走在煤礦出水事故前面

呂騰波

無論何時(shí)，當(dāng)新聞上出現(xiàn)煤礦突水事故時(shí)，人們的心總是會(huì)不由自主地被牽動(dòng)。是否有被困的煤礦工人？出水情況如何？災(zāi)難是如何發(fā)生的？在大家將目光聚焦在事故進(jìn)展的同時(shí)，中煤科工集團(tuán)西安研究院一級(jí)首席專家鄭士田或許已經(jīng)身處事故現(xiàn)場(chǎng)，憑借豐富的經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的技術(shù)，與復(fù)雜多變的突水災(zāi)害斗智斗勇。

30多年來，他奔波于全國(guó)各大煤礦，成功治理了一次次水害，救活了一座座礦井，新疆大黃山礦、淮北朱莊礦、河北黃沙礦、陜西桑樹坪礦、淮南潘二礦、山東古城礦……挽救了眾多礦工的生命，創(chuàng)造了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)收益。但是，他并沒有只停留在治水的思路上，多年來，他一直在思考和實(shí)踐如何將煤礦突水事故扼殺在萌芽之中。于他而言，走在煤礦突水事故前面，是他守護(hù)煤礦生產(chǎn)安全最有效的方式。

道路的開始

時(shí)至今日，當(dāng)鄭士田回憶起37年前的那個(gè)事業(yè)開啟的晚上，心頭依舊感到震撼。

雨水、泥濘、燈火通明……這是鄭士田當(dāng)時(shí)趕到現(xiàn)場(chǎng)時(shí)進(jìn)入眼中的場(chǎng)景。彼時(shí)的他尚是一個(gè)剛剛從中國(guó)礦業(yè)學(xué)院地質(zhì)系畢業(yè)，被分配到煤炭科學(xué)研究院地質(zhì)勘探分院的“愣頭兒青”，原想著在前輩們的帶領(lǐng)下，逐步開啟自己的地質(zhì)人生。然而，剛畢業(yè)的他就遇上了1984年那場(chǎng)震驚世界的范各莊煤礦特大突水事故。

當(dāng)時(shí)，范各莊煤礦是中國(guó)十大樣板礦之首，開采出的煤炭不僅供應(yīng)我國(guó)煉鋼工業(yè)，還出口日本。就是這樣一個(gè)儲(chǔ)量豐富、地位重要的煤礦，卻在瞬息之間因?yàn)榘l(fā)生奧灰陷落柱特大突水而面臨滅頂之災(zāi)，最大突水量達(dá)到每分鐘2053m3。如此巨大的突水量，不僅在當(dāng)時(shí)，至今也極為罕見。

事故一出，舉國(guó)震驚，當(dāng)鄭士田晚上趕到的時(shí)候，他看到包括礦井工人、各國(guó)專家、施工隊(duì)伍等在內(nèi)的2000多人全部聚集在現(xiàn)場(chǎng)忙碌，每個(gè)人臉上都透露著焦慮和疲憊。彼時(shí)正值9月份，鄭士田在黑夜里看著連綿不斷的秋雨，心里隱隱感受到了這次事故的嚴(yán)重和處理的艱難。當(dāng)時(shí)，我國(guó)緊缺地質(zhì)專業(yè)的大學(xué)生，治理現(xiàn)場(chǎng)又事務(wù)繁雜，鄭士田直接跳過了畢業(yè)后的實(shí)習(xí)階段，在當(dāng)時(shí)的總指揮陳明強(qiáng)的指導(dǎo)下，真刀真槍地投入到煤礦堵水工作中。

當(dāng)時(shí)，為了降低水位，減少礦井的壓力，同時(shí)也使周圍礦井免受池魚之殃，治水團(tuán)隊(duì)從西德進(jìn)口了大功率潛水泵，20臺(tái)潛水泵轟鳴作業(yè)，每分鐘抽出360m3左右的水。在如此大出水量的情況下，所有被投進(jìn)巷道里用來堵水的鐵砂、鋼球、水泥柱子全部被沖走。最終，鄭士田所在團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地采用了三段式注漿的方法對(duì)巷道及陷落柱進(jìn)行封堵治理。事實(shí)證明該方法是有效的，隨著時(shí)間的流逝，范各莊煤礦的出水在不斷注漿的過程中逐漸勢(shì)弱。

1985年9月，引起全國(guó)人民關(guān)注的范各莊煤礦特大突水終于成功封堵，此時(shí)距離鄭士田大學(xué)畢業(yè)已經(jīng)過去了整整一年。這一年里，鄭士田在堵水實(shí)踐中獲得的技術(shù)提升是直線飛躍式的。同時(shí)，這次堵水也如同一把鑰匙，開啟了他研究煤礦防治水生涯的大門。在之后的幾年里，鄭士田先后參加了皖北任樓礦、井陘臨城礦、徐州張莊礦、淮北張莊礦、新疆大黃山礦、淮北朱莊礦等多個(gè)煤礦堵水搶險(xiǎn)項(xiàng)目。雖然每一次突水經(jīng)他治理最終都成功封堵，但事故帶來的慘痛教訓(xùn)也讓他在內(nèi)心深處萌生出一個(gè)念想——“要是能提前預(yù)防這些水害事故就好了?！?/p>

由治而防

1990年至2010年，正值我國(guó)工業(yè)發(fā)展迅速階段，國(guó)家對(duì)煤炭的需求量劇增，煤礦突水事故屢屢發(fā)生，而每一次突水背后都包含著經(jīng)濟(jì)損失巨大、煤礦工人的生命安全受到威脅等問題。一次，在鄭士田治水期間，一位煤礦工人開玩笑道：“有時(shí)候真不歡迎你們來，你們?nèi)ツ膬海痛碇膫€(gè)地方出事了。但沒辦法，又必須讓你們來，不管是人還是煤礦都等著你們救呢?！币痪渫嘎吨鵁o奈的玩笑話像刺一般扎在鄭士田的心上，更加堅(jiān)定了他要實(shí)現(xiàn)超前防水的決心。

2010年，冀中能源峰峰集團(tuán)黃沙礦連續(xù)發(fā)生兩次大型突水事故，不斷上漲的奧灰水不但淹沒了事故礦井，還對(duì)周邊煤礦構(gòu)成了極大威脅。在制訂方案時(shí)，大家發(fā)現(xiàn)由于突水點(diǎn)上方地面地形無法布置鉆孔，而能布置鉆孔的地方距離突水點(diǎn)又太遠(yuǎn)，這給實(shí)際操作帶來了很大的麻煩。就在大家犯愁的時(shí)候，鄭士田突然想到自己之前看到過的石油定向鉆機(jī)，他提出用石油定向鉆機(jī)從遠(yuǎn)處開孔去透巷堵水。石油鉆機(jī)鉆進(jìn)煤系地層，誰也沒試過，但險(xiǎn)情不等人，鄭士田立即拍板用石油定向鉆機(jī)試一試。這一試，還真的成功了。后來，當(dāng)鄭士田回顧自己的研究和工作生涯時(shí)，他說，自己由煤礦治水真正走向煤礦防治水結(jié)合，就是從這次的黃沙煤礦治水開始的。

黃沙煤礦堵水成功后，鄭士田開始考慮這種定向鉆進(jìn)技術(shù)能否應(yīng)用于順含水層鉆進(jìn)探查治理水害。但這是個(gè)新技術(shù)，沒有實(shí)踐過，也沒有能夠直接參考的技術(shù)工法。鄭士田考慮到，鉆孔布置間距決定治理的效果，間距太大容易造成兩個(gè)鉆孔之間可能存在的導(dǎo)水通道被遺漏，存在治理后仍然出水的風(fēng)險(xiǎn)，但是也不能太小，太小會(huì)造成經(jīng)濟(jì)效益流失。最終，鄭士田通過跳孔施工、檢驗(yàn)加密、高壓注漿相結(jié)合的辦法，根據(jù)不同礦井治理的目標(biāo)含水層特征進(jìn)行試驗(yàn)，確定適合特定礦井的布孔間距，同時(shí)通過地面高壓注漿，使?jié){液擴(kuò)散一定范圍，改造鉆孔未波及的區(qū)域，與相鄰鉆孔注漿形成疊瓦式、手拉手的效果，實(shí)現(xiàn)了對(duì)含水層的全覆蓋，達(dá)到了治理效果和經(jīng)濟(jì)性的平衡。

一套重要技術(shù)成功研發(fā)的背后需要解決的自然不止這一個(gè)問題，其中各種復(fù)雜的、瑣碎的、細(xì)小的問題全部需要鄭士田發(fā)現(xiàn)然后逐個(gè)解決。2014年，該技術(shù)在受底板水害困擾兩年之久的朱莊礦Ⅲ631工作面進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)。在將近半年的時(shí)間里，鄭士田經(jīng)過不斷調(diào)整布孔和注漿參數(shù)，終于成功掌握了地面定向鉆孔注漿改造薄層灰?guī)r水害防治的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了煤礦底板水害的區(qū)域超前治理。到了這時(shí)，鄭士田才松了口氣，他心里清楚地知道，自己在煤礦的防治水道路上又走出了一步。隨后，該技術(shù)以星火燎原之勢(shì)成功推廣到皖北、臨沂、淮南、永城等數(shù)個(gè)礦區(qū)，解放煤炭?jī)?chǔ)量5000余萬噸，減少礦井涌水60%，為治理礦井帶來直接經(jīng)濟(jì)效益100多億元。

對(duì)于鄭士田來說，這套技術(shù)給煤礦開采帶來的好處是巨大且實(shí)實(shí)在在的，其中尤以黃河北煤田邱集煤礦的治理最令人印象深刻。黃河北煤田作為山東省整體未開發(fā)的最后一塊煤田，擁有高達(dá)40億噸的煤炭?jī)?chǔ)量，以及優(yōu)良的煤質(zhì)，但煤層無論是頂板上方，還是底板下面都是強(qiáng)富水的灰?guī)r含水層，鄭士田形容其是一片“大海里的煤田”。2016年由于國(guó)家縮減落后及困難礦井產(chǎn)能，邱集煤礦被列入了第一批關(guān)閉礦井名單，時(shí)刻面臨著關(guān)閉的命運(yùn)。就在這一年，鄭士田將煤層底板薄層灰?guī)r含水層區(qū)域超前治理理念引入邱集煤礦，并且針對(duì)頂?shù)装逅Φ膯栴}提出了頂?shù)装逋蔚乃χ卫矸桨?，?jīng)過一年多的艱苦治理，2017年邱集煤礦安全揭開下組煤，實(shí)現(xiàn)了黃河北煤田歷史性的突破。2019年初，該煤礦已實(shí)現(xiàn)了下組煤的正常開采，至今已安全回采4個(gè)工作面，采出煤炭資源100余萬噸，扭轉(zhuǎn)了瀕臨倒閉的命運(yùn)。

為了災(zāi)前治水，防止突水給煤礦開采工作帶來損壞，鄭士田還在朱仙莊煤礦建立了一座“地下大壩”。一直以來，朱仙莊礦“五含”含水層大面積壓覆8煤、10煤，壓覆煤炭資源1000余萬噸，“五含”含水層與多個(gè)強(qiáng)含水層之間存在明顯水力聯(lián)系，嚴(yán)重威脅礦井生產(chǎn)安全。在處理該煤礦的問題上，鄭士田創(chuàng)造性地提出了“先帷幕截流，再疏干開采”的綜合治理方案，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過3年多周密而緊張的實(shí)施，成功建造了一座長(zhǎng)度3.2km，有效寬度約40m，埋深220～550m，高60～80m的地下隱蔽落底式帷幕墻，經(jīng)過放水驗(yàn)證，墻內(nèi)外水位差達(dá)到驚人的335m，遠(yuǎn)超三峽大壩，截流率超過98%，解放煤炭資源1000萬噸以上，目前已成功開采出215萬噸。

一次次成功的案例證明，在經(jīng)過多年在煤礦工地摸爬滾打和埋首資料圖紙的苦研之后，鄭士田終于將自己的研究領(lǐng)域由治水拓寬到了防治水結(jié)合。在回憶起自己研發(fā)超前預(yù)防水害技術(shù)所經(jīng)歷的艱難困苦時(shí)，他語氣抑揚(yáng)頓挫而又充滿倔強(qiáng)地說道：“人生關(guān)鍵在于堅(jiān)持，不管有多困難，只要認(rèn)準(zhǔn)了一個(gè)目標(biāo)堅(jiān)持走下去，總能實(shí)現(xiàn)自己想要的。”

悲喜交加

大多時(shí)候，旁人能看到的，只有鄭士田在防治水領(lǐng)域取得的一個(gè)又一個(gè)成就。但鄭士田自己很清楚，在數(shù)十年的煤礦防治水生涯中，伴隨著他與技術(shù)研究一起的，還有數(shù)不清的壓力、危險(xiǎn)和悲喜交加。鄭士田清楚地記得黃沙礦搶險(xiǎn)治理總共突破了30余次，最后一次突破之前，由于井下水量連續(xù)數(shù)日下降，越來越小，大家認(rèn)為堵水基本成功了，就在大家準(zhǔn)備放煙花慶功之際，即將合龍的堵水墻還是被再次突破了。

在那段時(shí)間，搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)始終彌漫著沉重、失望甚至絕望的氣氛。在這種黑云壓城城欲摧的局面里，鄭士田只能咬緊牙關(guān)。他很清楚，關(guān)于大型煤礦的治水本身就是一場(chǎng)拉鋸戰(zhàn)，這種時(shí)候，絕不能向外界壓力讓步，否則，能否救活黃沙礦就真的成了一個(gè)問號(hào)了。重壓之下，鄭士田不斷調(diào)整灌注方案，終于在3月30日16時(shí)成功截流，將奧灰水牢牢鎖死在阻水墻內(nèi)，獲得了搶險(xiǎn)戰(zhàn)斗的最終勝利，保住了黃沙礦。事后，他心有戚戚地總結(jié)道，在治水過程中一定要扛住壓力，特別是外界都焦慮的時(shí)候，那反而可能是黎明前的黑暗。

與壓力相伴的，還有煤礦工人的感激。2011年8月7日，陜煤韓城礦業(yè)集團(tuán)桑樹坪煤礦發(fā)生透水淹井事故，此次突水條件極為復(fù)雜，礦井成功恢復(fù)希望渺茫， 3000多名職工分流計(jì)劃已經(jīng)擬訂，大部分職工要遠(yuǎn)赴陜北礦井上崗，礦上領(lǐng)導(dǎo)和職工彌漫著悲觀情緒，都不愿離開桑樹坪煤礦和生活的家鄉(xiāng)。鄭士田在接受桑樹坪煤礦堵水搶險(xiǎn)任務(wù)后，第一時(shí)間帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)趕赴現(xiàn)場(chǎng)，利用20多年的搶險(xiǎn)治理經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過數(shù)月苦戰(zhàn)，最終成功堵水。當(dāng)搶險(xiǎn)復(fù)礦進(jìn)入了攻堅(jiān)階段時(shí)，桑樹坪礦十幾位白發(fā)蒼蒼的退休老職工自發(fā)組織并從自己微薄的退休金中湊錢買了一整頭豬，結(jié)隊(duì)舉著感謝信，冒著凜冽的寒風(fēng)，趕到施工現(xiàn)場(chǎng)慰問鄭士田及其團(tuán)隊(duì)?！斑@些感動(dòng)和壓力是我研究經(jīng)歷中的重要部分，它們豐富了我的研究生涯，同時(shí)也帶給了我更多力量，讓我在煤礦防治水領(lǐng)域更加強(qiáng)大?！编嵤刻镎f道。

走得更遠(yuǎn)

數(shù)十年風(fēng)里來雨里去，鄭士田的團(tuán)隊(duì)早已經(jīng)由最初的4人壯大到28人，從防治水技術(shù)服務(wù)和技術(shù)咨詢到工程項(xiàng)目總承包，從單個(gè)工程項(xiàng)目施工到數(shù)個(gè)大型防治水項(xiàng)目同步組織實(shí)施，也逐步形成了“突水陷落柱阻水塞快速建造技術(shù)”“高壓動(dòng)水大流量下巷道快速截流技術(shù)”“地面定向孔快速截流堵源技術(shù)”“地面順層孔超前區(qū)域治理成套技術(shù)”“復(fù)雜介質(zhì)大型帷幕建造技術(shù)”等國(guó)內(nèi)獨(dú)有技術(shù)體系。團(tuán)隊(duì)成員快速成長(zhǎng)，已有5至6名業(yè)務(wù)骨干可獨(dú)立統(tǒng)籌組織大型水害治理項(xiàng)目，成為水害治理專家。在他的技術(shù)引領(lǐng)下，水文地質(zhì)研究所的防治水技術(shù)不僅為安徽、山東、河南等東部礦區(qū)解決了水患問題，還不斷為晉、陜、蒙、寧、疆等重點(diǎn)煤炭基地的水害防治保駕護(hù)航。除此之外，鄭士田所在的水文地質(zhì)研究所還承擔(dān)了孟加拉國(guó)、土耳其等國(guó)外的煤礦管理項(xiàng)目，近5年來承擔(dān)了120多項(xiàng)礦井水害隱患的專家會(huì)診，11個(gè)大型淹井治理，同時(shí)承擔(dān)完成各類科研項(xiàng)目45項(xiàng)，其中包括“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、陜西省科學(xué)基金項(xiàng)目等，獲得省部級(jí)科技成果31項(xiàng)，在引領(lǐng)行業(yè)科技進(jìn)步方面發(fā)揮了重要作用，目前已發(fā)展成為全國(guó)唯一能夠同時(shí)承擔(dān)多項(xiàng)礦山防治水工程總承包項(xiàng)目及科技創(chuàng)新的頂尖團(tuán)隊(duì)。

對(duì)于團(tuán)隊(duì)中新人的培養(yǎng)，鄭士田結(jié)合自己當(dāng)年在范各莊煤礦的經(jīng)歷，將他們下派到防治水一線進(jìn)行實(shí)際鍛煉，“只有在真刀對(duì)真槍的對(duì)撞中，他們才能學(xué)到有用的技能”。除此之外，鄭士田對(duì)團(tuán)隊(duì)也有一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃，在長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)防治水的過程中，鄭士田及其團(tuán)隊(duì)早已積累了豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，因此，鄭士田希望帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將多年在救援現(xiàn)場(chǎng)摸爬滾打得出的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行規(guī)律性的總結(jié)，形成相應(yīng)的技術(shù)成果，便于技術(shù)的推廣應(yīng)用，同時(shí)傳授更多的年輕人，讓自己的團(tuán)隊(duì)在今后的水害防治道路上站得更高，走得更遠(yuǎn)，更好地承擔(dān)起守護(hù)煤礦生產(chǎn)安全的使命。“守護(hù)煤礦的生產(chǎn)安全，這不僅是我多年來致力于走在煤礦出水事故前面的初衷，也將是團(tuán)隊(duì)未來發(fā)展的方向?！编嵤刻镎f道。