卫婷婷

对煤炭工人来说，下矿井进行作业，常常会遇到大量煤屑从煤体中抛出，并伴随喷出大量瓦斯的现象，这种现象被称为煤与瓦斯突出。在很多煤炭工人的眼中，瓦斯是当之无愧的“煤矿第一杀手”。这种甲烷含量很高的气体，在一定浓度下，或者遇明火爆炸，或者让人窒息。

特别是我国煤层赋存条件复杂，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井约占1/3，防治煤矿瓦斯事故是安全生产中至关重要的工作。在过去的15年中，中国80%的重大煤矿事故都祸起瓦斯，每年夺去2000多个生命。

如何让煤炭行业不流一滴血，是困扰煤炭行业全体科研工作者的难题，也是摆在中煤科工集团重庆研究院研究员孙海涛面前的课题。若能熟悉和掌握煤与瓦斯突出的前兆，理解瓦斯动力灾害防治的应用机制，更安全地进行井下作业，那将是一项非常有意义的工作。

学有所用

2005年7月，孙海涛从众多的优秀学子中脱颖而出，进入中煤科工集团重庆研究院（下简称“重庆煤科院”），成为投身国家煤矿安全科技事业的科研工作者。当时，全国采矿行业正在经历着巨变，矿业工人面临恶劣的工作环境，矿山事故频频发生。“我印象特别深刻，在2004年到2005年，仅仅一年多的时间里面，发生了3起100人以上死亡的瓦斯事故。”这些矿难发生的时间，与当时孙海涛硕士毕业的时间，只相差了不到半年。

2004年10月20日郑煤集团大平煤矿特大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡；2004年11月28日陕西铜川陈家山煤矿特大瓦斯爆炸事故，造成166人死亡；2005年2月14日辽宁省阜新矿业孙家湾煤矿特大瓦斯爆炸事故，造成214人死亡。这些血淋淋的冰冷数据，给了学习采矿工程专业的孙海涛极大的震撼，他下定决心要与矿山灾害斗争一辈子。

根据重庆煤科院的统一部署，孙海涛被分配到研究院科技中心从事专项科研攻关、科技规划编制、科技项目申报、科技项目验收、科技项目鉴定等工作。他接手的第一项重大个人项目是协助国家原“973”项目最后的申报及启动工作。为此，孙海涛连续一个月加班到凌晨，完善申报材料、整理会议资料，获得了宝贵的历练，他也对以瓦斯为核心的专业知识迅速熟悉了起来。

2006年3月，孙海涛成功考取了重庆大学博士研究生，在刘东艳教授、胡千庭研究员的悉心指导下开始了新的旅途。当时国内在瓦斯治理方面正面临着井下瓦斯治理措施不能适应煤矿高产、高效需求的难题，而煤层气作为一种清洁的宝贵资源，其开发技术也被写入了国家中长期科技发展规划。在导师的指导下，孙海涛迅速选定了“采动影响下地面井的变形破坏机理研究”作为自己的博士学位论文攻关方向，着力解决煤矿采动影响区地面井抽采面临的钻井破坏、抽采困难的科技难题。

与此同时，为了有更多的精力投入科技攻关工作中，孙海涛调动工作岗位进入了瓦斯研究分院，专职从事煤矿采动区煤层气地面开发技术的研究工作。他潜心研究、深入分析、科学实验、精心设计，一个个难题被攻克、一个个规律被发现、一件件产品被发明，随着科研工作的推进，煤矿采动区地面井变形、断孔的基本规律终于摸清了。

钻研无止境

成功是令人喜悦的，然而新的难题接踵而至，煤矿采动区煤层气地面开发最终是要为不同矿区设计出适用的井型结构，这必须解决一个关键的难题——选用何种类型的护井套管才是最安全、最经济的呢？

带着这一关键科学问题，2009年孙海涛进入了中国人民解放军后勤工程学院博士后科研流动站，师从郑颖人院士进行“地面井套管破坏极限分析方法研究”方面的博士后工作。在导师的谆谆教诲下，借鉴不同学科的科学方法，孙海涛成功建立了“煤矿采动区地面井套管变形破坏极限分析判识方法”，为地面井套管的选型奠定了理论基础。该项理论于2013年成功应用于晋煤集团成庄矿CD-01井，实现了煤层及采空区的连续抽采，钻井结构完整性良好，日抽采量超过了10000m3，淮北矿业集团、阳泉煤业集团、河南煤业化工集团对技术的成功表现出极大的兴趣，纷纷表示了合作意向。

孙海涛的研究脚步并没有停歇，从2011年开始，他成为科技部国家科技重大专项“采动区地面井采动损坏防护技术的集成与优化”负责人，带领团队围绕“降低井下采场空间瓦斯浓度是防治瓦斯超限和瓦斯爆炸核心措施”这一主线，对煤矿采动区瓦斯地面井抽采技术进行了集中攻关。

孙海涛及其团队建立了煤矿采动区瓦斯抽采地面井变形破坏的“层面拉剪变形”理论框架，创新了以“分源迭代”为核心的老空区煤层气富集区优选技术、煤矿采动区地面井区域布井位置优选、井型结构逐级优化、局部固井、悬挂完井等特色技术，形成了“局部固井+悬挂完井”、“两级固井+悬挂完井”和“地面L型顶板水平井”等实用性高的井型结构。该技术成果、工程经验在山西晋城、大同和安徽两淮、重庆綦江等重点矿区进行了大范围应用和推广，使得地面井抽采成功率由“十一五”期间的不足30%提高到“十三五”中期的95%以上，极大地提高了煤矿采动区涌出瓦斯地面抽采的效果，保障了规模化开采条件下大产量、高瓦斯涌出量矿井的瓦斯安全治理。

面向未来

2015年年底，孙海涛作为科研骨干参与的科技部原“973”项目“深部采动破断煤岩体中瓦斯运移与富集机理及规律”结题。他和团队在研究中发现深井煤岩瓦斯复合动力灾害防治技术将是困扰未来煤炭开采的主要需求之一，该技术主要是解决针对深部矿井冲击、突出灾害耦合性高、发生机理不明的难题，为此，孙海涛连续攻关，建立了煤岩瓦斯动力灾害全过程相似模拟方法，提出了煤岩系统组合结构动力失稳破坏过程的临界判别条件，获得了煤岩系统动力灾害过程中的“应变回弹”现象及其对应的能量耗散量化分析规律，发现埋深愈深煤岩系统失稳过程中岩层弹性能的贡献度愈大，动力破坏效应成指数关系增加。孙海涛还提出了强冲击顶板能量瞬间释放作用于突出煤体极限平衡区，加快、加强突出危险性的观点，并进行了能量量值及演化的远场+近场耦合效应研究，成功为深部矿井复合型煤岩动力灾害的防治工艺、防治装备提供良好的借鉴。该技术成果获得中国煤炭科工集团科技进步奖一等奖。

2018年，孙海涛凭借其踏实稳重的工作作风、超强的科研创新能力、全面的管理才能获得了组织的认可，开始担任煤炭科学研究总院重庆分院科技发展部副主任。在短短两年的时间里，他围绕应急科技部、管理部布局“十四五”煤炭发展科技规划的需求，作为中国煤炭科工集团有限公司的代表参与完成了“重大灾害事故防治国家科技重大专项”论证工作、“大型油气田及煤层气开发国家科技重大专项”的2035接续项目和面向2030“煤炭清洁高效利用国家科技重大专项”的立项申报工作，为煤矿安全科技创新中长期发展做好了铺垫。2020年11月，孙海涛成为中煤科工集团重庆研究院有限公司科技发展部主任，入选中国煤炭科工集团首席科学家，也成功获得第四届中华国际科学交流基金会杰出青年工程师奖。

面向未来的三到五年，孙海涛也有自己的规划。他目前申请到的重庆市自然科学基金-杰出青年科学基金项目“深井煤岩组合结构动力失稳特征及其气固耦合作用机制研究”是他研究工作的重中之重。“项目目前正在执行期，我想得很清楚，哪怕精力没有原来那么充足，但是最核心的科学研究还是要自己去做，期待能在煤与瓦斯复合动力灾害机理研究上有所建树。”