文/王安山

2017年，煤炭科學(xué)研究總院迎來了60周年華誕。60年來，煤科總院累計承擔了行業(yè)70%的國家重點科技計劃項目，獲得了行業(yè)60%的國家級科技獎勵，攻克了一系列行業(yè)共性、基礎(chǔ)性的重大課題。為紀念60年的發(fā)展歷程，煤科總院的前輩和專家撰寫了一批紀念文章，真實記錄了幾代煤炭科技人員懷著對祖國和煤炭事業(yè)的熱愛，以無私奉獻精神勇攀煤炭科技高峰的典型事跡，用一項項輝煌的科技成果書寫了煤炭科技事業(yè)的不朽篇章，引領(lǐng)了煤炭工業(yè)的數(shù)次技術(shù)革命。

銘記歷史，不忘初心，中國煤炭學(xué)會黨委遴選出部分紀念文章以饗讀者。這些生動的文字記載了重大科研攻關(guān)事件、科技創(chuàng)新歷程和科技領(lǐng)軍人物，定會鼓舞后來者在新時代煤炭科技征程中敢于擔當，再創(chuàng)輝煌。

1969年元月1日凌晨，與入冬以來一樣，淮北地區(qū)的天氣特別寒冷，我國第一臺豎井鉆機中間試驗工地——朔里礦南風(fēng)井的簡易房屋屋檐上掛著一串串冰柱，長的足有1米多長，在晨曦中閃閃發(fā)亮。我們8位從北京來的技術(shù)人員無心欣賞這些，而是緊張地進行著開鉆前的最后準備。我們檢查了所有環(huán)節(jié)，還特意讓轉(zhuǎn)盤帶著鉆桿、鉆頭旋轉(zhuǎn)了幾分鐘。最后，操作人員按下“停止”按鈕，在鉆桿上系上了紅綢帶，靜候開鉆典禮的到來。

為了這一刻，煤科院建井所鉆井組的技術(shù)人員已經(jīng)奮斗了整整十年！

開鉆典禮上的風(fēng)波

開鉆典禮定在上午9時，由當時的淮北市革命委員會主任主持。在各項議程完畢后，淮北市革命委員會主任走上鉆臺，剪斷了紅綢，宣布“現(xiàn)在開鉆”。這時，全場數(shù)百雙眼睛都注視著鉆機，等待著鉆桿飛快地旋轉(zhuǎn)。然而，鉆機卻沒有轉(zhuǎn)，操作人員無論怎么操作，鉆桿都紋絲不動。我和李德富等人趕緊檢查，可就是查不出問題所在。時間一分一秒地過去，人們開始不安，涌向了鉆機各處和機房，不停地詢問著。過了十幾分鐘，鉆機才轉(zhuǎn)了起來，人們鼓掌歡呼并散去。開鉆典禮成功收場，但我們幾個人卻急得出了一身冷汗，望著散去的人群癱坐在地上。

隨后再次檢查發(fā)現(xiàn)，是由于開鉆前操作人員所按的“停止”按鈕質(zhì)量差，按下后不能復(fù)位，電路無法接通，故鉆機不運轉(zhuǎn)。就這樣，中間試驗在開局不順的警示下，于“文革”的第三個年頭開始了不平坦的征程。

超前鉆進首役告捷

這次鉆井法鑿井試驗是采用直徑1.0米、2.6米、3.5米、4.3米四個鉆頭依次鉆進、擴孔而成，其中直徑1.0米的鉆頭稱超前鉆頭，共鉆井92米，用時24天，可以說是首戰(zhàn)告捷。

鉆井法鑿井就是用鉆機驅(qū)動大直徑鉆頭，在地層中鉆孔。在鉆頭鉆孔時，井筒中一直充滿泥漿，以防止地層特別是流砂層坍塌。鉆進時將壓縮空氣吹入鉆桿造成壓差，使泥漿得以噴出至地面，并將鉆頭破碎的巖石帶至地面，稱為反循環(huán)洗井。鉆成直徑4.3米的井筒后，要把內(nèi)徑3.5米的預(yù)制鋼筋混凝土井壁漂浮在泥漿中一節(jié)一節(jié)接長沉至井底，再在壁后充填碎石、水泥漿完成固井。這是一種在地面操作全機械化的鑿井方法。

左起：王承源、張青山、王曼青、張永成、李德富、范文慶、王安山

為了保證這一方法的成功，建井所鉆井組在前任副組長李道功的帶領(lǐng)下，已經(jīng)在1963年至1964年分別就鉆頭、鉆井井壁和下沉方法以及壓氣提升等設(shè)備、工藝進行了小規(guī)模試驗。但是，能否在進行直徑達幾米的大直徑鉆井時保證流沙層等地層不坍塌，一直是大家最擔心的技術(shù)難題。

負責泥漿技術(shù)的幾個人為此費盡了心血。自1964年起，張青山、王承源就開始試驗?zāi)酀{制備。到了1966年王曼青加入后，則全面開展泥漿參數(shù)、配制及處理的研究。他們多次向石油、地質(zhì)專家請教，查閱國外大直徑鉆井資料，培訓(xùn)現(xiàn)場泥漿試驗人員等，整整忙了三年。王曼青甚至還將美國60年代為地下核試鉆的幾十個大口徑井的資料都譯成中文，以供參考。最后，他們根據(jù)地層壓力平衡理論，結(jié)合大直徑井特點，摒棄了當時流行的高比重泥漿安全的觀點，提出用低固相泥漿，以適當?shù)牡捅戎?、合理的泥漿參數(shù)來滿足護壁要求，并在這一原則的指導(dǎo)下完成了超前孔鉆進。為驗證其科學(xué)性，他們又進行了井筒直徑測量，測得在4米厚的流砂層中，井筒直徑僅為1.4米至1.7米，即形成了自然拱，流砂層沒有坍塌，泥漿可靠地保證了鉆井安全，也證實了所提出的大直徑鉆井泥漿理論和實踐都是正確的，為日后的鉆井成功提供了最堅實的基礎(chǔ)。

饑寒中度過的冬日

1969年初的淮北地區(qū)天氣特別冷，但是整個鉆井作業(yè)都要在露天進行，為了御寒，我們每人從院里借了一件軍大衣。因在現(xiàn)場試驗時衣服上濺了許多含堿的泥漿，沒幾天棉布就被腐蝕出大小不一的洞，棉花也就外露了。工地上有人開玩笑說，遠看就像是戴著一朵朵白花，近看卻像是叫花子！這樣的棉大衣伴我們在寒冬中過了幾十天！

比冷更讓人刻骨銘心的是累。鉆井組當時有十幾個人，但為了“抓革命”，只允許8個人到現(xiàn)場參加試驗，一個人要頂幾人用。首先，8個人要全部上崗跟班作業(yè)，且?guī)ш犞笓]，其中泥漿、電氣專業(yè)各2人24小時輪流值守，張永成（井壁）、范文慶（機械）、張青山（工藝）、李維遠（機械）每日分四班在鉆機上帶領(lǐng)工人操作，同時還要完成各自十分繁重的試驗工作。那些天，每個人除了睡覺之外，其余一切時間都花在了工作上，一段時間下來都十分疲勞，有時站著都能睡著。

而最不好解決的是餓！自1958年大躍進后，又經(jīng)歷了三年困難時期，全國開始實行糧食定量。組內(nèi)的張永成、張青山、王承源等定量最少，每月僅有28斤，而且10%的高粱面領(lǐng)不到手，算下來每天只有8兩糧食。憑體力值班每天需要吃4餐，而每頓飯只有一個饅頭或2兩米飯，加之副食甚差，多是辣椒炒豆芽，所以總是覺得餓。

就在這凍、累、餓交替襲擾的環(huán)境中，參試人員仍然堅守崗位，出色地完成了各項工作。

重力沉淀和旋流器并聯(lián)除砂凈化泥漿系統(tǒng)

打撈牙輪的13個日夜

雖然凍、累、餓襲擾不斷，但我們在超前鉆進首戰(zhàn)告捷的鼓舞下，從1月下旬開始又投入到直徑2.6米第二級鉆頭的擴孔鉆進中。然而這第二級鉆進卻是困難重重，前后共用去了80天時間！

最初的困難是粘土泥包鉆頭。因為地層中粘土特別粘，每鉆幾米就要提鉆進行人工清理，清理后再下鉆鉆進。就這樣上上下下十幾次，表土鉆進竟用了近40天。鉆進巖石更不順利，剛鉆到一半，鉆頭上三個直徑600毫米、長700毫米、重1噸的牙輪刀具便從鉆頭體上斷裂下來，掉入直徑僅1米、深達92米的超前鉆孔中。

這是一起重大事故。在當時的政治條件下，試驗工地領(lǐng)導(dǎo)小組依照慣例，組成了以工人為主體的“打撈三結(jié)合”小組，在一位老工人的帶領(lǐng)下先后加工了幾個打撈工具，但經(jīng)過幾次打撈都沒有成功。時間已經(jīng)過去了10天，工地上彌漫著要放棄打撈的悲觀情緒。在我們的強烈要求下，現(xiàn)場再次召開會議，商討打撈方案。討論時，我們幾個人認真分析了井下的實際情況：王安山提出，因牙輪與井壁間空間十分窄小，應(yīng)采用長臂鉗形打撈工具；張永成提出，在鉗臂上應(yīng)加倒齒以防牙輪滑脫；張青山提出，用鋼絲繩控制打撈工具張開、閉合。確定打撈方案后，范文慶、李維遠設(shè)計了打撈工具，并與現(xiàn)場工人一起日夜奮戰(zhàn)，用了2天時間加工了長臂鉗形牙輪打撈器。為確保打撈成功，按照張青山的建議，先用打印盤探明牙輪在井下的概況，王安山、李德富則專門加工了一臺靈敏度較高的電子秤來檢測是否抓到了牙輪，王曼青、王承源負責將泥漿處理至適合打撈的狀態(tài)。一切準備就緒后，在施工人員的精心操作下，打撈過程十分順利，打撈第1個牙輪用了2個多小時，打撈第2個牙輪用了1個多小時，打撈第3個牙輪僅用了45分鐘！

試驗期間的三個節(jié)日

在中間試驗的半年時間里，我們在現(xiàn)場過了三個節(jié)日。雖然都是節(jié)日，嘗到的卻是不同的滋味。

第一個節(jié)日是元旦，正值開鉆典禮。我們是在強烈期盼中迎來這一天的，但開鉆典禮風(fēng)波所帶來的驚嚇令我們心中久久不能平靜。這一天沒有聚餐，只有工作。

第二個節(jié)日是春節(jié)，我們正在頑強地克服鉆進中的各種困難，因而在年夜飯聚餐時，還要不時地返回工地處理各種問題，十分忙碌。這一次聚餐，8個人只喝了1斤白酒。

五一節(jié)則是在中間試驗節(jié)節(jié)勝利的氣氛中迎來的，其意義更多的是對知識分子的評價有所好轉(zhuǎn)。這是因為鉆井法中間試驗準備工作始于1966年上半年，幾乎是與“無產(chǎn)階級文化大革命”同時開始的，因此“文革”對試驗的影響無處不在。例如，1968年初，張永成、王曼青等人為保護重要科研資料用平板車將資料推行90里至徐州途中，被造反派手執(zhí)武器強令跪在地上接受檢查，受到了野蠻的羞辱；1968年11月，李維遠背著30斤銅料赴兗州加工，在徐州火車站被四個手執(zhí)木棒的歹徒搶劫險遭不測；參加現(xiàn)場試驗的幾位技術(shù)人員中有的親人原是優(yōu)秀教師、老工人、好干部，但文革時轉(zhuǎn)眼被定成“現(xiàn)行反革命”“地主分子”，知識分子也被污名化為“臭老九”。盡管這一切使人們感到迷茫，但我們?nèi)匀粓孕潘龅墓ぷ鲗?、對人民是有意義的，所以我們這些參加試驗的技術(shù)人員在4月下旬得知《光明日報》社論中再次提及了“知識分子是工人階級的一部分”的論點時，內(nèi)心的喜悅自不待言！就像王曼青當時所說：“五一節(jié)是我們知識分子自己的節(jié)日！”那天聚餐，8個人把配給的4斤白酒都喝干了！

壁后充填注漿地面設(shè)施

朔里煤礦南風(fēng)井鉆井試驗現(xiàn)場

半個月、半載和十年

鉆井法鑿井中間試驗的另一個亮點，是“恒鉆壓自動進給控制裝置”在半年內(nèi)研制、安裝完畢，并在開鉆后的半個月內(nèi)調(diào)試好投入了運行。操作人員使用該裝置可以精確地控制鉆進速度和鉆進壓力，確保所鉆成的井筒具有極高的垂直度。南風(fēng)井完工后，經(jīng)實測，其井口、井底中心偏移為200毫米，偏斜率僅為千分之二，完全符合設(shè)計要求。從此，“自動進給控制裝置”作為標準配備，被安裝在國內(nèi)所有豎井鉆機上。該裝置在煤炭行業(yè)的使用，要比在石油鉆機上使用早20年到30年。

為什么這樣一套先進的電子控制自動化裝置，在上世紀60年代末只用半年時間就完成了研發(fā)，并成功投入了使用呢？除去參試人員技術(shù)過硬、頑強努力外，十分關(guān)鍵的前提是為了完成鉆井法鑿井工藝，鉆井組的技術(shù)人員前后用了10年的時間，做足了各方面的技術(shù)儲備：1958年，建井所鄧新赴蘇聯(lián)考察，搜集到了第一套7.5米鉆機圖紙；1959年成立鉆井組，廣泛搜集國內(nèi)外資料；1963年，鉆井組在院內(nèi)和京西進行了直徑1.0米、深10米和直徑0.7米、深24米的鉆進及擴孔鉆進、壓氣提升及井壁下沉等小型試驗；1965年，時任正、副組長的閆興波、李道功向國家科委申報進行鉆井法鑿井中間試驗并獲批準；1966年春成立中間試驗鉆井組，在建井所特殊室主任李豐閣的帶領(lǐng)下，赴淮北全面開展鉆井法鑿井方案、設(shè)備、工藝等研究，并于1968年底完成現(xiàn)場安裝和調(diào)試。

我自1968年6月研究生畢業(yè)來到現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)，鉆井組所積累的技術(shù)資料竟有40多個卷宗，疊起來可以直達屋頂！我正是參考了這些資料中一篇由張安民所譯的技術(shù)論文后，才很快提出了合理的技術(shù)方案和設(shè)計，并獲得成功。

國外大直徑鉆井井壁無一例外都是鋼井壁，而我們則是鋼筋混凝土井壁，這是當時負責井壁研究的徐文逵在60年代中期參照國內(nèi)震動沉井法所用井壁，經(jīng)小型試驗、研究計算后提出并確定的，在此次試驗中亦獲成功，并一直延用至今。

1969年6月13日，在完成壁后充填固井作業(yè)后，鉆井法鑿井中間試驗正式宣告成功！自1969年元旦始，從冬到夏，鉆井組的8名參試人員胸中燃著烈火般的激情，一直陪伴在大鉆機旁，在冰與火中度過了164個日日夜夜。

鉆井法鑿井研究在煤科院已有近60年歷史了，如今追憶那些最初的歲月，仍是感慨良多，真可謂:十載精心聚薪炭，半年冰火鍛奇劍。開山劈巖強中華，鉆井老兵笑對天！