ガスはトラよりも凶暴ですか？炭鉱労働者にとって朗報です!この鉱山警備員は降伏するための新しい方法を持っています

石炭は我が国のエネルギー構成の 73% を占めており、我が国のエネルギー安全保障の「バラスト石」です。我が国の現在の資源賦存状況は「石炭は豊富、石油は乏しく、ガスは少ない」であり、石炭資源の開発と利用は国民経済の持続可能な発展に関係しています。しかしながら、石炭採掘に伴うガス異常、ガス爆発、石炭・ガス噴出などの事故はますます深刻化しており、我が国の石炭産業の発展を悩ませる重要な問題となってきました。

▲趙鵬祥

近年、社会経済の急速な発展と科学技術レベルの継続的な向上により、炭鉱事故の発生率は大幅に減少しましたが、ガス災害の問題は無視できません。西安理工大学安全科学工学部安全工学科副学科長の趙鵬祥教授は、10年以上にわたり中国の石炭産業の研究と探究に携わり、ガスの予防と制御に関する科学的研究に重点を置いてきました。

目標を達成するために一生懸命努力し、粘り強く努力してください。趙鵬祥氏は、「困難や疲労を恐れない」ことが石炭産業における科学研究の基礎であることをよく知っている。科学研究者としてのキャリアにおいて、彼は年間 365 日のうち半分を炭鉱で過ごし、問題の発見と解決に取り組みました。彼は今でも、2010年に初めて科学研究活動を開始し、陝西省濱昌鉱区の大仏寺炭鉱で調査と研究を行ったときに見たものや感じたものを覚えています。疲れましたが、得るものも多く、満足感もありました。まさに過去10年間の現場での研修があったからこそ、炭層採掘とガス抽出技術における多分野連携理論の研究において豊富な経験を積み、一連の革新的な科学研究成果を達成することができたのです。

ガスの「虎」を征服し、鉱山の安全を守ります。石炭産業において、趙鵬祥の科学研究の理想が燃え上がり、実現されました...

自分の仕事を愛する

趙鵬祥は1987年、瀾滄江の東に位置する甘粛省蘭州市で生まれた。西部地域の重要な中心都市であり、シルクロード経済ベルトの重要な結節都市です。豊かな歴史遺産を持つこの地で生まれ育った趙鵬祥さんは、勤勉な性格を培い、卒業後は国に奉仕する決意を強めました。

大学に行く前、趙鵬祥さんは将来の勉強や発展の方向についてあまり考えていなかったと率直に語った。彼が鉱山安全の分野について総合的な理解を持つようになったのは、2006年に西安理工大学の安全工学専攻に入学してからのことでした。

西安理工大学は西安鉱業大学の前身であり、石炭鉱業研究の長い歴史を持っています。炭鉱安全技術の分野も、学校の専門的かつ規律的な構築が依存する主要な領域の 1 つです。三秦の石炭埋蔵面積は57,000平方キロメートルに達し、予測石炭資源量は3,800億トンで、全国第4位であると報告されている。累計確認石炭埋蔵量は1700億トンで、国内第3位である。陝西省にとって、石炭は人々に利益をもたらす重要な資源であるだけでなく、経済発展の重要な柱でもあります。諺にもあるように、「好きなことをしなさい」。豊富な地元の石炭資源と学校の優秀な教授陣の支援を得て、趙鵬祥は石炭安全工学の分野で自らの業績を伸ばす決意を固めています。

大学院在学中、趙鵬祥さんは指導教官の指導の下、ガスの予防と制御の研究分野を正式に探求しました。この段階での研究上の啓蒙が、彼の将来の科学研究の道への扉を開いたのです。一連の科学研究の実践を通じて、趙鵬祥はガスの予防と制御の理論、ガスの実験、現場でのガスの予防と制御の実践を実際に体験しました。彼はまた、「この方向性は、従来のガス防止および制御とは大きく異なります。主に、上部の岩盤崩壊の進化法則と石炭採掘後のガス防止および制御を組み合わせて、関連する現場研究を行うことです。」ということを発見しました。さらに深く調べてみると、この分野には探求の余地が非常に大きいことがわかり、今後もこの方向で探求を続けていく決意を固めました。

ガス防止および制御技術の革新に取り組む

それは興味から始まり、愛で終わります。博士課程在学中、趙鵬祥氏は常に自由な探究活動に熱心であり、石炭産業における科学研究は彼に無限の空間を与えた。彼は、好きな研究をし、そこから栄養を得て、満足のいく結果を得ることで達成感を得られると考えています。ガスの予防と制御の研究は彼が情熱を注いでいることであり、そのために努力と汗を注ぐ覚悟ができています。

博士号を取得して西安理工大学に在籍した後も、趙鵬祥氏はこの分野における科学の最先端を探求し続けています。より多くの研究分野でより先進的な科学研究技術に触れるため、オーストラリア、アメリカなどへの学術交流や訪問研究も行いました。特に、米国ノーザンアリゾナ大学での客員研究員時代に、趙鵬祥氏は、共同指導教員である何俊興教授との深い交流や、現地で見聞きしたことを通じて、米国における現地の教育方法、科学研究モデル、および「人間中心」の鉱業概念についてより深い理解を獲得しました。これらすべてが、彼に研究分野についての新たな考え方を与えました。彼は西安理工大学を拠点に長年研究を続け、炭層採掘とガス抽出技術の多分野結合理論の技術向上に尽力し、この方向で一連の革新的な探究を行ってきました。

趙鵬祥氏は、新時代においては、ガスの予防と制御の方法に新たな変化がなければならないと考えている。長い間、ガス事故の発生は、炭層の発生条件、ガス発生条件、炭層採掘技術およびプロセスなどと密接に関係しており、炭層採掘障害後のガスの移動は採掘空間に流入し、採掘プロセスに大きな脅威をもたらします。したがって、鉱山ガスの予防と制御を行う際には、ガスそのものに基づいてガス事故を研究するだけでなく、外部の環境要因と組み合わせる必要があります。

「鉱山の圧力はガス事故の発生に決定的な役割を果たす」と趙鵬祥氏は語った。坑内圧とは、採掘前に坑内岩盤の自重の影響により坑内岩盤内部に発生する応力のことを指します。採掘前の岩盤は力のバランスが取れた状態にあるため、元の岩石はバランスの取れた状態にあります。トンネルを掘削したり採掘したりすると、元々の応力バランスが崩れ、岩盤内部の応力が再分配されます。再分配された応力が石炭や岩石の極限強度を超えると、トンネルや採掘作業面の周囲の石炭や岩石が損傷します。この状況は、石炭と岩石内部で新たな応力バランスが達成されるまで続きます。

「鉱山の圧力研究とガスの予防・制御を組み合わせなければ、ガスの噴出、移動、爆発および関連災害のメカニズムを理解することは困難になるだろう」と趙鵬祥氏は述べた。これら 2 つを組み合わせることで、石炭採掘中のガス移動状況をより包括的に把握し、ターゲットを絞った方法でガス抽出システムを配置することができます。

関連分野の研究をより良く進めるために、趙鵬祥氏のチームは、ガス移動に有利な経路を「低、中、高」の3つのレベルの高浸透性ゾーンに分け、各炭層の実際の状況に基づいて対応する技術選択を行い、ガス抽出に適用しました。ガス災害発生メカニズムから出発して、上部岩盤が崩壊した後にガスが上部岩盤のどの関連領域に移動、浸透、上昇、拡散するかなど、ガス噴出量に影響を与える主な制御要因を体系的に研究し、これらの領域の進化と形成プロセスと空間形態をさらに精緻化し、圧力解放ガスの地域抽出の重要な技術を提案し、圧力解放ガス抽出の効率をさらに向上させました。

▲訪問奨学金交換

趙鵬祥は、確固とした理論的基礎と関連技術の支援を受けて、一連の国家レベル、省レベル、省庁レベルの科学研究プロジェクトに成功裏に応募しました。近年、彼は国家自然科学基金プロジェクト 11 件（一般プロジェクト 2 件、青少年プロジェクト 1 件を主宰）および陝西省優秀青少年科学基金プロジェクトを含む 10 件以上の省および省庁プロジェクトを主宰または参加しました。科学研究プロジェクトの先駆的な実践において、彼の科学研究レベルも大幅に向上しました。

趙鵬祥氏は長年炭鉱で働いてきましたが、炭鉱現場での観察が難しいため、継続的なデータを取得することが難しい場合があることに気づきました。このとき、現場の作業面を同様の割合で研究室に移動する必要があります。このような状況において、関連作業の円滑な進行を確保するため、研究室のシミュレーション材料とシミュレーション機器にはより高い要件が課せられます。趙鵬祥氏が主宰する国家自然科学基金青年基金プロジェクトにおいて、彼は物理的類似性シミュレーション実験の材料開発と固体と気体の結合メカニズムに関する一連の研究を行った。実験シミュレーションと現地観察を組み合わせることで、ガスの移動プロセスと岩石層のあらゆる崩壊の間には密接な関係があることを発見しました。この関係をより深く探究するために、趙鵬祥は石炭採掘中の高透水性帯における破砕場と浸透場の協調的進化に関する関連研究を行い、関連結果をより普遍的なものにした。

長い間、石炭とガスの噴出は、地盤応力、ガス圧、石炭体構造の複合的な影響によって制御される動的な災害でした。これらは、構造炭が発達した炭層に発生する傾向があり、構造炭との関連は広範囲にわたります。特に、原生炭と構造炭の組み合わせは、地盤応力とガス圧の複合作用により、一連の変形、膨張、移動、融合を生じ、炭体の「転位構造」でガス噴出がよく発生します。趙鵬祥氏の研究は、構造石炭中の転位構造の分布特性、移動過程、移動法則を発見し、それをガスの脱着と浸透の結合関係と組み合わせて、より革新的な探査を行うことです。

趙鵬祥氏は、国家自然科学基金の重点プロジェクトのサブテーマの研究において、深部石炭採掘時の表土の亀裂発達と表土内のガスが豊富な領域の検出を目標に、亀裂観察、ガス濃度検出、ボーリング孔空間形態、岩層識別機能を統合した総合的な機器セットも開発した。この装置は、これまで見えなかった炭層内の物質を科学者に提示することができ、ガス災害予防・管理の透明性を高め、ガス抽出システムのレイアウトをより便利にし、ガス予防・管理の効率を大幅に向上させます。

この研究は鉱業に利益をもたらすだろう

本から学ぶことは常に表面的なものです。本当に理解するには、自分で実践しなければなりません。趙鵬祥氏の見解では、ガスの予防と制御の分野の研究は他の分野とは異なる。問題を発見し解決するには、現場から始める必要があります。趙鵬祥氏の長年の研究経験は、鉱山で働くことで得られたものです。彼は博士号を取得する前にすでに900回以上も鉱山に降りていた。彼は仕事に就いた後もこの習慣を続けました。過去5年間、彼は毎年180～200回井戸に潜った。地下での生活は非常に厳しく、時には12〜13時間もそこにいなければならなかったが、それでも彼はそれを楽しんでおり、不満はなかった。

趙鵬祥は長年にわたり、陝西省、山西省、新疆ウイグル自治区、甘粛省など多くの主要な石炭生産省で、30件以上の企業協力プロジェクトを遂行し、高ガス鉱山や石炭・ガス爆発鉱山のガス災害防止と制御に関する現場技術指導に精力的に取り組んできました。趙鵬祥氏は、炭鉱災害は動的な進化のプロセスであると考えている。ある炭鉱やある採掘場で実験研究を行っても、関連する技術を他の採掘場に再現することはできない。すべての技術的パラメータは鉱山ごとに、また面ごとに異なります。

この理念の下、趙鵬祥は炭層ガス抽出とガス制御に関する科学研究プロジェクト協力を実施することで地域の炭鉱・防災技術を革新し、厚層および極厚層の傾斜全機械化掘削切羽におけるガス噴出量予測方法のギャップを埋め、科学技術成果の転換と産業化を推進し、炭鉱安全分野の科学技術の進歩を促進し、安全で効率的な生産を確保し、管理部門と業界専門家から高い評価を獲得しました。

努力は報われる。趙鵬祥にとって幸運なことに、わが国におけるガス事故の深刻度は近年年々減少している。国際石炭ネットワークによると、2022年、全国の鉱山生産安全事故件数と死亡者数は前年比でそれぞれ3.4％と2.4％減少し、重大事故による死亡者数は前年比12.3％減少し、炭鉱ガス事故件数と死亡者数はともに前年比44％減少し、地圧や火災による死亡者は発生しなかった。 「こうした数字の減少を見て、自分の仕事が価値あるものであることを深く実感し、炭鉱の安全作業員であることを誇りに思う」と趙鵬祥さんは語った。

石炭産業の人材育成に尽力

感謝の気持ちを持ってのみ、遠くまで行くことができます。これまでのところ、趙鵬祥は現在の成果を達成できたことについて、多くの人々に感謝したいと考えている。大学院生の指導教員である李樹剛教授もその一人です。科学研究の長年にわたり、李樹剛教授が提唱した「三つの自己原理」（自己中心、自己完結、自己正当化）は、趙鵬祥の科学研究思想の形成に微妙な影響を与えました。数十年にわたる指導者の厳格で真剣な科学研究姿勢とやり方は、趙鵬祥の科学研究習慣にさらなる影響を与え、科学研究の頂点に登る道において彼を自分自身に対してより厳しくさせました。

ポスドク時代には、指導教官のLai Xingping教授もZhao Pengxiangに多大な援助と指導を与えた。さらに、チームの林海飛教授と安全科学工学学院の潘紅宇教授も、研究方向の選択、キャリアプラン、研究プロジェクトなどについて趙鵬翔に多くの適切な提案をしました。趙鵬翔にとって、彼らは彼の指導者であり友人であり、科学研究の道における彼のガイドでもあります。彼らと共に科学研究の道に携われることは幸運であり、心から感謝している。

トーチは世代から世代へと受け継がれます。多くの指導者や友人の影響を受けて、趙鵬祥は現在、石炭産業の関連人材の育成に貢献したいと考えています。近年、石炭を専攻する大学生の減少や、既存の技術系人材の高齢による退職により、関連専門人材の供給が持続不可能となり、石炭採掘企業が必要とする専門的・技術的人材のギャップが拡大しています。この業界の現状を目の当たりにして、趙鵬祥は深く心配している。どうすれば学生にこの分野の研究を心から好きになってもらえるでしょうか?趙鵬祥はいつも考えている。

趙鵬祥は長年にわたる人材育成の過程で、教育は子どもの本質を破壊することはできないと常に信じてきました。そのため、彼は常に生徒のさまざまな特性に応じてさまざまなトレーニング プログラムを策定します。 「外向的で柔軟な学生には、研究現場に長く滞在してもらい、そこで学んだことを研究室に持ち帰ってもらいます。一方、内向的な学生には、実験室での作業にもっと参加してもらい、研究で成果が出たら、関連する結果を国際会議に提出してもらいます」と趙鵬祥氏は語った。趙鵬祥さんは、勉強だけでなく、全国安全工学大学学生イノベーションデザインコンテストなどのコンテストに積極的に参加し、実践で能力を磨くことも学生に奨励しています。

大学教員として、趙鵬祥さんは責任感を常に持ち、長年同じ勤務と休息のスケジュールを守り、毎日大学院生と朝会を開き、実践的な行動で学生の「その日のうちに仕事を終わらせる」習慣を育てています。彼は科学的な指導を利用して大学院生の科学研究の効率を向上させます。慎重な訓練を通じて、彼は大学院生たちが「失敗の言い訳を探すのではなく、成功する方法だけを探す」という課題に正面から立ち向かう資質を養います。趙鵬祥は、「生徒の適性に応じて教える」、「模範を示して導く」といった教育理念のもと、石炭業界で多くの優秀な若い生徒を育ててきました。

「遠くを見渡すと、何千マイルも離れたところまで黄金色の景色が広がり、人生の浮き沈みを映し出しています。荒涼とした空では、弱い木々は根を張りませんが、古い大地では、孤独な枝に力強い葉脈が生えています。」西安理工大学の「ポプラ精神」は長年にわたり、趙鵬祥氏に科学研究と教育に根を下ろすよう鼓舞してきた。今後もこの理想の地で、我が国の石炭安全事業の発展のために邁進し、たゆまぬ努力を続けていくことでしょう。