周世甯
來源：本站發(fā)布日期：2021/04/15 11:21:27
周世甯，安全工程專家，中國(guó)煤礦瓦斯學(xué)科的開(kāi)拓者和主要奠基人之一，中國(guó)工程院院士。首次提出煤礦瓦斯地質的八項基本因素；創建了“煤層瓦斯流動理論”體系；提出了“煤層瓦斯應力場”的概念，首次提出煤層是由煤粒和裂隙組成(chéng)；創造性地提出了“煤和瓦斯突出的流變假說”；發(fā)明的“膠圈—壓力黏液封孔測定煤層瓦斯壓力的裝置”，結束了全世界因漏氣測定瓦斯壓力不準的曆史。 簡介： 周世甯，著名礦井瓦斯防治專家，中國(guó)工程院院士，中國(guó)礦業大學(xué)教授、博士生導師。他1934年出生在江蘇揚州，1950年在複旦大學(xué)化學(xué)系學(xué)習，後(hòu)轉入天津中國(guó)礦業學(xué)院學(xué)習，1953年畢業後(hòu)留校任教，長(cháng)期從事(shì)礦井瓦斯防治的科學(xué)研究工作。 瓦斯防治展奇功 解放初期的煤礦，瓦斯爆炸事(shì)故頻繁發(fā)生，成(chéng)爲煤礦最大的災害。舊中國(guó)從事(shì)煤礦開(kāi)采研究的人少，沒(méi)有專門研究防治瓦斯災害的專家，也沒(méi)有有關的論著。周世甯1953年分配到采礦系通風安全教研室工作，成(chéng)爲新中國(guó)第一代專門研究防治瓦斯災害的專家。 當時世界上石油和天然氣開(kāi)采工業大發(fā)展，學(xué)術界普遍運用地下水力學(xué)的理論來推導石油和天然氣的流動情況。在這(zhè)種(zhǒng)情況下，周世甯想到了運用地下水力學(xué) 理論推導煤層瓦斯流動情況，創建了煤層瓦斯流動方程。1963年，這(zhè)一研究成(chéng)果發(fā)表在北京礦業學(xué)院科學(xué)文選中，這(zhè)是國(guó)内外首次用簡單的代數方程表達出煤層瓦斯的單向(xiàng)、徑向(xiàng)和球向(xiàng)流動的方程。這(zhè)些計算公式在以後(hòu)的煤礦瓦斯防治工程中被廣泛應用， 1993年，這(zhè)一成(chéng)果獲得了國(guó)家自然科學(xué)獎。 1958年，在研究“煤層瓦斯流動理論”的同時，周世甯創制了當時在世界上獨一無二的“礦井通風網路電模拟計算機”，這(zhè)是當時該 領域世界最新的成(chéng)果。 盼得煤海能(néng)安甯 煤礦是一個艱苦的行業，人才流失嚴重。針對(duì)這(zhè)種(zhǒng)情況，周世甯起(qǐ)草了一份報告，和中國(guó)地質大學(xué)殷洪福院士共同約請兩(liǎng)院60多名院士簽名，提交給當時的朱 基總理，呼籲國(guó)家加強對(duì)煤炭人才的培養。這(zhè)一報告引起(qǐ)了朱 基總理和相關部門的高度重視。此後(hòu)，國(guó)家逐步重視煤炭行業的發(fā)展，對(duì)于煤炭高校的發(fā)展給予了很多特殊的優惠政策 ,鼓勵年輕人學(xué)習地礦專業 ,熱愛和從事(shì)煤炭事(shì)業。 2005年元旦期間，周世甯應邀參加由溫家寶總理在元旦晚上召開(kāi)的煤礦安全生産工作座談會。在這(zhè)次座談會上，周世甯集中把自己多年來對(duì)于煤礦瓦斯災害的研究成(chéng)果和看法向(xiàng)總理作了詳細的彙報。2005年1月2日下午，在回京的專機上，溫總理特地約請周世甯院士等到總理座艙談話。周世甯院士又向(xiàng)溫總理彙報了煤礦安全和瓦斯災害的一些情況，特别談到中國(guó)礦業大學(xué)在辦學(xué)中存在的困難，以及這(zhè)一領域人才匮乏的問題。溫總理細心地聽取了周世甯院士的彙報，勉勵礦大要辦出特色、提高水平，要精、要高。 履曆年表： 1950-1953年，在中國(guó)礦業學(xué)院學(xué)習。 1953年－－，在中國(guó)礦業大學(xué)工作。 1985年4-6月，任澳大利亞新南威爾士大學(xué)和Wollongong大學(xué)客座教授。 1979年10月，在前南斯拉夫召開(kāi)的第18屆國(guó)際采礦安全大會任執行副主席。 1990年8-10月，再任澳大利亞新南威爾士大學(xué)客座教授。 1998年9月，在日本東京亞洲和太平洋煤炭開(kāi)采技術國(guó)際讨論會上任執行主席。 1999年12月，當選中國(guó)工程院院士。 人生經(jīng)曆： 周世甯，1934年1月12日生于江蘇揚州市的一個書香門第家庭。1950年，周世甯從著名的江蘇省立揚州中學(xué)畢業後(hòu)，以優異的成(chéng)績考入中國(guó)礦業學(xué)院（現中國(guó)礦業大學(xué)）采礦工程專業學(xué)習，畢業後(hòu)留校從事(shì)教學(xué)科研工作至今。周世甯在留校後(hòu)主動要求從事(shì)礦井瓦斯的防治工作，他把畢生精力都(dōu)投入到對(duì)瓦斯的研究和教學(xué)中，取得了很多重要的科研成(chéng)果。 1959年他研制的礦井通風網路電模拟計算機被高教部選送到德國(guó)萊比錫國(guó)際博覽會參展；1979年應邀擔任在前南斯拉夫召開(kāi)的第18屆國(guó)際采礦安全大會的執行副主席；1998年在日本東京的亞洲和太平洋國(guó)際采礦大會上任執行主席；1985和1990 年先後(hòu)在澳大利亞新南威爾士大學(xué)和Wollongong大學(xué)任客座教授。1975年，他設計制作了膠圈—壓力黏液瓦斯壓力測定儀，獲得了1987年國(guó)家發(fā)明三等獎；對(duì)煤和瓦斯突出的研究成(chéng)果獲得了1993年國(guó)家自然科學(xué)四等獎。1999年12月周世甯當選中國(guó)工程院院士。 科學(xué)成(chéng)就： 創建煤層瓦斯流動理論體系 瓦斯事(shì)故是煤礦中最嚴重的災害，全世界又以中國(guó)最爲嚴重，爲獲取瓦斯研究中所需要的第一手資料，周世甯先後(hòu)到撫順、北票、陽泉、焦作等煤礦，深入現場，進(jìn)行了詳細而系統的研究。終于在1963年首先提出了影響煤層原始瓦斯含量的八項地質因素，這(zhè)成(chéng)爲瓦斯地質科學(xué)的基礎。20世紀50年代初期，對(duì)煤層瓦斯流動理論全世界還(hái)沒(méi)有這(zhè)方面(miàn)的著作，隻有地下水力學(xué)對(duì)水、石油、天然氣在砂岩地層中的流動有系統的論述。與瓦斯在煤層中的流動相比，水、石油和天然氣等流體與通過(guò)的孔隙介質無關。而瓦斯對(duì)煤層有很強的吸附性，1t煤中可含數十立方米的瓦斯，其中百分之九十以上處于吸附狀态，吸附瓦斯是以固體狀态存在于煤的孔隙表面(miàn)，能(néng)造成(chéng)煤體膨脹影響煤層的内應力和滲透性，因此要想將(jiāng)地下水力學(xué)應用到煤層瓦斯流動理論，必須將(jiāng)煤對(duì)瓦斯的吸附性導入滲流理論的達西定律，這(zhè)也是周世甯的創新之處。 周世甯在實驗室中建立了單向(xiàng)和徑向(xiàng)流動的模型，其中充滿煤粉，預先用穩定流動測出其透氣系數。然後(hòu)在充入一定壓力的瓦斯後(hòu)突然打開(kāi)，測定流動場内瓦斯壓力和流量随時間的變化。這(zhè)種(zhǒng)物理模拟的實驗方法隻能(néng)測出在某一特定條件下的流動狀況，而不能(néng)得到一般的普遍規律.周世甯又借助于相似理論，從微分方程中導出瓦斯壓力、流量和流動時間的相似準數，再將(jiāng)測定的實驗結果代入到各個準數中，將(jiāng)各準數的關系畫成(chéng)曲線，再將(jiāng)曲線分段用代數方程表達。由于相似準數是無因次的，這(zhè)樣就從一個具體的瓦斯流動實驗數據中抽象出通用的瓦斯流動普遍規律，這(zhè)是瓦斯學(xué)科建設中的重大進(jìn)展。 對(duì)煤層瓦斯流動方程的創建，實驗室的物理模拟試驗以及實驗數據的處理，在全世界都(dōu)是首次，這(zhè)一系列工作是在1963年以前完成(chéng)的，它奠定了煤層瓦斯流動理論體系的基礎。20世紀70年代周世甯在四川天府煤礦從事(shì)遠距離解放層解放效果的考察，在實測中發(fā)現煤層抽瓦斯後(hòu)，煤體存在明顯的收縮效應，使煤體内裂隙增加，應力降低，煤層透氣系數增大，煤質變硬，強度增大。這(zhè)是一個很重要的發(fā)現，它破除了瓦斯壓力、地應力、透氣系數、煤強度，這(zhè)四者是相互無關的傳統概念。在實驗室詳細測定了彼此的關系之後(hòu)，再補充到原有的瓦斯流動方程中，這(zhè)樣就將(jiāng)煤層瓦斯流動理論推進(jìn)到固氣耦合的新階段。目前這(zhè)一認識已爲全世界瓦斯學(xué)者所認可，這(zhè)是瓦斯流動理論的重大進(jìn)展，也是周世甯從事(shì)瓦斯學(xué)科研究工作以來最重要的發(fā)現。 周世甯與何學(xué)秋博士在實驗室對(duì)含瓦斯煤的流變性進(jìn)行了長(cháng)時間的考察，在全世界首次測得含瓦斯煤的流變性能(néng)曲線，得到了許多新的認識，煤礦中存在的最危險的延期突出現象，就是煤體流變性的一種(zhǒng)表現。根據實驗結果，提出了“煤和瓦斯突出的流變假說”，爲煤和瓦斯突出的防治提供了新的思路，屬世界的首創。 發(fā)明測定煤層瓦斯參數的技術 在煤層瓦斯流動場中，透氣系數相當于電阻，瓦斯壓力相當與電壓，它的測定也是非常重要的。然而全世界多年來都(dōu)沿用水文地質界對(duì)岩樣的測定方法，從煤層中取出煤芯，在實驗室的滲透儀上進(jìn)行測定。周世甯發(fā)明的單孔流量測定煤層透氣系數法，1978年被煤炭部定爲部頒标準方法，由于該方法簡單易行，受到了國(guó)内外有關學(xué)者的好(hǎo)評。 學(xué)術作風： 周世甯在長(cháng)期的科研實踐中認識到，最重要的是具有創新思維方法。他認爲一個人的能(néng)力應當是知識水平、分析能(néng)力、經(jīng)驗和實際應用技巧的綜合，絕不是多念幾年書就能(néng)代表的。創新是人的潛能(néng)，大多數人都(dōu)能(néng)在不同的崗位上做出創新的成(chéng)績。而激發(fā)人的創新潛能(néng)，就需要進(jìn)行創新教育，培養創新素質。 他認爲創新人才的素質應當具有下列六個方面(miàn)：堅定的自信；深厚的理論基礎和廣博的知識面(miàn)；強烈的創新願望；良好(hǎo)的分析能(néng)力和實踐技能(néng)；掌握正确的研究方法；健全的體魄和堅強的心理承受能(néng)力。 其中人的自信作爲素質的首要品質，從某種(zhǒng)意義上講，創新是個人行爲，能(néng)不能(néng)成(chéng)功，要看實踐的結果，這(zhè)裡(lǐ)充滿風險和困難，創新者必須對(duì)自己的選擇和決定具有堅定的信心，才能(néng)開(kāi)始進(jìn)行研究工作。同時創新者必須要有強烈的創新願望，時刻注意周圍的新技術、新工藝和新事(shì)物，千方百計把它應用到工作中來。所以，要勤奮學(xué)習，善于思考，勇于實踐。創新的想法必須建立在科學(xué)的基礎上，特别是原始創新是建立在深厚的基本理論之上的，所以深入學(xué)習很重要，要做到學(xué)深學(xué)透，一旦真正掌握了理論，它就會顯示出強大的力量，取得事(shì)先難于想像的好(hǎo)結果。他認爲，好(hǎo)的學(xué)習方法是：第一，恭恭敬敬地聽講、看書，努力弄懂理論的由來和立論的依據以及它的适用條件；第二，千方百計地找毛病，來推翻它，深化對(duì)它的理解和認識；第三，在不能(néng)否定它之後(hòu)，就堅定地相信它，在任何情況下都(dōu)不動搖，并且在實踐中恭恭敬敬地應用。周世甯將(jiāng)這(zhè)種(zhǒng)學(xué)習方法總結爲“R-S-R”學(xué)習方法，即From Respect to Suspect，From Suspect to Respect，從尊敬到質疑，從質疑到尊敬。 對(duì)創新者來說，強烈的創新願望是發(fā)現問題和提出問題的前提。創新人才的重要品質在于時刻關注周圍的新事(shì)物和技術進(jìn)步。他們要不斷地學(xué)習、不斷地探索這(zhè)些新事(shì)物和新技術，是否可以引用到自己的工作中來，或者把它用到另一個領域。創新的研究方法多種(zhǒng)多樣，但思路基本上是相同的。首先，要明确創新研究的目标和要求，然後(hòu)選擇技術途徑。其次，用極限判别法分析各個因素的地位和作用。确定技術關鍵和關鍵因素，及其解決方案。第三，進(jìn)行簡單的定性試驗，看看設計思想是否對(duì)路，有沒(méi)有重大的錯誤。第四，進(jìn)行小型的定量試驗，進(jìn)一步審查設計中有沒(méi)有問題，然後(hòu)加以總結。最後(hòu)，完善現有的實驗方案和系統，再將(jiāng)成(chéng)果應用于實際。再推廣研究成(chéng)果，擴展其應用領域。 周世甯在繁忙的工作之餘，還(hái)在上海交通大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、南京師範大學(xué)、中國(guó)礦業大學(xué)在内的20餘所大學(xué)進(jìn)行了創新思維方法的講座。他的講座語言精彩、嚴密而诙諧，結合自己的科研曆程，深入淺出地講述在科學(xué)研究工作中創新思維的方法和原則，在聽衆中引起(qǐ)很大反響，推動了中國(guó)科技界的創新活動。 主要論著： 1、周世甯，孫輯正.煤層瓦斯流動理論及應用，煤炭學(xué)報，1965，2（1）：24-37 2、周世甯.用線性相似材料模拟非線性穩定現象的方法，煤炭學(xué)報，1965，2（2） 3、周世甯.水力壓裂抽放瓦斯的理論分析，中國(guó)礦業學(xué)院學(xué)報，1979，（3）：53-58 4、周世甯.電子計算機在研究煤層瓦斯流動理論的應用，煤炭學(xué)報，1983，（2）：30-35 5、周世甯.煤層透氣系數的測定和計算，中國(guó)礦業學(xué)院學(xué)報，1980，（1）：1-6 6、Zhou S. N. Some basic characteristics of mine ventilation networks. International Journal of Mining Engineering, 1984. 2. England 7、Zhou S. N. Gas-coal dynamic phenomena in China, Queensland government mining journal, July 1985. Australia 8、周世甯，何學(xué)秋.煤與瓦斯突出機理的流變假說，中國(guó)礦業大學(xué)學(xué)報，1990，19（2）：1-7 9、周世甯.瓦斯在煤層中的流動機理，煤炭學(xué)報1990，15（1）：14-24 10、周世甯，俞啓香，華安增，汪泰葵.煤和瓦斯突出的防治.北京：煤炭工業出版社，1979 11、周世甯，林柏泉.煤層瓦斯賦存與流動理論.北京：煤炭工業出版社，1998
