我国冲击凿岩技术暨钎钢钎具工业的现代化发展
Published:
2020-11-10
凿岩技术是采掘业的先导。我国是火药和冲击凿井技术("顿钻")的发明国,谱写了人类冲击凿岩技术的辉煌历史。现代凿岩爆破技术和凿岩机具,已成为人类向岩石圈索取资源和向地下开拓生存与发展空间的主要手段。我国凿岩技术和凿岩机具工业的建设,是新中国成立后从学习苏联技术开始的。
凿岩技术是采掘业的先导。我国是火药和冲击凿井技术("顿钻")的发明国,谱写了人类冲击凿岩技术的辉煌历史。现代凿岩爆破技术和凿岩机具,已成为人类向岩石圈索取资源和向地下开拓生存与发展空间的主要手段。我国凿岩技术和凿岩机具工业的建设,是新中国成立后从学习苏联技术开始的。目前我国钎钢钎具、凿岩机械、硬质合金工业已拥有众多创新技术,不少产品已经可以和世界名牌公司的同类产品一争高下。我们长期面对的全断面隧道掘进机(TBM)、全液压凿岩钻车,以及钻车凿岩用重型钎杆和硬质合金整体钎杆等长钎具"瓶颈",已经或即将取得重要突破。本文简要回顾了六十年来我国凿岩技术和凿岩机具工业的现代化发展历程。
凿岩工具与人类文明开天辟地,兴亡何限鱼龙。从猿到人,劳动创造世界。恩格斯说:猿由于学会使用工具劳动,而逐渐脱离爬行动物,进化成为头脑发达的直立行走的人。马克思说:“科学是最高意义的革命”。生产力是社会进步最活跃的因素。一切生产关系的变迁,都为了适应生产力的发展。“生产力=人+工具”。人类历史的分期,以工具的状况为标志。人类社会的发展史,也可以说就是工具的进化史。工具的进步程度,直接显示社会的发展水平。在人类向自然索取的历史长河中,凿岩工具自始至终伴随着人们开发资源和征服岩石的伟大斗争。“大禹治水,奚仲造车,伯益凿井”。有了井,人类才可以远离江河与湖泊,向广袤大地的纵深繁衍生息。4000年前的伯益,是中国也可以说是世界冲击凿井术的发明人。中国的冲击凿井术经过漫长的发展演变,形成了举世闻名的“顿钻”技术。鸦片战争前夕,几乎和诺贝尔父子研制工业炸药同时,1835年中国四川自贡的盐业工匠,应用“顿钻”凿成了世界上第一口超千米深井(自贡燊??1001.42m,为国家重点保护文物)。
中国的冲击凿井术,通过传教士流入西方以后,对石油的钻采,对整个人类文明进步起到了非常大的推动作用。美国一些石油钻井工程专著中,开篇就是一幅中国自流井工人的凿井图。著名的德国克劳斯太尔大学的钻井教科书中,首篇就介绍中国自流井的凿井技术。可见,中国的冲击凿井术,实为世界钻井工程之先声,已为世界所公认。
鉴于冲击凿井术对华夏和世界文明发展的巨大和深远影响,中国工程院刘广志、朱光亚等科学家提出一种观点,建议将其列为“中国古代科学技术的第五大发明”,并获得了众多国内外科学家的认同。两大发明改变了世界“工欲善其事,必先利其器”。18世纪中期,继凯伊发明飞梭和瓦特发明蒸汽机为标志的英国工业革命之后,经过近100年相对较缓慢的发展进入19世纪中叶,世界迎来了另两位伟大的发明家诺贝尔父子。诺贝尔父子生长在冶金与采矿技术处于世界巅峰状态的瑞典,他们及时抓住了采掘生产中急需解决的破岩艰难的重大课题,不惜流血和牺牲,以两代人的毕生精力和追求,继中国火药之后,为人类找到了更加强大的新材料和新能源工业炸药(硝化甘油吸收矽藻土制成的猛炸药)(1866)。1868年2月,瑞典科学院颁发给诺贝尔父子金质奖章,奖励老诺贝尔为研制硝化甘油炸药所作的长期努力;奖励诺贝尔发明的猛炸药。
19世纪70年代以后,诺贝尔所经营的炸药工厂遍布欧美20个国家,从此开始了规模浩大的采矿与修路工程,引发了导致社会财富快速增长的“真正意义上的工业革命”。工业炸药发明后,采掘工程面临的更迫切、更重大的难题,就是如何在岩矿石中高效凿孔。从遥远的古代开始,“盘古辟地”、“女娲炼石”、“禹凿龙门”、“愚公移山”的神话令人如醉如痴。“石崩山摧壮士死,然后天梯石栈方钩连”李白有“蜀道难,难于上青天”之叹!高效凿岩的难题,一直困扰了人类几千年。1896年,第一台气动凿岩机在美国诞生;1900年,瑞典开始大批量生产凿岩用中空钎钢。20世纪初继诺贝尔之后,世界又迎来了一位伟大的发明家,他就是1923年发明钨钴硬质合金(WC-Co)的德国科学家K施律泰尔。WC-Co硬质合金发明后,迅速形成了全球性的新兴硬质合金切削刃具和硬质合金凿岩钎具产业,使机械切削和岩矿石凿孔效率成百倍地提高,被誉为“工业的牙齿”。
机械工业是现代化工业的心脏,采掘工业是整个工业的基础。硬质合金的发明,使工业炸药如虎添翼。工业炸药与硬质合金两大发明,使人类征服自然的能力猛增,加速了交通、能源、资源开发,以及冶金、机械、电子、化工、建筑等基础工业发展,促进了核能、计算机、航天等高科技产业崛起。
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