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煤炭是我國能源體系的基石，長期以來為經濟發(fā)展和國家能源安全穩(wěn)定提供了有力保障。水是生命之源，世間萬物皆離不開水，但煤炭和水資源往往共存于一個地質體中。在煤炭資源開發(fā)過程中，水體從巖層進入礦井，常造成水害事故，同時導致大量地下水流失而引發(fā)嚴重的水資源浪費。近40年來，中國煤科西安研究院董書寧研究員緊盯國家需要和社會需求，在煤礦防治水領域持續(xù)深耕并取得杰出成果，形成系列創(chuàng)新技術，推動煤礦水害由被動治理向主動預防、局部治理向區(qū)域治理、治理為主向治保結合的重大轉變。

臨危受命，勇當救水隊長

突水事故的搶險救援中，如何快速查明突水水源、封堵過水通道控制水情，一直是世界性工程科技難題。這一問題也一直縈繞在董書寧心頭。

2010年3月1日，董書寧突然接到相關領導的電話，“駱駝山礦突水了，井下還有31個人！”。那時候，已是西安研究院院長的他，迅速組織大批專家第一時間趕赴現場，在處理完手頭緊急工作后也立刻奔赴現場。當踏入駱駝山煤礦招待所的時候，相關領導緊皺眉頭“我們礦井在西北干旱地區(qū)，怎么會出這么大的水？不過，你來了我相信肯定能搞定”。隨即他火速組織專家確定救援方案：在礦工可能逃生聚集處施工生命鉆孔，增加水泵和排水管路加大排水量，重點在突水的16號煤回風大巷北部修筑“阻水墻”，減小透水量至可控范圍。搶險期間，西安研究院參戰(zhàn)專家、技術人員在救援現場風餐露宿、晝夜不息，他們和時間賽跑，與嚴寒抗爭，同風沙搏斗，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，并進一步加固注漿充填裂隙。最終，僅用54天就完成了整個封堵工程并開始試驗排水，排水試驗表明，“阻水墻”耐受住了2.3MPa水頭壓力的考驗。也就是這項突水封堵工程，他們團隊創(chuàng)造了世界采礦史上同等條件下突水封堵用時最短記錄，99.9%的堵水率也得到了國家安監(jiān)局和相關煤企的高度認可。僅在2008~2022的15年內，他帶領團隊研發(fā)了礦井突水控制注漿高效封堵技術，先后承擔了20余項礦井突水治理工程。作為團隊帶頭人，董書寧總能做到“每臨大事有靜氣”，在事故發(fā)生時沉著冷靜，挽礦井之將傾，救工人于水患。

駱駝山煤礦透水事故搶險現場

砥礪深耕，突破治水瓶頸

每次突水搶險過程中，董書寧會問自己“為什么突水事故時有發(fā)生，能否在災害發(fā)生之前避免”。雖然這也是行業(yè)面臨的共性問題，但他無論身處何處都在時刻思考著。

2009年，河南焦作煤業(yè)一位總工程師到西安研究院咨詢碎軟煤層瓦斯抽采定向鉆孔成孔問題，董書寧召集相關專家，和這位總工程師及隨行人員一起討論技術方案。在討論過程中，董書寧突然想到，煤層底板灰?guī)r含水層突水的主要原因在于垂向斷裂構造區(qū)極為薄弱，如果采用類似于瓦斯抽采鉆孔這種順層定向鉆孔注漿，就可以更大范圍的揭露并加固這些薄弱區(qū)，有效治理水災隱患。因此，他提出變常規(guī)井下穿層斜孔為順層定向鉆孔進行注漿治理煤層底板水害。但是，這項看似簡單的變化存在很多難題：水平孔注漿漿液如何擴散？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？這些都給他的團隊提出了新的難題，其中的大多數基礎理論、技術裝備都屬于行業(yè)空白。為此，董書寧帶領團隊開展了大量理論研究、室內測試等工作，并在焦作趙固一礦煤層底板含水層定向長鉆孔注漿試驗工程中取得顯著效果。之后，他們依托“十二五”國家科技支撐計劃、“十三五”國家重點研發(fā)計劃持續(xù)研究，創(chuàng)建了煤層底板水患超前區(qū)域探查治理技術體系，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�，F在，這項技術在澄合、淮北、邯邢等10余個礦區(qū)20余座礦井廣泛應用，治理后的礦井均未發(fā)生突水事故，已然成為我國煤層底板灰?guī)r水害防治的主要技術，突破了我國煤層底板水患治理的技術瓶頸，也成為了西安研究院經濟增長的新亮點。

放水實驗井下水量觀測

積極探索，踐行保水使命

從元寶山露天礦勘查項目伊始，董書寧就意識到西部礦區(qū)水資源保護的重要性，自“十二五”以來，我國煤炭開發(fā)重心逐步西移，陜甘寧蒙青疆6省份煤炭產量現已占到全國總產量的54%左右。但由于西北地區(qū)干旱少雨，水資源缺乏，大規(guī)模、高強度的煤炭開采帶來的礦區(qū)水環(huán)境問題也愈發(fā)突出�！叭绾渭劝踩�的把煤采出��，又能最大程度的保護水資源？”這是董書寧發(fā)出的疑問。

董書寧帶領團隊在近30年的不斷凝練和總結中，提出并踐行了“治保結合、治用結合”這項解決煤—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力學機制，摸清了礦井涌水動態(tài)變化規(guī)律；形成了煤層頂板水控制疏放技術，消除礦井涌水峰值確保安全生產；開發(fā)的礦井強滲透含水層帷幕截流保水技術，徹底消除了地表水滲透補給造成的礦井高強度涌水現象。他們積極響應國家保護黃河的號召，2021年牽頭申報了“黃河流域中段礦區(qū)（煤礦）生態(tài)環(huán)境保護與修復校企聯(lián)合研究中心”，并承擔了中國煤炭科工集團科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金重點項目，持續(xù)開展西部煤礦區(qū)水害防治與水資源保護利用技術研發(fā)，帶領團隊持續(xù)踐行煤炭行業(yè)“綠色發(fā)展”的理念。

扎尼河露天礦強滲透含水層帷幕截流減排技術研究

“十三五”末以來，煤礦智能化建設進程如火如荼，煤礦水害防治和水資源保護利用的智能化轉型，也成為新時代煤礦智能化地質保障技術的重要組成部分。早在2017年，董書寧就帶領團隊開始了煤礦水害遠程診斷與防控云平臺研發(fā)，依托這一平臺，結合礦區(qū)水資源保護利用新需求，團隊正在開發(fā)礦區(qū)水資源保護與利用智能管控平臺，有望成為破解煤礦智能化建設煤—水矛盾的新利器。

在科技攻關和自主創(chuàng)新的道路上，董書寧獲得了無數獎勵和榮譽，有國家科技進步獎項、省部級科技一等獎，以及孫越崎能源大獎、中華國際科學交流基金會杰出工程師獎。面對這些榮譽，他時刻不忘初心，始終牢記使命，雖年過花甲，仍堅持科研工作。董書寧常叮囑他自己的學生，“我們水文地質工作者，一定要注重現場工作的磨煉，扎扎實實做到學中干、干中學”。他堅持為黨育人、為國育才，截止目前，已培養(yǎng)了15名博士和9名碩士研究生。讓他們欣喜的是，在管理部門與行業(yè)科技工作者的共同努力下，煤炭行業(yè)已經撕下了“高危行業(yè)”的標簽，正在加速實現由“黑”變“綠”的轉型，這為煤礦防治水工作帶來了新契機。他也將以國家戰(zhàn)略需求為導向，繼續(xù)集聚力量進行科技攻關，打贏煤礦防治水與水資源保護的關鍵核心技術攻堅戰(zhàn)，站在人與自然和諧共生的高度，為推動煤炭行業(yè)安全綠色低碳發(fā)展貢獻自己的全部智慧和力量。