姚志賓（右一）在介紹巖爆監測情況。

馮夏庭（中）在指導學(xué)生做實(shí)驗。

以上照片均為東北大學(xué)深部金屬礦山安全開(kāi)采教育部重點(diǎn)實(shí)驗室提供

攻關(guān)巖爆預測的世界性難題，最大程度提高預警準確性；研發(fā)系列設備、堅守工程一線(xiàn)，為重大工程建設提供安全保障……東北大學(xué)深部金屬礦山安全開(kāi)采教育部重點(diǎn)實(shí)驗室自成立以來(lái)，始終堅持走自主創(chuàng )新之路，圍繞深部工程建設與深部金屬礦開(kāi)采等問(wèn)題，開(kāi)展理論研究、技術(shù)研發(fā)與科技服務(wù)，形成以深部工程地質(zhì)學(xué)為背景、深部巖體力學(xué)為基礎、計算機和信息科學(xué)為手段的深部工程建設與深部資源開(kāi)采的理論體系和技術(shù)研發(fā)平臺，為我國深部探測提供技術(shù)支撐。日前，本報記者走近東北大學(xué)深部金屬礦山安全開(kāi)采教育部重點(diǎn)實(shí)驗室科研團隊，記錄他們矢志攻關(guān)、向地球深部進(jìn)軍的故事。

——編者

北風(fēng)獵獵，吹皺黃沙。

在甘肅北山國家高放廢物處置地下實(shí)驗室施工現場(chǎng)，來(lái)自東北大學(xué)深部金屬礦山安全開(kāi)采教育部重點(diǎn)實(shí)驗室的科研團隊成員，正在位于地下數百米的各監測點(diǎn)位工作著(zhù)，認真記錄與圍巖破裂及安全相關(guān)的詳細信息。

聚焦深部金屬礦開(kāi)采面臨的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題，圍繞深部金屬礦全連續綠色高效開(kāi)采理論、采動(dòng)致災機理與智能防控等重點(diǎn)任務(wù)，團隊成員發(fā)揚科學(xué)家精神，為推動(dòng)我國從礦業(yè)大國向礦業(yè)強國邁進(jìn)積極貢獻力量。

通過(guò)大量科學(xué)試驗、安全監測與預警研究，提高巖爆預警準確性

礦產(chǎn)資源是支撐人類(lèi)生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎。地球深部蘊藏著(zhù)豐富的資源和能源，開(kāi)采好、利用好這些深埋地下的寶貴“財富”，對于支撐國民經(jīng)濟建設和保障國防安全具有十分重要的意義。

然而，向地球深部進(jìn)軍，任重而道遠?！耙陨畈繋r石工程建設為例，其建設質(zhì)量和水平取決于巖石力學(xué)與工程技術(shù)的突破，但昂貴的設備和技術(shù)一度制約相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展?！睂?shí)驗室常務(wù)副主任、東北大學(xué)教授劉造保說(shuō)，推動(dòng)礦業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，必須走自主創(chuàng )新之路。

巖爆是深部工程或深埋隧道建設過(guò)程中常見(jiàn)的一種動(dòng)力災害。隨著(zhù)隧道的開(kāi)挖，原本致密的巖石被挖走，一側凌空，另一側仍連接著(zhù)原本的巖體。積蓄的能量可能在瞬間爆發(fā)，巖塊呈片狀四處飛濺，如同爆炸，這就是“巖爆”，其釋放的強大能量能讓一顆小石子變成“子彈”。

保障深部工程安全進(jìn)行，開(kāi)展針對巖爆的規律、特征等研究勢在必行。自2011年12月獲教育部批準建設起，10余年來(lái)，該實(shí)驗室圍繞這一領(lǐng)域，提出科學(xué)的預警方法，同時(shí)研發(fā)能有效應用于現場(chǎng)的相關(guān)儀器、設備。

由于巖爆孕育機制復雜，很長(cháng)一段時(shí)間里，學(xué)界普遍認為一些巖爆是不可預測的，但從工程建設實(shí)際需要而言，展開(kāi)提前預警，在危險發(fā)生之前及時(shí)把人員和設備轉移出來(lái)，其意義不可估量。面對外部的質(zhì)疑聲，實(shí)驗室主任、中國工程院院士馮夏庭鼓勵團隊成員：“面對這一世界性難題，我們要甘坐冷板凳，耐得住寂寞，再苦再累也要把巖爆問(wèn)題研究清楚?！?/p>

為了最大程度提高巖爆預警的準確性，馮夏庭院士帶領(lǐng)團隊成員長(cháng)期堅守施工一線(xiàn)，進(jìn)行了大量的科學(xué)試驗、安全監測與預警研究。有一次，團隊提前發(fā)布了巖爆預警的準確信息，確保施工人員及時(shí)轉移。自那以后，整個(gè)團隊的信心越來(lái)越足。

如今，實(shí)驗室牽頭的重大科技基礎設施“超大型深部工程災害物理模擬設施”建設正穩步推進(jìn)?！笆褂眠@一裝置，如同為隧道裝上巖爆‘聽(tīng)診器’，我們能夠在國際上首次實(shí)現深部工程災害5米級超高仿真度物理模型試驗，有助于保障深部工程安全，破解誘發(fā)地震、儲氣庫泄漏、超長(cháng)時(shí)滯型巖爆等前沿科學(xué)問(wèn)題?！瘪T夏庭說(shuō)。

重大工程在哪里建設，團隊就把實(shí)驗室“搬”到哪里

當前，國家戰略礦產(chǎn)資源、能源、交通等重大工程都在向深部發(fā)展，但深部工程特有的地質(zhì)特征、環(huán)境條件，極易誘發(fā)巖爆、大變形和塌方等災害。國家戰略需要就是科研努力的方向。以關(guān)鍵技術(shù)和工程任務(wù)為牽引，重大工程在哪里建設，團隊就把實(shí)驗室“搬”到哪里。

我國“西電東送”的標志性工程——錦屏二級水電站建設長(cháng)大深埋引水隧洞群項目，平均洞線(xiàn)長(cháng)達16.67千米，最大埋深2525米，施工過(guò)程伴隨著(zhù)極高的巖爆風(fēng)險。

“為了摸清深部工程圍巖的‘脾氣’，我們深入一線(xiàn)開(kāi)展分析研究，逐步形成了系統的、操作性較強的風(fēng)險調控方案?！睂?shí)驗室實(shí)驗技術(shù)人員、高級實(shí)驗師姚志賓說(shuō)，“通過(guò)近4年的努力，我們自主研發(fā)高原鐵路隧道巖爆智能微震監測預警技術(shù)，實(shí)現從巖爆定性預警到對等級和位置定量預警的升級，精確程度大幅提升?！?/p>

位于青藏高原的巴玉隧道，工程途經(jīng)一段強巖爆區，巖爆發(fā)生強度大、頻率高。面對高海拔、強巖爆等諸多挑戰，研究團隊的師生和工人一起下井。在海拔3500米的隧道里，高溫高濕再加上缺氧和高分貝的噪聲，無(wú)不考驗著(zhù)團隊成員的體力和精力。

對于隧道內的工作環(huán)境，2021級博士研究生張文燦形象地總結為“兩進(jìn)兩出”：其一是“白口罩進(jìn)，黑口罩出”，隧道內通風(fēng)不好，需要佩戴口罩完成工作，每次出洞口罩都會(huì )變黑；其二是“干衣服進(jìn)，濕衣服出”，由于溫度和濕度高，每次進(jìn)洞作業(yè)都是一身汗。

徒步上萬(wàn)米調試設備，每天與施工方研究施工方案，發(fā)生災害后第一時(shí)間抵達現場(chǎng)展開(kāi)分析……談到隧道建設過(guò)程，實(shí)驗室青年教師胡磊感觸很深：“作為新時(shí)代的科研人員，我們要勇于直面困難，真正為國家重大工程解決實(shí)際問(wèn)題?！?/p>

以科研促培養，帶動(dòng)更多年輕人在一線(xiàn)提高創(chuàng )新和實(shí)踐能力

甘肅北山，因位于河西走廊北部而得名。這里氣候干燥，地下水稀少，是一片風(fēng)沙肆虐的無(wú)人區。

國家“十三五”重大工程——高放廢物處置地下實(shí)驗室便坐落于此。作為該項目的參與團隊之一，深部金屬礦山安全開(kāi)采教育部重點(diǎn)實(shí)驗室主要負責地下實(shí)驗室螺旋斜坡道圍巖開(kāi)挖過(guò)程微震監測與損傷程度評價(jià)，進(jìn)而為地下實(shí)驗室順利建成及持久運營(yíng)提供安全保障。

“由于掘進(jìn)機工作過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量熱量，導致環(huán)境溫度升高，所以每次安裝完傳感器，衣服都會(huì )被汗水浸透?！比虆⑴c項目的2021級博士研究生朱寶全特意把自己的微信名改為“2026”，也就是項目預計完成的年份，“雖然工作辛苦，但每一天都有很多收獲。能參與國家重大工程建設，在祖國最需要的地方實(shí)現青春價(jià)值，我感到由衷的自豪”。

以科研促培養，以實(shí)干顯擔當，在項目參與者之中，同朱寶全一樣的年輕力量不在少數?！巴苿?dòng)更多年輕人走向一線(xiàn)，激發(fā)他們的創(chuàng )新能力和實(shí)踐能力，才能培養出更多適應時(shí)代需求的采礦人才?！睂?shí)驗室成員、東北大學(xué)教授顧曉薇多年來(lái)一直引領(lǐng)團隊加強課程建設及教學(xué)改革，鼓勵課題組成員傳承東大老一輩采礦人“敢為人先、實(shí)干報國”的精神。

“當年，老一輩東大人義無(wú)反顧地奔赴祖國最需要的地方，給我們留下寶貴的精神財富。我們要弘揚這種精神，堅守老一輩采礦人的初心?！瘪T夏庭說(shuō)。

從十幾人到幾十人，研究隊伍不斷補充著(zhù)新鮮血液，成員涵蓋國家級科技創(chuàng )新領(lǐng)軍人才、國家級青年人才等。如今，實(shí)驗室正向著(zhù)深層油氣開(kāi)發(fā)與儲存、深層地熱開(kāi)發(fā)利用與高放廢物地質(zhì)處置等更廣闊的領(lǐng)域前進(jìn)。