煤炭是我國(guó)能源體系的基石，水是生命之源。但在煤炭資源開發(fā)過程中，水體從巖層進(jìn)入礦井，常造成水害事故;同時(shí)，導(dǎo)致大量地下水流失而引發(fā)嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)。中國(guó)煤炭科工集團(tuán)一級(jí)首席科學(xué)家董書寧近40年來(lái)緊盯這一問題，在煤礦防治水領(lǐng)域持續(xù)深耕并取得杰出成果，形成系列創(chuàng)新技術(shù)，推動(dòng)煤礦水害由被動(dòng)治理向主動(dòng)預(yù)防、局部治理向區(qū)域治理、治理為主向治保結(jié)合的重大轉(zhuǎn)變。
1984年，董書寧大學(xué)畢業(yè)后開啟了自己與煤炭結(jié)緣的生涯。據(jù)回憶，工作初期一年中有大半時(shí)間泡在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)。豐富的現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)歷讓他對(duì)煤礦防治水有了深刻認(rèn)識(shí)，也為今后的技術(shù)研發(fā)也打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。
2010年3月1日，董書寧突然接到相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的電話，“駱駝山礦突水了”。時(shí)任西安研究院院長(zhǎng)的他迅速組織大批專家第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng)。期間，他帶領(lǐng)西安研究院參戰(zhàn)專家、技術(shù)人員在救援現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)餐露宿、晝夜不息，他們和時(shí)間賽跑，與嚴(yán)寒抗?fàn)帲L(fēng)沙搏斗，終于在4月5日建成了穩(wěn)固的“阻水墻”，將殘余水量控制到100m3/h以內(nèi)，并進(jìn)一步加固注漿充填裂隙。最終，僅用54天就完成了整個(gè)封堵工程并開始試驗(yàn)排水，排水試驗(yàn)表明，“阻水墻”耐受住了2.3MPa水頭壓力的考驗(yàn)。也就是這項(xiàng)突水封堵工程，他們團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了世界采礦史上同等條件下突水封堵用時(shí)最短記錄，99.9%的堵水率也得到了國(guó)家安監(jiān)局和相關(guān)煤企的高度認(rèn)可。僅在2008~2022的15年內(nèi)，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了礦井突水控制注漿高效封堵技術(shù)，先后承擔(dān)了20余項(xiàng)礦井突水治理工程。
每次突水搶險(xiǎn)過程中，董書寧總會(huì)問自己“為什么突水事故時(shí)有發(fā)生，能否在災(zāi)害發(fā)生之前避免”。
2009年的一次技術(shù)交流，給了董書寧解決這一問題的契機(jī)。在研討過程中，董書寧想到，如果采用類似于瓦斯抽采鉆孔的順層定向鉆孔注漿，就可以更大范圍的揭露并加固這些薄弱區(qū)，有效治理水災(zāi)隱患。遂提出變常規(guī)井下穿層斜孔為順層定向鉆孔進(jìn)行注漿治理煤層底板水害。
這項(xiàng)看似簡(jiǎn)單的變化存在很多難題：水平孔注漿漿液如何擴(kuò)散?灰?guī)r地層硬度大、水壓高，定向鉆孔如何施工?如此大規(guī)模注漿如何控制漿液?這些都給他的團(tuán)隊(duì)提出了新的難題，其中的大多數(shù)基礎(chǔ)理論、技術(shù)裝備都屬于行業(yè)空白。為此，董書寧帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展了大量理論研究、室內(nèi)測(cè)試等工作，并在焦作趙固一礦煤層底板含水層定向長(zhǎng)鉆孔注漿試驗(yàn)工程中取得顯著效果。之后，他們依托國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃持續(xù)鉆研，創(chuàng)建了煤層底板水患超前區(qū)域探查治理技術(shù)體系，使有效注漿孔段率提高了80%以上，單孔平均注漿量提高5倍以上。
隨著我國(guó)煤炭開發(fā)重心的逐步西移，陜甘寧蒙青疆6省份煤炭產(chǎn)量已占到全國(guó)總產(chǎn)量的54%左右。但西北地區(qū)干旱少雨，水資源缺乏，大規(guī)模、高強(qiáng)度的煤炭開采帶來(lái)的礦區(qū)水環(huán)境問題也愈發(fā)突出。“如何既安全的把煤采出來(lái)，又能最大程度的保護(hù)水資源?”成了煤炭開采必須考慮的問題。
董書寧帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在近30年的不斷凝練和總結(jié)中，提出并踐行了“治保結(jié)合、治用結(jié)合”這項(xiàng)解決煤—水矛盾的法寶。他們探索研究揭示了煤層頂板含水層泄壓涌水的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，摸清了礦井涌水動(dòng)態(tài)變化規(guī)律;形成了煤層頂板水控制疏放技術(shù)，消除礦井涌水峰值確保安全生產(chǎn);開發(fā)的礦井強(qiáng)滲透含水層帷幕截流保水技術(shù)，徹底消除了地表水滲透補(bǔ)給造成的礦井高強(qiáng)度涌水現(xiàn)象。他們積極響應(yīng)國(guó)家保護(hù)黃河的號(hào)召，2021年?duì)款^申報(bào)了“黃河流域中段礦區(qū)(煤礦)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)校企聯(lián)合研究中心”，持續(xù)開展西部煤礦區(qū)水害防治與水資源保護(hù)利用技術(shù)研發(fā)，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)持續(xù)踐行煤炭行業(yè)“綠色發(fā)展”的理念。
“十三五”末以來(lái)，煤礦智能化建設(shè)進(jìn)程如火如荼，煤礦水害防治和水資源保護(hù)利用的智能化轉(zhuǎn)型，也成為新時(shí)代煤礦智能化地質(zhì)保障技術(shù)的重要組成部分。早在2017年，董書寧就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始了煤礦水害遠(yuǎn)程診斷與防控云平臺(tái)研發(fā)，依托這一平臺(tái)，結(jié)合礦區(qū)水資源保護(hù)利用新需求，團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)礦區(qū)水資源保護(hù)與利用智能管控平臺(tái)，有望成為破解煤礦智能化建設(shè)煤—水矛盾的新利器。
評(píng)論