的准确性，冯夏庭院士带领团队成员长期坚守施工一线，进行了大量的科学试验、安全监测与预警研究。有一次，团队提前发布了岩爆预警的准确信息，确保施工人员及时转移。自那以后，整个团队的信心越来越足。

　　如今，实验室牵头的重大科技基础设施“超大型深部工程灾害物理模拟设施”建设正稳步推进。“使用这一装置，如同为隧道装上岩爆‘听诊器’，我们能够在国际上首次实现深部工程灾害5米级超高仿真度物理模型试验，有助于保障深部工程安全，破解诱发地震、储气库泄漏、超长时滞型岩爆等前沿科学问题。”冯夏庭说。

　　重大工程在哪里建设，团队就把实验室“搬”到哪里

　　当前，国家战略矿产资源、能源、交通等重大工程都在向深部发展，但深部工程特有的地质特征、环境条件，极易诱发岩爆、大变形和塌方等灾害。国家战略需要就是科研努力的方向。以关键技术和工程任务为牵引，重大工程在哪里建设，团队就把实验室“搬”到哪里。

　　我国“西电东送”的标志性工程——锦屏二级水电站建设长大深埋引水隧洞群项目，平均洞线长达16.67千米，最大埋深2525米，施工过程伴随着极高的岩爆风险。

　　“为了摸清深部工程围岩的‘脾气’，我们深入一线开展分析研究，逐步形成了系统的、操作性较强的风险调控方案。”实验室实验技术人员、高级实验师姚志宾说，“通过近4年的努力，我们自主研发高原铁路隧道岩爆智能微震监测预警技术，实现从岩爆定性预警到对等级和位置定量预警的升级，精确程度大幅提升。”

　　位于青藏高原的巴玉隧道，工程途经一段强岩爆区，岩爆发生强度大、频率高。面对高海拔、强岩爆等诸多挑战，研究团队的师生和工人一起下井。在海拔3500米的隧道里，高温高湿再加上缺氧和高分贝的噪声，无不考验着团队成员的体力和精力。

　　对于隧道内的工作环境，2021级博士研究生张文灿形象地总结为“两进两出”：其一是“白口罩进，黑口罩出”，隧道内通风不好，需要佩戴口罩完成工作，每次出洞口罩都会变黑；其二是“干衣服进，湿衣服出”，由于温度和湿度高，每次进洞作业都是一身汗。

　　徒步上万米调试设备，每天与施工方研究施工方案，发生灾害后第一时间抵达现场展开分析……谈到隧道建设过程，实验室青年教师胡磊感触很深：“作为新时代的科研人员，我们要勇于直面困难，真正为国家重大工程解决实际问题。”

　　以科研促培养，带动更多年轻人在一线提高创新和实践能力

　　甘肃北山，因位于河西走廊北部而得名。这里气候干燥，地下水稀少，是一片风沙肆虐的无人区。

　　国家“十三五”重大工程——高放废物处置地下实验室便坐落于此。作为该项目的参与团队之一，深部金属矿山安全开采教育部重点实验室主要负责地下实验室螺旋斜坡道围岩开挖过程微震监测与损伤程度评价，进而为地下实验室顺利建成及持久运营提供安全保障。

　　“由于掘进机工作过程中会产生大量热量，导致环境温度升高，所以每次安装完传感器，衣服都会被汗水浸透。”全程参与项目的2021级博士研究生朱宝全特意把自己的微信名改为“2026”，也就是项目预计完成的年份，“虽然工作辛苦，但每一天都有很多收获。能参与国家重大工程建设，在祖国最需要的地方实现青春价值，我感到由衷的自豪”。

　　以科研促培养，以实干显担当，在项目参与者之中，同朱宝全一样的年轻力量不在少数。“推动更多年轻人走向一线，激发他们的创新能力和实践能力，才能培养出更多适应时代需求的采矿人才。”实验室成员、东北大学教授顾晓薇多年来一直引领团队加强课程建设及教学改革，鼓励课题组成员传承东大老一辈采矿人“敢为人先、实干报国”的精神。

　　“当年，老一辈东大人义无反顾地奔赴祖国最需要的地方，给我们留下宝贵的精神财富。我们要弘扬这种精神，坚守老一辈采矿人的初心。”冯夏庭说。

　　从十几人到几十人，研究队伍不断补充着新鲜血液，成员涵盖国家级科技创新领军人才、国家级青年人才等。如今，实验室正向着深层油气开发与储存、深层地热开发利用与高放废物地质处置等更广阔的领域前进。

　　（刘颖慧参与采写）

编辑:陈梦伊