王宗金,現任中煤礦建集團特鑿首席專家,中煤特鑿公司黨委委員、副總經理、總工程師。先后獲評全國煤炭工業勞動模范、淮北市優秀共產黨員、安徽省屬企業“538英才工程”高端人才、煤炭行業優秀總工程師、煤炭行業工程建設標準突出貢獻個人等榮譽,享受安徽省政府特殊津貼,入選第九批省學術和技術帶頭人。王宗金以凍結和鉆井技術為創新方向,先后承擔了30余個科研項目任務;獲得省科學技術獎三等獎3項,市科學技術獎一等獎、三等獎各1項,中國煤炭協會、中施協科學技術獎二等獎2項、三等獎1項;有效專利92項,省部級工法5項;主編國家標準、企業標準各1部,參編國家標準1部,專著1部。
王宗金曾是一名資深的凍結技術專家,他所牽頭攻克的凍結技術難題均為行業尖端技術。直到2015年前后,他把目光對準了鉆井法施工技術。通過深入調研和分析研判,他堅持鉆井法的西部戰略,及時且前瞻性地推動高效智能化豎井鉆井裝備研制工作。以西部鉆井項目為依托的“800m以深富水巖層豎井高效智能化鉆井裝備及關鍵技術研究項目”被安徽省科技廳列為重點研發項目、“省尖20項目”。2021年,“智能化豎井鉆井裝備項目”成功進入安徽省“三重一創”重大新興產業專項項目庫,為鉆井法鑿井工法首次應用于我國西部地區打下了技術基礎,也為鉆井法開辟出了新的“戰場”。近三年,他帶領團隊促使中煤特鑿公司成功獲得高新技術企業、安徽省企業技術中心認定,助力集團國家實驗室成功轉為“礦山深井建設技術國家工程研究中心”,為企業申請并獲得政府政策性支持4300余萬元。
凍結法助力港珠澳
2018年10月,港珠澳大橋正式開通,舉世矚目。作為港珠澳大橋珠海連接線核心控制性工程拱北隧道的參建者,王宗金的眼前浮現攻克拱北口岸暗挖段凍結施工核心難題的一幕幕往事……
該項目緊鄰伶仃洋海域,地下就像“豆腐腦”。為確保在拱北口岸正常通關情況下安全施工,王宗金仔細研究每一張圖紙和數據,提出了“曲線管幕+水平凍結”施工方案。該方案用36根255米長、1.6米直徑的鋼管穿透地下土層,在地下圍成一個橢圓的環,這個橢圓環便是曲線管幕,而隧道暗挖工程就在這個橢圓環內進行。凍結則是為了防止海水滲透,因此工程采用-28℃的低溫鹽水,把凍結管插入頂管中,將管幕之間35厘米的土體進行凍結,“如同制造了一個長255米的巨大橢圓柱體冰箱”,將2-2.6米的土層凍結起來,形成止水屏障,與曲線管幕共同支護隧道內的暗挖工程。王宗金講述這一方案時如數家珍,施工過程仿佛還歷歷在目。
在項目安裝階段,他做了一項關系工程成敗的決定,即在奇數頂管內增加直徑89毫米應急凍結管。由于奇數頂管內凍結管較長、結構復雜,且充填滿膨脹砼,凍結管的滲漏風險加大且無法補救。為此,他堅持這一決定,實事也證明了他的決定是正確的。在凍結過程中,奇數頂管內有近一半凍結管出現鹽水滲漏情況,現場立即開啟直徑89毫米應急凍結管進行凍結,在整個凍結工程中起到了關鍵作用。
凍結過程中,最關鍵的就是對凍土溫度的控制,必須精準無誤。然而面對36根頂管里分布的13000多個測溫點,海量的數據分析成了一個大難題。他帶領團隊探索采用腳本程序把溫度導入CAD中,實現了數秒內將測溫結果直觀顯示在施工圖上的效果,準確而又便于分析。雖是小創新,但展現了他不懼問題和勇于創新的精神。
項目安裝和拆除時,大量人員需要在直徑僅有1.6米的頂管內進行設備運輸、管路焊接等作業,安全風險較大、工作效率較低。他反復考慮權衡,最終拍板在頂管內鋪設軌道,采用自制小輪車運輸材料及小型設備,極大地節省了人力,加快了施工進度。同時,小輪車還可作為臨時應急交通工具,為作業人員人身安全增加了一份保障。
施工正值夏天,隧道內空間狹小、通風不暢,氣溫高達38攝氏度以上,王宗金要鉆進狹窄的頂管內查看關鍵施工細節,掌握第一手數據,一天工作下來渾身僵硬……從試驗段測試到工程安裝,再到凍結過程控制、強制解凍和融沉注漿等每個環節,他以嚴謹細致的態度和一絲不茍的韌勁,保障了工程的勝利完成。
新鉆機備戰新市場
2018年初,在王宗金的大力推動下,大型高效豎井軟巖鉆機研制工作啟動。次年7月,中煤礦建集團董事會通過了高效豎井軟巖鉆機研發立項,并成立了研制團隊。自此,新鉆機的研制工作正式拉開序幕。
在鉆機前期技術方案制定、鉆機主機設計、制造、驗收等全過程,王宗金親力親為,傾注心血。他主動參與設計、制造的每一個環節、每一項工作,要求充分考慮作業工況、使用習慣、作業需求等,同時強調預留設計冗余,提高容錯能力,確保制造質量。“細節決定成敗”是他經常掛在口頭的一句話。
在新鉆機的設計和制造過程中,想要實現鉆機提升力和扭矩大幅提升的目的,需要解決一系列難題。比如:高行程大推力油缸如何選型和同步在合理范圍?供風與排渣系統的風管選擇外置還是內置?鉆桿如何實現快速裝拆?鉆機如何實現智能化設置?鉆機排漿系統如何布置優化?鉆機油缸安全系數如何提高……
面對接踵而至的一連串問號,無論是預料到的,還是過程中出現的新問題,哪一個都有可能成為壓倒團隊的最后一根稻草。然而作為團隊的主心骨,王宗金面對這些問題總能一一破解。
在鉆機設計階段,他鼓勵設計人員要拋棄傳統思維,借鑒國內外類似設備的成功經驗,多向高校取經,并配合設計單位多次組織專家論證,最終克服了一項又一項難題,取得了一個又一個突破。
在鉆機制造階段,他組織設計和制造人員,聯合高校和科研單位進行多次論證,分析問題原因,往往針對一個問題,他與團隊成員經常徹夜討論,直到最終解決。為了制造出更適合我國西部地區鉆進施工的鉆井裝備,他充分考慮西部地區的地質條件、氣候環境,同時結合現有項目鉆進試驗的數據、現象,對新鉆機及配套設備進行了優化和改進。
在高強度的工作壓力下,他根據團隊成員的不同特點,充分發揮所有人的聰明才智,在確保工作效率的同時及時緩解大家的壓力。有時大家討論出現分歧時,他總能及時統一思想和意志,告訴大家這是新產品,出現分歧是好現象,只要通過進一步論證就能得出最佳方案。
從新鉆機的研制可以看出,他始終堅持“自主創新為主、‘政產學研用’相結合”的技術創新模式。他帶領團隊與相關高校和科研院所開展密切合作,從實用性、經濟性、繼承性、創新性等多維度出發,創新鉆機設計理念,提出了新型彎鉤式刮刀鉆頭、加減鉆桿的機械手、可行走式多用途大型豎井井架等多項自主創新的鉆機設計方案。
直到2022年底,歷經種種困難,針對西部地區富水巖層,集成智能控制、電液一體化、高強新型材料等新技術的“800m以深富水巖層豎井高效智能化鉆井裝備”最終完成了制造。新鉆機綜合技術指標達到國際領先水平,將成為安全、綠色、智能化深大豎井施工的“大國重器”,“智能化豎井鉆井裝備研究創新團隊”也因此被評為安徽省“115”產業創新團隊。
試驗田獲得好收成
2019年底,新鉆機研發的鉆進參數組合等試驗在安九鐵路長江大橋項目開展。入冬后的江面寒風刺骨,環境異常惡劣,王宗金卻執意要駐守現場,與課題小組成員們吃住在一起,共同奮戰在安九項目試驗平臺上。
在近3個月的試驗過程中,最讓人難熬的不是施工環境有多惡劣,而是一次又一次的嘗試,一次又一次的挫敗。然而,王宗金卻胸有成竹,他為了讓小組成員們能夠專心投入試驗,有時他會親自下廚,給組員們鼓足了干勁,第二天接著迎接新的挑戰……
試驗過程中,鉆進參數組合摸索是重難點之一。為了找到鉆進的最佳參數組合,白天,他在試驗現場觀察鉆渣大小、形狀等情況,檢測泥漿參數、鉆進參數等數據。晚上,他組織小組成員總結當天的試驗結果,分析鉆進效率與各類參數的關系,通過優化刀具布置、調整參數組合、加減鉆頭配重等措施,并經過反復嘗試,最終摸索到了對應不同地層鉆進參數組合的最優選擇,尤其是粉砂巖地層中鉆進參數的組合。這對我國西部地區首次大鉆機項目的順利進行奠定了技術基礎,也為鉆井項目的市場開拓提振了信心、鼓足了底氣。
泥包鉆是鉆井法在黏土層鉆進施工中長期存在的一個歷史性難題,安九項目同樣遇到了這個難題。要將包裹黏土的鉆頭清除干凈是一項很費時費力的工作,這難免會令試驗人員產生抱怨情緒。
這個難題對王宗金的刺激很大,他說:“泥包鉆問題一直是困擾我國東部地區鉆井法施工的老大難問題,目前尚未得到根本解決,這個問題像一根刺扎在我心上,在職期間一定要攻克它。”
王宗金始終秉承“勞動創造價值,實干成就人生”的信念,堅持帶領團隊攻堅克難。通過一次次試驗帶來的一次次突破,研究試驗的鉆具實現了表土層與基巖段優于常規鉆具進速的2-3倍。歷時76天,他帶領課題研究小組成功完成了新式鉆頭的鉆進試驗。
鉆井法闖進大西北
可可蓋中央回風立井鉆井項目作為中煤特鑿公司也是國內首個西部大鉆項目,工程成敗關系著該公司西北部鉆井市場的開拓和我國鉆井法鑿井的發展進程。然而西北部從未有過類似施工案例,一切都是未知,技術方面更是全新的挑戰。為此,項目籌建以來,王宗金在疫情阻力下采用現場會審、網評及視頻等多種方式組織了50余個施組及重大專項方案的會審;組建了“凍、土、鉆”三類內部專家庫,用以抽調內部專家對相應專業專項方案把關、專項重大技術難題分析、指導等。
該項目地質勘探前,業主方擬采用鉆井法鑿井,當勘探結果顯示有60米風積沙和薩拉烏蘇組細砂時,業主方為確保井筒安全,計劃放棄鉆井法。為消除風積沙及深厚薩拉烏蘇組等不穩定地層鉆進期間塌邦可能,王宗金經過多方調研和論證,提出了旋噴咬合樁和MJS旋噴樁帷幕支護的辦法,使得業主繼續選擇了鉆井法。
王宗金介紹該項目時表示,通過沉降觀測及超聲波測井顯示,基礎穩定無沉降、井筒無塌邦現象,證明了MJS旋噴樁帷幕支護可以有效確保鉆進期間鎖口基礎及井筒的穩定性。
面對鉆進施工中特殊地層造成的泥漿突變影響鉆井施工效率問題,他指導技術人員嚴控泥漿小樣實驗結果,使用PAM、PAC藥品進行泥漿調試,反復推算研究最佳用藥配比,并聯合相關廠家開展泥漿機械固化處理實驗,為快速鉆進提供了有利條件。
為進一步提高鉆進過程中鉆具穩定性和鉆孔垂直度,在他的充分論證和專業判斷下,該項目首次采用了多片式輕型導向器和集成式配重器。該項技術運用以來,鉆具基本無晃動、極為平穩,多次測孔也無偏斜,并取得硬巖段鉆進日進尺17米的成績。
他在深大鉆孔內測井技術方面也作了新的嘗試,成功將用于小直徑孔測井使用的陀螺儀技術應用到采用鉆井法的項目上,實現隨鉆隨測、不用提鉆,且無需調漿進行井筒測斜,極大縮短了測井時間、降低了調漿費用。
項目開工以來,他每月駐守項目超過15天,與團隊通過不斷探索試驗,取得了西部鉆井法鑿井的一系列成果。比如:陀螺儀測井儀的改造、一種集成式配重器的研發、多片式輕量化扶正器的設計與應用、風積沙層鎖口基礎處理、鉆孔垂直度控制與測量技術等,松散表土、白堊系地層實現快速鉆進。
王宗金的親自坐鎮,保障了項目的成功實施,促成了可可蓋煤礦北一回風立井鉆井項目和陶忽圖煤礦北風立井鉆井項目的成功承攬,也吸引了更多業主前來觀摩考察,并且達成了合作意向。
傳幫帶傳承新一代
王宗金非常注重特殊鑿井工法的傳承,在“傳幫帶”工作上做出了很大貢獻。
在我國特殊鑿井發展歷程中,中煤特鑿公司是唯一一家同時擁有凍結、鉆井兩項特殊鑿井施工技術的企業,從上個世紀50年代以來,中煤特鑿公司始終專注兩法技術,不曾放棄。
能夠做到專注如一,離不開一代又一代“特鑿人”的傳承。回顧走過的特鑿之路,王宗金語重心長地說:“我從上一代‘特鑿人’手中接過了這個接力棒,自然也要穩穩地傳給下一代。”
從一名普通的技術人員,到凍結總工程師,再到特鑿總工程師,直至我國煤炭行業的優秀總工程師。他始終不忘在自己的前進路途中,帶著一批熱血青年把特鑿之路永遠走下去。
2016年,王宗金勞模創新工作室正式組建。工作室落實國家創新驅動發展戰略,以施工技術攻關為主,成立了以凍結和鉆井技術為創新方向的兩個課題攻關小組,承擔了關鍵技術研究、重大項目技術方案審核、職工合理化建議落實、后備人才隊伍培養等任務。
在王宗金勞模創新工作室里,一個個獎牌、一張張證書……都展現著他對科技創新工作的付出,每一次研討、每一次講課……都蘊含著他對年輕技術人員寄予的厚望。
他勉勵大家:“創新其實就是在專家、前輩的成果上進行的頭腦風暴、發散思考,從而得出的新成果。我們要善于站在不同的角度提出不同的意見,敢于推陳出新……”
他的辦公室、勞模創新工作室,以及每個項目部,只要他來到的地方,就是他的教室,因為他走到哪里就會把特殊鑿井的技術和經驗傳授到哪里,無論對方是行家里手還是新人“小白”或興趣愛好者,他都欣然傳授。
有一次,在氣溫近40攝氏度的凍結站房內,他將凍結數據如何系統分析的“看家本領”手把手教給剛入職的大學生們。站房內雖然機器的轟鳴聲不斷,但是他的授課熱情未曾受到任何影響,大學生們都非常敬佩這位“師傅”的傾囊相授。
在他的指導下,2021年,鉆機研發組楊光創建了職工創新工作室,付新鵬獲得淮北市“五一勞動獎章”,王宗金勞模創新工作室4人入選省屬企業“538英才工程”拔尖人才、1人獲得全國煤炭青年五四獎章提名獎……還有很多年輕的技術人員獲得了企業內外各類技術獎項,參與了諸多課題研究和專利、標準等成果的編制。
回首近三十年的特鑿之路,當年稚嫩的小伙兒已經新添了絲絲白發,可每當談起工作,王宗金的眼睛里依然閃爍著光芒。在大家眼中,他性格很“軸”,這是他的缺點,卻也是他的優點。正是因為這份“軸”勁,三十年來他始終專注于特殊鑿井事業,不斷攀登新的技術高峰,于無聲處凝聚起堅韌的力量,綻放著不平凡的光華。
轉自:中國網
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