2004年9月,辽宁工程技术大学,第十二届国际矿山测量大会在这里举行。来自世界各国的矿业专家齐聚一堂,交流矿业工程的科研成果,并就世界矿业发展及前景进行学术交流。
在采矿界具有世界级科研水平的俄罗斯自然科学院通讯院士N·M·巴杜金娜教授,虽然年逾七旬,但她还是带着极大的兴趣和强烈的期待参加了这次大会。她所期待的,就是与辽宁工程技术大学的张宏伟教授的再度见面。
会议期间,当她见到张宏伟教授的时候,以异常兴奋和钦佩的语气说:“张教授,真想不到你的研究工作进展得这样快,特别是已成功地将GIS和计算机技术引入到这一研究领域。在中国,你在地质动力区划方面进行的研究具有开创性的意义和广阔的应用前景,你的研究已经进入了这方面研究的国际前沿!”
巴杜金娜教授是国际著名的地质动力区划研究专家,地质动力区划的创始人。20世纪90年代曾来中国与张宏伟教授等中国专家进行过合作。然而,在短短的几年时间里,地质动力区划的研究就由中俄科研工作者发展、形成了一种清晰、系统,并有实践成效的科学方法。
张宏伟教授的科研项目,引起国际专家的瞩目,也受到国家的高度重视和支持。在我国自然科学研究中有四大类科研项目,而在张宏伟主持研究的30余项课题中就占了三大类,如国家重点科技攻关项目、国家973项目和各类基金项目等。
张宏伟教授,博士生导师,国务院政府特殊津贴获得者。1982年毕业于辽宁工程技术大学采矿工程专业。1999年到2000年作为高级访问学者赴德国克劳斯达尔大学工作。现任辽宁工程技术大学资源与环境工程学院副院长和地质动力区划研究所所长。
张宏伟教授长期辛勤耕耘在教学和科研第一线,他以严谨认真的治学态度和勤奋刻苦的治学精神努力钻研业务、积极开展教学改革,教学水平不断提高。他先后为研究生、本科生讲授《现代矿压理论》、《岩石力学》、《矿井设计》、《地质动力区划》、《岩层稳定与控制》、《板块构造学》、《地理信息系统》等20余门课程。
张宏伟教授主要从事岩石力学和矿井动力现象预测等方面的研究工作,地质动力区划是他进行科学研究的主攻方向。提起地质动力区划,对许多人来说是一个完全陌生的概念,但它对预测地质动力灾害和矿井动力现象却有着极其重要的意义。这一学科的发展,蕴藏着巨大的潜力,具有重大实用价值。
用张宏伟教授的专业术语解释,地质动力区划是地质动力学的一个新分支,它基于地球板块构造学说,根据地形地貌的基本形态和主要特征决定于地质构造形式这一原理,通过对地形地貌的分析,查明区域断裂的形成与发展;综合应用地应力测量、数值分析、“3S”、人工神经网络和模糊推理等技术手段,查明影响矿井动力现象发生的因素,应用多因素模式识别方法进行矿井动力现象区域预测工作;为人类的工程活动提供地质环境信息和预测工程活动可能产生的地质动力效应。
由此可见,地质动力区划在人类多种工程活动中都具有重要意义。长江三峡大坝地区的稳定性分析,西气东输石油管道途径路线的安全性考虑,重大型建筑的选址,各种矿井、油田动力灾害的预测等等,这些都与地质动力区划有着密切的关系,因为我们人类的各种工程活动毕竟都在与地壳打交道。
用我们相对比较了解的煤与瓦斯突出现象来说,张宏伟解释:煤与瓦斯突出,是威胁人类生命和财产的严重矿井灾害之一,近年来我国相继发生的重大矿难,大都与地质构造、煤层瓦斯有关。矿井动力现象治理包括互相联系的三个方面,即预测、检测和解危。长期以来,我国乃至世界科技界在这方面都进行着不懈的研究和探索,然而,结果是在矿井动力现象检测和解危方面取得较大进展,但在最为关键的预测方面进展不大,目前还仅仅停留在单因素或简单的单因素组合预测阶段。事实证明,煤与瓦斯突出是多因素作用的结果,它的发生与形成和矿井所处的地质构造关系非常密切,如果能通过对它形成因素进行研究分析并加以识别,得到早期预测方法,那会避免多少矿难,挽救多少矿工的生命啊。
张宏伟教授带着他的一届又一届学生们在这个领域已经进行了十五年的研究和探索。在他的实验室,悬挂着一幅巨大的中国一级动力区划图,那是他与他的学生用计算机绘制出来的多幅小图拼接而成的。那些绿色区域就是分布在全国各地的盆地,这些地区从地质构造上说,都是封闭较好的地方,加上地表沉陷,形成瓦斯后很难排出,有的是高瓦斯区域,这也是张宏伟教授密切关注和重点研究的对象,他要对这些地方做出地质构造区域性解释,分析地质活动可能造成的地质动力灾害,对相关矿区做出预警。
十五年风雨,十五年的艰辛跋涉,张宏伟教授攀上了科技王国里的峰巅。如果说他主持完成的30余项科研课题是颗颗明珠的话,那么,“煤与瓦斯突出区域预测的地质动力区划”是最为硕大和璀璨的一颗。他将地质动力区划方法应用在矿井动力现象区域预测中,基于对突出理论的认识,提出的“不同矿区、不同煤层、不同构造条件下煤与瓦斯突出具有不同模式”的观点,建立了“煤与瓦斯突出多因素识别概率预测”方法,基于井田动态单元概率预测图,划分煤与瓦斯突出危险区,突出威胁区和无突出危险区,对煤与瓦斯突出危险性做出评估和预测,提高瓦斯灾害预测的准确性,这一研究工作对局部检测和解危措施的选择都具有重要的指导意义。
他在地质动力区划的研究中,将冲击地压、煤与瓦斯突出和矿震三种动力现象统一归类,以断裂的活动性和岩体应力状态为主要研究对象,建立了预测矿井动力现象的统一方法。提出矿井动力现象区域预测的三个基本原则——共性、区域性和战略性原则,开辟了矿井动力现象区域预测研究的新领域。创立了一套工程投入少、实用性强的矿井动力现象区域预测新方法。地质动力区划为矿井动力现象预测和区域性地震灾害预测以及大型工程设施稳定性分析提供一个可行的方法。研究成果在平顶山(煤业)集团公司、开滦(集团)公司、淮南矿业(集团)公司和铁法煤业(集团)公司等多个矿区应用,取得了数千万的经济效益。随着国家对煤矿安全生产的高度关注和重视,并决定在鹤岗矿业(集团)公司等矿区进行瓦斯治理示范,张宏伟教授的科研成果将在鹤岗矿区全面应用推广。随着形势的发展,张宏伟教授的科研成果将会产生越来越大的经济效益和社会效益,科技明珠将放射出愈加璀璨的光彩。
在多年教学和科研工作实践的基础上,张宏伟教授主持编著和出版了《淮南矿区地质动力区划》和《地壳应力状态与地应力测量》等3部著作,在《岩石力学与工程学报》、《煤炭学报》及多个国际会议上发表学术论文50余篇,有的论文被《EI》等收录。在他主持完成的“十五”国家重点科技攻关项目“煤与瓦斯突出区域预测的地质动力区划和可视化技术”等30余项科研课题中,“应用地质动力区划方法预测矿井动力现象研究”获得辽宁科技进步二等奖,“岩体应力状态研究与矿井动力现象区域预测”获得煤炭工业科技进步二等奖。
辛勤的耕耘带来可喜的收获。由于张宏伟教授的科研项目不仅具有战略性、前瞻性,而且更有较强的实际应用性。连续几年来,他每年创科研经费达百万元以上。是的,在辽宁工程技术大学,人们戏称张宏伟教授不仅是“科研大户”,而且还是“科技富户”。
成就是辉煌的,但张宏伟教授并没有停下或放慢在科技之路攀登的脚步。如今,每逢夜深人静之时,晚归的人们仍然可以看到,在校园国际会议中心西测的那幢国家煤炭采矿工程重点实验室的二层小楼里,还是灯火通明,张宏伟教授与他的同事及学生们仍然在夜以继日地紧张工作着。他们以一种特殊的责任感和使命感,在地质动力区划这一崛起的科技新领域的最前沿挺进着。