刘天泉：采矿理论及特殊开采技术先行者

       简介：刘天泉，1927年11月10日出生于江西省萍乡市。中共党员，教授，博士生导师，中国工程院院士。1952年毕业于湖南大学矿冶系;1952-1954年在北京俄文专修学校学习俄文、波兰华沙大学波语班学习波文;1958年获波兰克拉科夫矿冶学院采矿系硕士学位;1985-1999年分别任《煤矿开采》、《中国煤炭》、《中国工程科学》等多种学报编委、主编;1994年被遴选为中国工程院首届院士;1999年病逝于北京。逝世时任煤炭科学研究总院学术委员会主任、北京开采所总工程师和学位委员会副主席。兼任国务院学委会采矿地质石油学科评议组成员、煤炭科学基金委员会主任、中国岩石力学与工程学会副理事长、煤矿开采损害技术鉴定委员会主任等职;曾任第六届全国人大代表。1990年成为全国第一批享受政府特殊津贴者。

我国首批中国工程院院士、博士生导师刘天泉教授，一直在煤炭科学研究总院北京开采所从事科研第一线工作，献身矿山事业。在采矿理论及特殊开采技术领域勇于开拓进取，首创矿山采动响应与控制理论及特殊开采技术。他创立了完整的矿山岩体采动响应理论体系;创新了一整套矿山特殊开采技术体系，为矿山资源开发、开采和环境安全提供了切实可行的途径，在国内外处于领先地位;在采动响应的预计与控制理论及特殊开采技术等方面出版专著10多本(含独、合著)，发表论文60多篇、研究报告40多个、工程咨询报告50多个、译著2本、译文20多篇。

坎坷求学路爱国强国心

刘天泉，1927年11月10日生于江西省萍乡县(现萍乡市)青山村一个贫苦农民家庭。刘天泉读完小学四年后，家里无力继续供其读书，只好辍学。时值村里老秀才刘聘吾等倡导成立了“教子会”，资助学习成绩优秀的贫苦学生上学，他才有机会在本县唯一的县立小学毕了业。之后“教子会”即使在助学金之外设立了奖学金，仍不够交纳上中学的学费，他第二次面临失学，正好此时县里成立了简易师范学校，渴望学习的他又有机会在简师学习。

1944年还没毕业，刚满16岁的他就大难临头。日本侵略军进攻长沙，沿湘赣边境路经萍乡。这一年，未成年的他被日本兵抓去当了劳工。不到一个月，他就患痢疾无力再干活，他乘机逃走，但不幸又被小日本抓回，这回他可是大祸临头了，小日本用刺刀在他身上乱刺，然后把血淋淋的他推到了河里。富有强国之心的他硬是撑了过来，带着重伤在河滩熬过了艰难的五天五夜，靠乞讨回了家。

患难给他留下了深刻的印象。他深知：为了强国，就得继续学习。于是，他在舅父家休养了一个多月，伤口痊愈后又踏上继续学习之旅，1945年终于在简易师范毕业。随后困难又挡住了他的求学路，当时师范学校毕业生不能升高中，他就想办法把堂兄的初中毕业证借到手，在易舜尧老师的帮助下，冒名在一个私立中学读了半年，后又转入江西省立宜春中学，直到1949年总算高中毕了业。这时适逢中华人民共和国建立，他在本村做了一年小学教师后考入湖南大学矿冶系，于1952年参加中国共产党。两年后，被选拔到留苏预备班学习俄文，后因专业需要服从组织安排改去波兰，在波兰克拉科夫矿冶学院采矿系本科插班二年级学习。因学习成绩优异，他得到了继续深造攻读硕士的机会。

填补多项国内空白研究成果显著

——地下工程破坏性研究敢为人先敢担当

地下工程破坏性影响在建国初是一门尚无人专门研究的学科，对其在工程安全及环境保护方面的影响也缺乏认识。虽在建国前矿山工程的破坏性影响事故时有发生，但并未引起人们的注意，直至20世纪50年代后期，我国才开始这项研究。

凡建设工程大都涉及地下工程，例如矿山巷道、隧道、峒室、边坡及城市地下工程等，而某些工程本身就是地下工程，例如矿山采场、地下铁道等。地下工程有浅埋、深埋和小断面、大面积之分;有支护工程和无支护工程之分;其所在地有岩石、土体和硬、软、碎、散及富水等不同岩石、土体之分。随地下工程类型的不同，地下工程会对其周围岩体产生不同的影响，例如，冒顶、抽冒、切冒、裂缝、塌陷、滑坡、崩塌等，一般称其为破坏性影响;弹塑性变形、弯曲、均匀沉降等，则称其为非破坏性影响。

减少这些影响对工程及环境造成的后果，需要不同的控制方法。离地表浅、特浅的地下铁道和隧道，如果条件复杂，开挖工艺和支护不当，会引起地表塌陷、裂缝，破坏地面环境和景观;离地表较深、很深的巷道、峒室，除在其周围产生一定影响外，对地表及环境则不会产生破坏性影响。

——提出“三带”模型理论广泛用于“三下”采煤

刘天泉对大面积采煤(矿)在周围岩土体中发生的变形与位移进行了长期深入的研究。正常地质及开采条件下，大面积回采工作面在周围地层中产生的采动影响，刘天泉概括地用受影响地层中的上部，“顶三带”、下部“底三带”及周边“边三带”构成的“三带”模型描述，而在地表产生的采动影响，则用“地表下沉盆地”模型描述。在特殊地质及开采条件下，还可能产生有别于“三带型”的抽冒型和切冒型破坏性影响。它们是最剧烈的采动影响显现形式。

上述理论已广泛应用于“三下”采煤。1985年、2000年先后由他主编的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》全面地反映了“三下”采煤技术的内容。

——建筑物压煤研究填补建筑物下采煤技术空白

建筑物压煤是我国存在的量大面广的问题之一，特别是村庄压煤问题。但在建国后很长一段时期这方面的技术尚处于空白。

1954年，刘天泉在波兰重点学习了处于国际先进水平的波兰城镇建筑物下现代采煤技术。回国后，他把这方面的先进技术在我国做了全面介绍，并开展重点试验研究。他在我国数十个矿区介绍了波兰城镇下采煤技术成就，并编写出版了波兰城镇下采煤技术资料。1963年以来，他先后四次去波兰考察波兰城镇建筑物下采煤技术。

1974年，他作为我国抚顺、阜新、本溪、济宁四个煤矿城市市长赴波城镇下采煤考察团秘书长兼翻译，又全面考察了波兰城镇下采煤技术，并在这些矿区开展了试验研究。

1963年，由煤炭部领导成立了我国第一个抚顺城市下采煤试验组，他担任试验组副组长，组织科研、高校及现场科技人员进行了建筑物下采煤试验研究，使波兰城镇下采煤相关技术理论与经验开始在我国全面推广。

1970～1985年，他还组织波兰城镇下采煤专家多次来我国进行全面交流和技术咨询，如鹤岗矿区铁路下采煤、本溪矿区井筒煤柱及工业场地建筑物下采煤、唐山煤矿铁路下采煤以及大屯矿区塌陷区治理等问题，开展了我国与波兰在这方面的技术合作，使我国有关科技人员对波兰城镇下采煤技术有了进一步的了解。

独特四步研究法求新、抓点、广纳、升华

——研究方法第一步：“求特”

1958年毕业回国后，刘天泉被分配在煤炭科学研究院北京开采所从事科研工作。他深知，科研的关键在创新，创新的基础是热爱本职、勤奋和正确的科学方法的结合。地下工程破坏性影响及控制这门学科(又称开采沉陷或“三下”采煤)，当时在我国尚属空白。为此，他选定了国内外尚未进行过研究的开采急倾斜煤层作为试验测试目标。这是他的研究方法的第一步——“求特”。

——研究方法第二步：“抓点”

为解决淮河下采煤问题及探索地层内部的破坏性影响特性，在长达5～6年的时间，他不畏艰险，冒着巷道经常塌方的危险，爬着进到采空区上方的巷道内观测。根据我国煤矿缓倾斜厚煤层多的实际，开始了第二步研究方法——“抓点”。

——研究方法第三步：“广纳”

经过较长期对几个煤矿的试验、测试与研究，不仅解决了含水层下缓倾斜厚煤层的开采难题，还使他对地下工程破坏性影响的奥秘有了科学的概念。柴里煤矿因水文地质条件复杂，被定为试验矿井，他毅然挑起试采这副重担。试采不久“文化大革命”就开始了，煤矿生产几乎停顿，但他仍长期住在矿上，直接指挥钻机队，终于完成了既定测试任务，为试采成功做出了贡献。在邢台煤矿，他为取得一套准确而完整的资料，促进该矿早日达产，关键时每天下三次井，跟班测试，不漏掉一个数据。在“求特”、“抓点”的基础上，他又不停地实现第三步研究方法——“广纳”。

——研究方法第四步：“升华”

这时他几乎走遍了全国的大小煤矿，进行技术服务、学术交流，大大丰富了这门学科的内涵。随着年岁增长，不能再去现场直接进行观测时，他又在技术咨询、指导研究生及承担国家自然科学基金项目中，使这门学科的深度和广度进一步提高，于是开始了他的第四步研究方法——“升华”，使学科的领域和方向不断拓展和创新。

在他的四个研究阶段中，建立了煤炭系统第一个特殊开采技术研究室及煤炭科学研究总院第一个采矿工程博士学位授权点，培养了一批人才。他发表论文60篇，编写研究报告、技术咨询报告约100篇，出版专著6本，译著2本，获科技进步奖：国家级一等奖1项，二等奖1项，省、部级特等奖1项、一等奖1项、二等奖6项、三等奖9项，还获得何梁何利科技进步奖1项。为此，刘天泉教授于1994年遴选为中国工程院首届院士。