甘当“煤黑子”的中国工程院院士刘宝琛

简介：刘宝琛(1932.7.20-2017.6.21)，辽宁省开源县人。我国著名岩土工程专家，中国随机介质理论奠基人及其应用的开拓者，中南大学教授，博士生导师;1956年加入中国共产党，同年毕业于东北工学院采矿专业，分配到中国科学院长沙矿冶研究所从事科研工作;1957年，作为中国科学院第一批公派进修生到波兰科学院岩石力学研究所学习;1962年初，以优秀成绩在科拉克夫矿冶大学取得技术科学博士学位;20世纪60年代后期以来，主持了国家重点开采的许多项目，均获成功;1994年当选为波兰科学院外籍院士;1997年当选为中国工程院能源与矿业工程学部院士;2000年荣获全国先进工作者称号;2017年6月21日因病医治无效，在长沙逝世，享年85岁。

“刘宝琛院士的逝世，是我国岩土工程界的重大损失，是中国工程院和中国工程科技界的重大损失。”近日，中国工程院发布了这样的唁电。

2017年6月21日15点30分，85岁的中国工程院院士、我国著名岩土工程学家刘宝琛在长沙逝世。

有人把从事采矿工作、岩土工程的人称为“煤黑子”“土疙瘩”，而刘宝琛却认为，只要能为祖国作贡献，自己心甘情愿当“煤黑子”“土疙瘩”。

从小努力学习深造，奠基开拓我国岩土工程

刘宝琛院士从小就志向明确，努力学习深造，学习成绩优异。1952年，他考入东北工学院采矿工程专业。1956年，以四年全5分的优异成绩毕业，同年加入中国共产党。为了跻身于世界科研前列，他全方位学习，精通英语、波兰语、俄语、德语和日语多国语言。毕业后被分配到冶金部长沙矿冶院的前身——中国科学院长沙矿冶研究所。

1957年，刘宝琛被中国科学院选派去波兰科学院岩石力学研究所做博士研究生，师从波兰著名的教授沙乌斯托维奇院士及李特维尼申院士。当时开采煤层影响地表移动是世界采煤国家共同关心的问题。1954年，李特维尼申教授引入随机介质概念来研究地表移动的规律，但他的研究主要是解决一些纯理论性问题，没有用于大规模的生产实际。刘宝琛把这一技术难题作为自己研究的重点，并先后在波兰科学院院报发表了两篇论文，以其独到的见解引起很大反响。1962年初以优秀成绩作为第一个中国博士生在科拉克夫矿冶大学通过答辩，获技术科学博士学位。

1962年2月，刘宝琛怀着报效祖国的满腔热情回到了长沙矿冶研究所。1965年，刘宝琛、廖国华合著的《煤矿地表移动的基本规律》由中国工业出版社出版。这是中国人写的第一本有关矿山地表移动方面的专著。该书用概率论的观点和方法来研究矿山岩层移动的规律，被称为“概率积分法”。由此，随机介质理论在全国各煤矿得到广泛应用。

自1965年以来，刘宝琛发展和完善了随机介质理论及其在采矿和岩土工程中的应用，解决了开采水平或倾斜矿床时岩层及地表移动与变形计算的二维及三维问题，并开发了相应的计算机软件。在国内大部分煤矿及小部分金属矿已经得到广泛应用，为解决地表工业民用建筑物群、铁道及河流下的安全开采，以及采空区地表合理利用等问题发挥了重要作用。20世纪70年代以来，随机介质理论已形成一个很有影响的学派。

奠基随机介质理论，广开“三下”开采先河

首先提出随机介质理论的是波兰科学院副院长李特维尼申教授。他把矿山岩土当成一种随机介质来研究。李特维尼申教授所提出的随机介质理论是研究地表在采矿时或采矿后发生移动(包括下陷、坍塌等)的状况、程度的规律。但是，刘宝琛发现这个理论存在一些问题，一个是它只考虑了岩土固有属性，没有考虑由于时间和空间上的变化而产生的多变性;另一个是它没有解决生产实践中的应用问题。于是，刘宝琛开始从力学角度研究岩层地表移动理论。他提出的时空统一随机介质理论与方法就把这种流变因素考虑进去。在留波期间，他用英文写的研究地表移动规律的论文《随机介质理论在开采倾斜煤层地表移动中的应用》、《地表移动的时间规律》，在波兰科学院院报上连续发表，引起很大反响。

刘宝琛在长沙矿冶研究所主持成立了“308”科研组，后组成矿山压力研究室，重点研究“三下”(建筑物下、河流下及矿区铁路下)采煤技术。埋藏于地下的煤层被开采出来以后，采空区上的覆盖岩层与地表会发生移动，并进而影响到地面的建筑物和自然物。保护煤矿上部的建筑物和自然物，传统的方法是预留大块的保安煤柱，但这种方法会造成地下资源的大量积压浪费。如果搬迁全部的建筑物，又得消耗巨大的费用。刘宝琛发展的随机介质理论和方法则巧妙地解决了这个矛盾。他综合考察了本溪、抚顺、焦作、平顶山及枣庄等大型煤矿，承担了“本溪矿务局在工业、民用建筑群和太子河下开采研究”、“抚顺石油一厂保安煤柱开采”及“本溪水泥厂在采煤地表建设大型架空索道”等重大的科研项目，开始了我国60 年代大规模“三下”开采的先河。

本溪矿务局在工业、民用建筑群和太子河下这两处煤矿都是苏联专家设计的，按照惯例，建筑物下、河流下及矿区铁路下的煤层是不准开采的。可本溪矿务局的建筑物下还有大量的煤层等待开采。刘宝琛带领科研人员运用随机介质理论，经过周密的勘测、计算，提出了预计开采的方法。按照这个方法，本溪矿务局采屯煤矿采取协调开采、采后充填采空区等措施，在工业及民用建筑群下先后采煤6层，开采出煤炭近1000万吨，除了少部分建筑物采取加固措施外，绝大部分建筑物并没有加固，但都完好无损，节省搬迁费上亿元。实践证明刘宝琛运用的随机介质理论和方法是正确的，采取的加固措施是可靠的，它突破了苏联专家设计中的开采禁区。这项科研课题1977年获冶金工业部科学大会奖，1978年获湖南省科学大会奖。

太子河是流经本溪市的一条大河，宽100多米，流量大，河床下300多米的地层中有4层优质煤。刘宝琛对太子河的地层进行了全面分析，发现地层中有不透水的黏土层，厚达2米多，足以防止河水向下漏。于是，提出了分层开采、建筑防水闸门的开采方案。矿区按照刘宝琛的方案开采，挖出了100多万吨优质煤，没有发生矿井漏水现象。

“本溪水泥厂在采煤区地表建设大型架空索道”项目，开创了国内外先例，达到国际领先水平。在这个项目中，刘宝琛等运用采煤地表开裂发展动态分析及山体稳定性判别的系统工程方法，对索道区地表移动与破坏规律作出了可靠的结论。在地表每米拉伸变形高达22毫米的情况下，建筑大型架空索道，突破了国际上一般认为地表每米拉伸变形在9毫米以上不能用于建筑的禁区。这项研究成果创经济效益5000多万元，曾获辽宁省科技进步一等奖。矿区铁路下的开采成功，进一步证明了刘宝琛发展的随机介质理论和方法的科学性。从本溪市到田师傅煤矿的矿区铁路支线地下的煤，过去一直不敢采。按照刘宝琛的方法开采后，铁路路基并没有受到破坏。

80年代，刘宝琛把随机介质理论和方法，应用于除煤矿以外的其他矿山的“三下”开采。他进一步发展和完善了三维随机介质理论系统的预计与反分析方法，使其理论可以应用于复杂的开采条件与复杂的反分析问题中。其应用范围从采煤发展到采矿;从采矿发展到开采石油和天然气;从地下开采发展到露天开采;从矿山应用发展到地铁建筑。同时，开发了一系列微机化的预计及反分析软件，现场工程师们可以用来解决实际技术问题。

刘宝琛发展的随机介质理论与方法，概念明确，计算精确，措施可靠，很快在全国各大煤矿的“三下”开采中推广应用，回采了原来大量划为永久损失的国家资源。

刘宝琛利用他会多国语言的长处，积极参加国际学术交流活动。1965 年10月，刘宝琛参加在德国莱比锡召开的国际岩石力学会议。他在会上宣读了用德文写的论文《中国煤矿冲击地区及其防治》。这是他第一次在国际学术论坛发表论文，受到了与会专家的好评。

刘宝琛在随机介质理论及应用方面作出了重大贡献，其学术水平被波兰科技界认为已经超过该理论的发源地波兰，具有创造性的发展。1994年5月27日，波兰科学院在华沙召开全体院士大会，刘宝琛被选为波兰科学院外籍院士。

投身高等教育事业，培育岩土工程高等人才

2002年5月，刘宝琛应中南大学二级学院调整的需要，担任了中南大学土木建筑学院院长。虽然他年事已高，并常年患有高血压、心血管等疾病，但他仍然带病准时上下班。他还自己出钱设立“院长奖”，以奖励为土建学院争得荣誉的老师和同学。

在他任职期间，中南大学土建学院获得桥梁隧道工程、道路铁道工程两个国家重点学科，岩土工程省重点学科，土木工程博士后流动站等成绩。目前土木建筑学院已发展成拥有国家一级重点学科两个，国家工程试验室一个，博士后流动站两个，跻身于我国高校的前列。

与已取得的成果相比，刘宝琛更倾向于培养人才。1978年国家恢复研究生制度，刘宝琛成为长沙矿冶研究院第一批研究生导师。1979年，他担任副院长以后，在任务多、时间紧的情况下，仍没有放松培养研究生的工作。1999年正式调入中南大学后，他把更多精力投入到培养博士研究生上。

刘宝琛治学严谨，要求研究生扎扎实实地打好外语基础和理论基础;他培养研究生，既注重研究生的理论研究，又注重实践学习;循循善诱是他培养研究生的重要方法。

对学生，他总希望“青出于蓝而胜于蓝”。他已培养硕士研究生7人，博士研究生40余人，他们中许多已在采矿和岩土工程领域建功立业，成为主要技术骨干和跨世纪的学术带头人。