王琦：打造智慧礦井 建設能源強國（科創正青春）

一個薄陰的夏日，我們一早驅車從位於朝陽區的駐地出發，沿著繁忙的北京東三環前行，約半個小時後轉入高等學府林立的海澱區學院路，行至六道口十字路口左轉，就到了此次行程的目的地——中國礦業大學（北京）寶源大廈。

在寶源大廈一層一間大會議室，我們如約見到王琦，他看上去比照片上和實際年齡40歲更顯年輕。熱情的微笑、有力的握手、幹練的髮型、高挑勻稱的身材、深灰色西裝，面前的王琦瀟灑帥氣、充滿活力。

王琦是中國礦業大學（北京）深部岩土力學與地下工程國家重點實驗室（北京）執行主任，曾榮獲諸多獎項，其中包括國家技術發明二等獎、第十七屆中國青年科技獎、教育部科技進步一等獎、中國岩石力學與工程學會青年科技獎金獎、全國煤炭青年科學技術獎。

“我們實驗室研究的就是如何從‘虎克家到牛頓家串門’的”

“請移步到大廳，我來向大家講解一下我們實驗室的發展歷程。”王琦邀我們走出會議室，來到寶源大廈北側入口處的陽光大廳。該廳依樓而建，面積約200平方米、高約7米。光線從北側面和頂部的鋼化玻璃投射進來，整個大廳顯得寬敞、明亮。

大廳東側墻壁上方正中，是中國礦業大學（北京）的校徽圖案、深部岩土力學與地下工程國家重點實驗室的標識圖案。其下方是該實驗室中英文雙語名稱。名稱下方是兩行文字：“三十年風雨兼程  新時代再創輝煌。”王琦指著這兩行文字介紹説：“我們這個實驗室已創立30年，回顧發展歷程，可以發現，每10年上一個臺階。30年來，實驗室在主任、中科院院士何滿潮帶領下，取得了一系列重大科技創新成就，包括摘得多個國家科學技術進步獎、國家技術發明獎、中國專利金獎和多個國際科技獎項。”

王琦接著結合墻上的發展大事記和資料照片，對實驗室進行了詳細介紹。他説，該實驗室是在力學與地質學交叉融合的基礎上創立和發展起來的，其創立者何滿潮師承著名力學家陳至達先生和著名地質學家譚周地先生，而陳先生與譚先生的老師分別是馮·卡門的弟子——中國近代力學奠基人錢偉長教授，李四光的弟子——中國工程地質事業的奠基人之一劉國昌教授。

“30年來，我們實驗室圍繞地下工程岩體的大變形破壞機理等方面，開展了大量科研工作。這些科研工作的目標概括起來其實就是一句話：發現和揭示地下岩體從‘虎克小變形’到‘牛頓運動段’的演變過程和規律。”王琦解釋説，包括地下岩體在內任何物體的破壞都是從“彈性小變形”開始的，之後到“大變形”，再到“破壞”産生運動。“小變形”遵循的是“虎克定律”，而發生“破壞”遵循的則是“牛頓定律”。“通俗地説，我們實驗室研究的就是如何從‘虎克家到牛頓家串門’的。”王琦笑著説。

“服務國家礦産資源開發和國家重大工程建設”

研究如何從“虎克家到牛頓家串門”的，對現實生産生活有什麼意義呢？換句話説，這樣的研究有什麼價值？為了回答這個問題，王琦在會議室結合相關資料向我們講述了他在導師何滿潮領導下參與棲霞笏山金礦爆炸事故救援的案例。

2021年1月10日，山東煙臺棲霞笏山金礦發生爆炸，22人被困井下，一場與時間賽跑的緊急救援行動開始了。由於礦井深、岩石硬、清障難，救援工作進展極其緩慢，舉國上下焦灼萬分。1月19日晚，何滿潮接到國家應急管理部緊急通知，立即組織成立現場救援專家組，王琦是成員之一。“何院士帶領我們在救援現場開展實地考察，科學分析研判困難和風險，計算土石方堆積量，嚴謹論證優化井筒清障救援方案並精確繪製了成套救援方案圖紙，精心指導現場救援工作。”王琦回憶説。在專家組指導下，回風井救援通道于1月24日順利打通，11名倖存礦工成功升井。

此次救援行動充分展示了何滿潮、王琦等中國礦業大學（北京）深部岩土力學與地下工程國家重點實驗室團隊過硬的科研和實戰能力。何滿潮因此收到中共山東省委、山東省人民政府發來的感謝信；何滿潮和救援專家組獲此次事故應急救援指揮部贈送的“牢記生命至上，聚力笏山救援”錦旗。

類似笏山金礦爆炸這樣的礦井事故救援，何滿潮、王琦等中國礦業大學（北京）團隊參與過多次，他們多年的科研成果和實踐經驗，為挽救事故被困人員、恢復生産秩序等提供了基礎支撐。

“每名礦工、每名工程建設者都是一個鮮活的生命，其背後都有一個家庭。作為科技工作者，我們的初心和使命是以科技創新助力保障地下工程和施工作業的安全，盡最大可能防止發生意外事故，盡最大努力開展高效救援，助力切實做好安全保障工作，服務國家礦産資源開發和國家重大工程建設。”王琦説。

為了適應經濟社會發展需要，中國每年都要修建大量礦山隧道、交通隧道、水網涵道等。據介紹，中國僅煤礦巷道年掘進長度就超過地球直徑，約1.3萬公里；改革開放以來，中國建成的交通隧道總長度與地球周長相當，約4萬公里。深部岩土力學與地下工程國家重點實驗室（北京）就是瞄準國家戰略需求，全面服務於國家深部資源開發與重大地下工程建設。“我們實驗室的創建人何滿潮院士，長期致力於礦山工程岩體大變形災害控制理論和技術的研究和實踐，取得了系統的、創造性的成果。目前，他正領銜開展關於川藏鐵路的重大科技專項研究，為早日建成這項世界鐵路建設史上地形地質條件最為複雜的工程而努力。” 王琦説。

“這是在山東菏澤鄆城趙樓煤礦，我第一次下井”

煤炭是我國重要的基礎性能源，是國家能源安全的“壓艙石”。王琦長期從事煤礦巷道安全控制理論與方法的教學科研工作，聚焦煤炭安全高效開採難題，紮根工程現場一線開展理論與技術研究，守護煤礦安全，探索煤炭開採新工法並取得突出成就。

2009年，王琦的科學研究事業實現重要跨越。他完成了在山東科技大學本科和碩士階段的學習，順利考入山東大學，師從中國工程院院士李術才，攻讀博士學位。“我的本科專業是土木工程，聚焦民用建築工程。一次偶然的機會，在碩士生導師王來老師引薦下，我見到李術才教授並當面聆聽到他的論斷——21世紀將是中國地下工程大發展的世紀。我深受影響，在成為李術才教授的博士生後，開始從事煤礦巷道大變形控制研究。”王琦回憶説。

“這是在山東菏澤鄆城趙樓煤礦，我第一次下井。這張就是當時拍攝的。”王琦指著一張照片介紹説。照片上的他站在礦工裝備架前，戴著安全帽，身著礦工服，笑容中透著幾分青澀。當時，王琦按照導師李術才的要求深入井下，獲取第一手的監測數據並指導工人按照新工藝進行礦井施工，不僅鍛鍊了吃苦耐勞的意志品質，而且進一步培養了“從事科研創新，必須深入工程一線”的理念。後來，王琦在李術才指導下，帶領課題組長期深入山東巨野煤田千米礦井下，開展科研試驗，研發出複雜條件圍岩分階段高強控制體系及成套關鍵技術裝備，有效實現了礦井巷道的穩定控制，該項科技成果獲山東省科技進步獎一等獎，同時支撐了國家技術發明獎二等獎。王琦的科研由此邁上一個新臺階。

值得一提的是，在推進創新過程中，王琦在政府和企業大力支援下，積極整合資源，在巨野煤田中心位置主持建立了協同創新現場科研基地，依託該基地建立了山東省地下空間安全控制工程實驗室、山東省院士工作站、深部岩土力學與地下工程國家重點實驗室菏澤實驗中心等科研平臺，大大促進科研試驗的開展和科技成果的應用轉化。

“智慧化和無人化是實現採礦安全的根本之道”

在博士後研究階段，王琦在導師何滿潮院士學術思想引領下，帶領課題組探尋巷道自動形成新工法即無煤柱自成巷N00平衡開採方法。為了推進該工法關鍵核心技術攻關，在何滿潮院士指導下，他與課題組連續數月在井下開展現場試驗，聯合20余家單位進行了25項工程試驗，對約160項技術進行了改進，最終形成了具有中國完全自主智慧財産權的N00採煤成巷核心裝備體系，並首次在陜西榆林的檸條塔煤礦進行了成功實踐，取消了巷道掘進，取消了煤柱留設，節約了煤炭資源。N00工法經行業權威專家鑒定，被認為是煤炭開採技術的重大突破、重大創新與升級，達到國際領先水準。

桃李不言，下自成蹊。王琦堅持深入生産一線搞科研，特別是把科研基地建到煤田礦區之舉，深深地感染著他的學生，大家都把下到千米之下的採掘巷道做科研作為必修課和家常便飯。談到這一點，王琦説，他只是在學習和傳承前輩治學、科研的方法和精神；自己的導師和業內其他前輩學人一直堅持到工程現場，有的已80多歲高齡，但是仍然親自下到井下工程現場。

王琦積極參與無煤柱自成巷技術的推廣和應用。在他的努力下，山東菏澤郭屯煤礦開展了無煤柱自成巷現場試驗並獲得成功。此外，該技術還被應用到陜西神木紅柳林煤礦等重大煤礦工程中，取得預期效果。“據了解，截至目前，國內採用無煤柱自成巷開採技術的礦井工作面達到300多個；在國際上，無煤柱自成巷開採技術已進入越南，開始服務該國煤炭開採。我們正在起草相關標準，以促進該技術在國內外的進一步推廣和應用。”王琦説。

展望未來，王琦表示，無煤柱自成巷N00工法體系將融合5G技術，建成智慧化5GN00礦井，建立煤、氣共採智慧化礦山，創建遠端無人化智慧採礦模式。

“智慧化和無人化是實現採礦安全的根本之道，是建設能源強國的必然選擇，也是我們夢寐以求的願景。在老師前輩們的指導下，我們青年科技工作者將繼續攜手前行，向著這一宏偉目標努力奮進。”王琦堅定地説。