文/王安山

2017年，煤炭科学研究总院迎来了60周年华诞。60年来，煤科总院累计承担了行业70%的国家重点科技计划项目，获得了行业60%的国家级科技奖励，攻克了一系列行业共性、基础性的重大课题。为纪念60年的发展历程，煤科总院的前辈和专家撰写了一批纪念文章，真实记录了几代煤炭科技人员怀着对祖国和煤炭事业的热爱，以无私奉献精神勇攀煤炭科技高峰的典型事迹，用一项项辉煌的科技成果书写了煤炭科技事业的不朽篇章，引领了煤炭工业的数次技术革命。

铭记历史，不忘初心，中国煤炭学会党委遴选出部分纪念文章以飨读者。这些生动的文字记载了重大科研攻关事件、科技创新历程和科技领军人物，定会鼓舞后来者在新时代煤炭科技征程中敢于担当，再创辉煌。

1969年元月1日凌晨，与入冬以来一样，淮北地区的天气特别寒冷，我国第一台竖井钻机中间试验工地——朔里矿南风井的简易房屋屋檐上挂着一串串冰柱，长的足有1米多长，在晨曦中闪闪发亮。我们8位从北京来的技术人员无心欣赏这些，而是紧张地进行着开钻前的最后准备。我们检查了所有环节，还特意让转盘带着钻杆、钻头旋转了几分钟。最后，操作人员按下“停止”按钮，在钻杆上系上了红绸带，静候开钻典礼的到来。

为了这一刻，煤科院建井所钻井组的技术人员已经奋斗了整整十年！

开钻典礼上的风波

开钻典礼定在上午9时，由当时的淮北市革命委员会主任主持。在各项议程完毕后，淮北市革命委员会主任走上钻台，剪断了红绸，宣布“现在开钻”。这时，全场数百双眼睛都注视着钻机，等待着钻杆飞快地旋转。然而，钻机却没有转，操作人员无论怎么操作，钻杆都纹丝不动。我和李德富等人赶紧检查，可就是查不出问题所在。时间一分一秒地过去，人们开始不安，涌向了钻机各处和机房，不停地询问着。过了十几分钟，钻机才转了起来，人们鼓掌欢呼并散去。开钻典礼成功收场，但我们几个人却急得出了一身冷汗，望着散去的人群瘫坐在地上。

随后再次检查发现，是由于开钻前操作人员所按的“停止”按钮质量差，按下后不能复位，电路无法接通，故钻机不运转。就这样，中间试验在开局不顺的警示下，于“文革”的第三个年头开始了不平坦的征程。

超前钻进首役告捷

这次钻井法凿井试验是采用直径1.0米、2.6米、3.5米、4.3米四个钻头依次钻进、扩孔而成，其中直径1.0米的钻头称超前钻头，共钻井92米，用时24天，可以说是首战告捷。

钻井法凿井就是用钻机驱动大直径钻头，在地层中钻孔。在钻头钻孔时，井筒中一直充满泥浆，以防止地层特别是流砂层坍塌。钻进时将压缩空气吹入钻杆造成压差，使泥浆得以喷出至地面，并将钻头破碎的岩石带至地面，称为反循环洗井。钻成直径4.3米的井筒后，要把内径3.5米的预制钢筋混凝土井壁漂浮在泥浆中一节一节接长沉至井底，再在壁后充填碎石、水泥浆完成固井。这是一种在地面操作全机械化的凿井方法。

左起：王承源、张青山、王曼青、张永成、李德富、范文庆、王安山

为了保证这一方法的成功，建井所钻井组在前任副组长李道功的带领下，已经在1963年至1964年分别就钻头、钻井井壁和下沉方法以及压气提升等设备、工艺进行了小规模试验。但是，能否在进行直径达几米的大直径钻井时保证流沙层等地层不坍塌，一直是大家最担心的技术难题。

负责泥浆技术的几个人为此费尽了心血。自1964年起，张青山、王承源就开始试验泥浆制备。到了1966年王曼青加入后，则全面开展泥浆参数、配制及处理的研究。他们多次向石油、地质专家请教，查阅国外大直径钻井资料，培训现场泥浆试验人员等，整整忙了三年。王曼青甚至还将美国60年代为地下核试钻的几十个大口径井的资料都译成中文，以供参考。最后，他们根据地层压力平衡理论，结合大直径井特点，摒弃了当时流行的高比重泥浆安全的观点，提出用低固相泥浆，以适当的低比重、合理的泥浆参数来满足护壁要求，并在这一原则的指导下完成了超前孔钻进。为验证其科学性，他们又进行了井筒直径测量，测得在4米厚的流砂层中，井筒直径仅为1.4米至1.7米，即形成了自然拱，流砂层没有坍塌，泥浆可靠地保证了钻井安全，也证实了所提出的大直径钻井泥浆理论和实践都是正确的，为日后的钻井成功提供了最坚实的基础。

饥寒中度过的冬日

1969年初的淮北地区天气特别冷，但是整个钻井作业都要在露天进行，为了御寒，我们每人从院里借了一件军大衣。因在现场试验时衣服上溅了许多含碱的泥浆，没几天棉布就被腐蚀出大小不一的洞，棉花也就外露了。工地上有人开玩笑说，远看就像是戴着一朵朵白花，近看却像是叫花子！这样的棉大衣伴我们在寒冬中过了几十天！

比冷更让人刻骨铭心的是累。钻井组当时有十几个人，但为了“抓革命”，只允许8个人到现场参加试验，一个人要顶几人用。首先，8个人要全部上岗跟班作业，且带队指挥，其中泥浆、电气专业各2人24小时轮流值守，张永成（井壁）、范文庆（机械）、张青山（工艺）、李维远（机械）每日分四班在钻机上带领工人操作，同时还要完成各自十分繁重的试验工作。那些天，每个人除了睡觉之外，其余一切时间都花在了工作上，一段时间下来都十分疲劳，有时站着都能睡着。

而最不好解决的是饿！自1958年大跃进后，又经历了三年困难时期，全国开始实行粮食定量。组内的张永成、张青山、王承源等定量最少，每月仅有28斤，而且10%的高粱面领不到手，算下来每天只有8两粮食。凭体力值班每天需要吃4餐，而每顿饭只有一个馒头或2两米饭，加之副食甚差，多是辣椒炒豆芽，所以总是觉得饿。

就在这冻、累、饿交替袭扰的环境中，参试人员仍然坚守岗位，出色地完成了各项工作。

重力沉淀和旋流器并联除砂净化泥浆系统

打捞牙轮的13个日夜

虽然冻、累、饿袭扰不断，但我们在超前钻进首战告捷的鼓舞下，从1月下旬开始又投入到直径2.6米第二级钻头的扩孔钻进中。然而这第二级钻进却是困难重重，前后共用去了80天时间！

最初的困难是粘土泥包钻头。因为地层中粘土特别粘，每钻几米就要提钻进行人工清理，清理后再下钻钻进。就这样上上下下十几次，表土钻进竟用了近40天。钻进岩石更不顺利，刚钻到一半，钻头上三个直径600毫米、长700毫米、重1吨的牙轮刀具便从钻头体上断裂下来，掉入直径仅1米、深达92米的超前钻孔中。

这是一起重大事故。在当时的政治条件下，试验工地领导小组依照惯例，组成了以工人为主体的“打捞三结合”小组，在一位老工人的带领下先后加工了几个打捞工具，但经过几次打捞都没有成功。时间已经过去了10天，工地上弥漫着要放弃打捞的悲观情绪。在我们的强烈要求下，现场再次召开会议，商讨打捞方案。讨论时，我们几个人认真分析了井下的实际情况：王安山提出，因牙轮与井壁间空间十分窄小，应采用长臂钳形打捞工具；张永成提出，在钳臂上应加倒齿以防牙轮滑脱；张青山提出，用钢丝绳控制打捞工具张开、闭合。确定打捞方案后，范文庆、李维远设计了打捞工具，并与现场工人一起日夜奋战，用了2天时间加工了长臂钳形牙轮打捞器。为确保打捞成功，按照张青山的建议，先用打印盘探明牙轮在井下的概况，王安山、李德富则专门加工了一台灵敏度较高的电子秤来检测是否抓到了牙轮，王曼青、王承源负责将泥浆处理至适合打捞的状态。一切准备就绪后，在施工人员的精心操作下，打捞过程十分顺利，打捞第1个牙轮用了2个多小时，打捞第2个牙轮用了1个多小时，打捞第3个牙轮仅用了45分钟！

试验期间的三个节日

在中间试验的半年时间里，我们在现场过了三个节日。虽然都是节日，尝到的却是不同的滋味。

第一个节日是元旦，正值开钻典礼。我们是在强烈期盼中迎来这一天的，但开钻典礼风波所带来的惊吓令我们心中久久不能平静。这一天没有聚餐，只有工作。

第二个节日是春节，我们正在顽强地克服钻进中的各种困难，因而在年夜饭聚餐时，还要不时地返回工地处理各种问题，十分忙碌。这一次聚餐，8个人只喝了1斤白酒。

五一节则是在中间试验节节胜利的气氛中迎来的，其意义更多的是对知识分子的评价有所好转。这是因为钻井法中间试验准备工作始于1966年上半年，几乎是与“无产阶级文化大革命”同时开始的，因此“文革”对试验的影响无处不在。例如，1968年初，张永成、王曼青等人为保护重要科研资料用平板车将资料推行90里至徐州途中，被造反派手执武器强令跪在地上接受检查，受到了野蛮的羞辱；1968年11月，李维远背着30斤铜料赴兖州加工，在徐州火车站被四个手执木棒的歹徒抢劫险遭不测；参加现场试验的几位技术人员中有的亲人原是优秀教师、老工人、好干部，但文革时转眼被定成“现行反革命”“地主分子”，知识分子也被污名化为“臭老九”。尽管这一切使人们感到迷茫，但我们仍然坚信所做的工作对国家、对人民是有意义的，所以我们这些参加试验的技术人员在4月下旬得知《光明日报》社论中再次提及了“知识分子是工人阶级的一部分”的论点时，内心的喜悦自不待言！就像王曼青当时所说：“五一节是我们知识分子自己的节日！”那天聚餐，8个人把配给的4斤白酒都喝干了！

壁后充填注浆地面设施

朔里煤矿南风井钻井试验现场

半个月、半载和十年

钻井法凿井中间试验的另一个亮点，是“恒钻压自动进给控制装置”在半年内研制、安装完毕，并在开钻后的半个月内调试好投入了运行。操作人员使用该装置可以精确地控制钻进速度和钻进压力，确保所钻成的井筒具有极高的垂直度。南风井完工后，经实测，其井口、井底中心偏移为200毫米，偏斜率仅为千分之二，完全符合设计要求。从此，“自动进给控制装置”作为标准配备，被安装在国内所有竖井钻机上。该装置在煤炭行业的使用，要比在石油钻机上使用早20年到30年。

为什么这样一套先进的电子控制自动化装置，在上世纪60年代末只用半年时间就完成了研发，并成功投入了使用呢？除去参试人员技术过硬、顽强努力外，十分关键的前提是为了完成钻井法凿井工艺，钻井组的技术人员前后用了10年的时间，做足了各方面的技术储备：1958年，建井所邓新赴苏联考察，搜集到了第一套7.5米钻机图纸；1959年成立钻井组，广泛搜集国内外资料；1963年，钻井组在院内和京西进行了直径1.0米、深10米和直径0.7米、深24米的钻进及扩孔钻进、压气提升及井壁下沉等小型试验；1965年，时任正、副组长的闫兴波、李道功向国家科委申报进行钻井法凿井中间试验并获批准；1966年春成立中间试验钻井组，在建井所特殊室主任李丰阁的带领下，赴淮北全面开展钻井法凿井方案、设备、工艺等研究，并于1968年底完成现场安装和调试。

我自1968年6月研究生毕业来到现场后发现，钻井组所积累的技术资料竟有40多个卷宗，叠起来可以直达屋顶！我正是参考了这些资料中一篇由张安民所译的技术论文后，才很快提出了合理的技术方案和设计，并获得成功。

国外大直径钻井井壁无一例外都是钢井壁，而我们则是钢筋混凝土井壁，这是当时负责井壁研究的徐文逵在60年代中期参照国内震动沉井法所用井壁，经小型试验、研究计算后提出并确定的，在此次试验中亦获成功，并一直延用至今。

1969年6月13日，在完成壁后充填固井作业后，钻井法凿井中间试验正式宣告成功！自1969年元旦始，从冬到夏，钻井组的8名参试人员胸中燃着烈火般的激情，一直陪伴在大钻机旁，在冰与火中度过了164个日日夜夜。

钻井法凿井研究在煤科院已有近60年历史了，如今追忆那些最初的岁月，仍是感慨良多，真可谓:十载精心聚薪炭，半年冰火锻奇剑。开山劈岩强中华，钻井老兵笑对天！