劉國明

機(jī)械轟鳴，粉塵蔽目——這是過去許多井下噴漿作業(yè)的常態(tài)。傳統(tǒng)噴漿作業(yè)現(xiàn)場，伴隨著上料、攪拌、噴射，水泥粉塵漫天飛揚(yáng)，濃度常超500毫克/立方米（mg/m3）。在這種遠(yuǎn)超國家安全標(biāo)準(zhǔn)的粉塵濃度下，“健康受損—工程返工—健康再受損”往往形成惡性循環(huán)。

健康與效率不能用來博弈！山東科技大學(xué)安全工程系副教授劉國明清醒地認(rèn)識到，工人健康與工程效能無法割裂，健康噴漿才能實(shí)現(xiàn)人與工程的良性循環(huán)。他下定決心，要為改變這一現(xiàn)狀貢獻(xiàn)力量。如何讓二者兼得？劉國明的答案是：摒棄事后補(bǔ)救的傳統(tǒng)思路，從源頭上破解難題。

為此，劉國明和團(tuán)隊(duì)通過數(shù)值模擬與現(xiàn)場實(shí)測摸清粉塵運(yùn)移規(guī)律，針對性改良設(shè)備，實(shí)現(xiàn)預(yù)濕潤處理，從根源減少揚(yáng)塵。應(yīng)用后，粉塵濃度可穩(wěn)定控制在10mg/m3以內(nèi)，部分工地甚至降至5mg/m3以下。他們還創(chuàng)新性地提出漿料改性方案，讓混凝土兼具高黏性與高強(qiáng)度，噴敷后能牢牢附著在作業(yè)面，在保障噴層質(zhì)量穩(wěn)定的情況下，將回彈率降至10%以下，較傳統(tǒng)工藝減少一半以上材料浪費(fèi)，也有效排除了由回彈導(dǎo)致的安全隱患。關(guān)鍵是，這些技術(shù)方案低成本、易操作，為成果在礦山、隧道、邊坡等多場景廣泛應(yīng)用提供了助力。

水泥基二氧化碳封存則是劉國明團(tuán)隊(duì)在粉塵防控路上的伴生研究。水泥基材料可通過碳化反應(yīng)將二氧化碳穩(wěn)定轉(zhuǎn)化為碳酸鹽，且固碳產(chǎn)物還能增強(qiáng)材料抗壓強(qiáng)度；若結(jié)合粉煤灰等工業(yè)固廢改性，既能替代部分水泥減少生產(chǎn)碳排放，又能提升固碳效率。關(guān)鍵是，我國的巷（隧）道支護(hù)、廢棄地下空間充填注漿、邊坡防護(hù)等工程每年消耗數(shù)億噸水泥基材料，將這些常規(guī)工程轉(zhuǎn)化為固碳載體，無須額外占用土地，就能實(shí)現(xiàn)支護(hù)/防護(hù)功能與碳封存同步完成，比新建專門固碳設(shè)施更具經(jīng)濟(jì)性。不過，也要面對性能平衡難、成本門檻高、標(biāo)準(zhǔn)體系缺三大“攔路虎”。

多年來，劉國明團(tuán)隊(duì)專門為此布局了“三步走”戰(zhàn)略。短期聚焦材料改性，研發(fā)多孔材料復(fù)合改性水泥基材料，將固碳效率提高到50%，并通過纖維增強(qiáng)解決開裂問題。中期主攻智能化降本，結(jié)合成熟的智能噴漿技術(shù)，開發(fā)固碳材料智能輸送-噴射一體化裝備，讓施工效率較人工提升2倍，單位成本降低15%。長期則推動產(chǎn)業(yè)化，聯(lián)合各礦業(yè)集團(tuán)等建設(shè)礦井固碳支護(hù)、采空區(qū)碳封存示范工程，積累長期穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，同時聯(lián)合行業(yè)協(xié)會制定相應(yīng)規(guī)范，讓技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室成果變成行業(yè)通用方案，也“讓每一方水泥基材料都成為助力雙碳的微小固碳庫”。

近年來，作為山東省青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、全國高校黃大年式教師團(tuán)隊(duì)和泰山學(xué)者項(xiàng)目核心成員，劉國明扎根現(xiàn)場、敢闖敢試，在國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、青島市博士后應(yīng)用型研究項(xiàng)目、青島西海岸新區(qū)科技計(jì)劃源頭創(chuàng)新項(xiàng)目等支持下，為守護(hù)健康、助力雙碳貢獻(xiàn)力量。依托攻關(guān)成果，他以第一/通訊作者發(fā)表《科學(xué)引文索引》（SCI）論文50余篇，授權(quán)發(fā)明專利13項(xiàng)（第一授權(quán)人），獲得山東省技術(shù)發(fā)明獎二等獎、中國煤炭工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎一等獎等省部級榮譽(yù)多項(xiàng)?！斑@不僅是對我們團(tuán)隊(duì)努力的肯定，更印證了健康噴漿技術(shù)能切實(shí)破解地下工程、邊坡防護(hù)等領(lǐng)域的共性難題。”面對榮譽(yù)，他誠懇地說。

在劉國明眼中，如果水泥基噴射/注漿是一個完整的作業(yè)系統(tǒng)，保障職業(yè)健康、提升作業(yè)效率、挖掘額外價值就是這個系統(tǒng)要同時面對的問題。做好已有方向的同時，他還在探索粉塵顆粒對動植物細(xì)胞的損害研究，但無論如何拓展，他的初心與堅(jiān)守都不會改變?！拔磥?，安全工程領(lǐng)域?qū)⑦~向系統(tǒng)預(yù)警、主動賦能、全域協(xié)同的新范式，我們希望讓安全成為地下工程高質(zhì)量發(fā)展的硬支撐，既守住工人生命健康的底線，也為國家礦業(yè)轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)技術(shù)力量。”