為煤礦安全開采撐起一把防治水“保護(hù)傘”

呂騰波

水害是煤礦開采五大災(zāi)害之一，水患爆發(fā)造成的人員傷亡與社會(huì)影響不容小覷。作為世界上礦井水文地質(zhì)條件最為復(fù)雜的國(guó)家，我國(guó)煤礦水害類型也最為多樣，無論是“治水”抑或是“保水”，都面臨艱巨挑戰(zhàn)。幸運(yùn)的是有這樣一群人，矢志不移地堅(jiān)守在煤礦水患防治工作一線，用勤奮與汗水攻克行業(yè)眾多技術(shù)難關(guān)，用心血與智慧維護(hù)著煤礦從業(yè)者的生命安全。

在行業(yè)知名、礦山水害防治專家云集的中煤科工西安研究院（集團(tuán)）有限公司西北礦井水文地質(zhì)研究院，擔(dān)任常務(wù)副院長(zhǎng)兼總工程師的黃選明研究員是其中的佼佼者。他堅(jiān)守崗位30余年，任勞任怨、不畏艱險(xiǎn)、主動(dòng)擔(dān)當(dāng)、身先士卒，長(zhǎng)期奮戰(zhàn)在礦山水害防治工作一線，從廣袤的內(nèi)蒙古草原到崎嶇的云貴高原，從百米深露天礦到千米深井工礦，從石炭二疊系煤田到侏羅白堊系煤田，從煤礦到金屬礦山都留下了他挺拔堅(jiān)毅的身影、辛勤奔波的足跡。他年平均出差達(dá)270天以上，解決了一個(gè)又一個(gè)水害防治難題，排除了一項(xiàng)又一項(xiàng)水害隱患，經(jīng)他開展過防治水工作的礦井至今未發(fā)生過水害事故，為我國(guó)煤炭工業(yè)安全健康發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)。

緣起·來自鮮活生命的沖擊

20世紀(jì)80年代，剛剛邁入蘭州大學(xué)水文地質(zhì)專業(yè)的黃選明其實(shí)并不知道自己將來會(huì)做些什么，“填報(bào)志愿時(shí)相關(guān)的參考資料太少了，我們大多都是受老師影響報(bào)考院校的”。因?yàn)辄S選明的高中班主任畢業(yè)于蘭州大學(xué)，所以他自然對(duì)這所高校多了幾分向往，“水文地質(zhì)”這一專業(yè)的選擇也是緣起于班主任的推薦。即便懷揣懵懂，也并不妨礙黃選明對(duì)知識(shí)的拳拳求索之心。

蘭州大學(xué)的夕陽暮風(fēng)與黎明天光，鐫刻著他4年的青澀時(shí)光。爬滿圖書館外墻的藤蔓與館內(nèi)手不釋卷的有志青年一起，構(gòu)成了一幅奮學(xué)篤思的青春畫卷。黃選明就在如此的青蔥歲月中，一步步走向了礦山水害防治事業(yè)，也走近了自己的理想。但迎接他的，卻并不是歲月靜好。

1984年，河北唐山開灤礦務(wù)局所屬的范各莊煤礦發(fā)生了一場(chǎng)世界采礦史上罕見的特大透水災(zāi)害，這座年產(chǎn)300萬噸原煤的大型機(jī)械化礦井被淹沒，范各莊2171工作面奧陶系灰?guī)r強(qiáng)含水層承壓水突入礦井，最大涌水量竟高達(dá)每分鐘2053立方米。在短短21個(gè)小時(shí)后，與之相鄰的呂家坨礦也遭了殃。但水患卻遠(yuǎn)沒有停下來的趨勢(shì)，相鄰的林西礦、趙各莊礦、唐家莊礦很快受波及而停產(chǎn)，同時(shí)因區(qū)域奧灰水位大幅下降，周圍幾十平方公里內(nèi)供水全部中斷，約20萬居民的生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均受到重大影響。且不提造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失，單是搶險(xiǎn)治理工作就持續(xù)了兩年之久。而黃選明的師父，便是彼時(shí)主導(dǎo)搶險(xiǎn)救援與水害治理項(xiàng)目的水文地質(zhì)學(xué)家沈昌熾。跟隨師父，黃選明得以參與到此次搶險(xiǎn)工作之中，但由于他經(jīng)驗(yàn)匱乏，且已接近搶險(xiǎn)工作尾聲，只能承擔(dān)一些基礎(chǔ)、輔助型的工作，即便如此，也足以讓黃選明快速成長(zhǎng)。面對(duì)慘痛的災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)與無數(shù)工作人員舍生忘死地日夜奔波，他有感而發(fā)：“那一刻我明白了，我以后的工作就是避免讓這種場(chǎng)面再次上演?！?/p>

“小伙子，好好干，遏制水患威脅、保護(hù)礦工安全，這可是咱們的責(zé)任呀！”師父在搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)隨口而出的一句家常話，也自此成了黃選明一生的使命和追求。

砥柱·撐起保水采煤的脊梁

錘煉黃選明科研意志的第一份壓力，來源于社會(huì)環(huán)境。20世紀(jì)末至21世紀(jì)初，煤炭行業(yè)曾迎來至暗時(shí)刻，小煤礦過多過濫，導(dǎo)致煤炭總量過剩，行業(yè)逐漸走向無序發(fā)展，整個(gè)行業(yè)滑入低谷。而這一時(shí)期正是國(guó)家大力推行“科教興國(guó)”戰(zhàn)略、推動(dòng)科技創(chuàng)新的關(guān)鍵時(shí)期，國(guó)家科技政策變?yōu)椤胺€(wěn)住一頭，放開一片”，希望穩(wěn)住基礎(chǔ)研究工作和科技人員這支隊(duì)伍，同時(shí)放開面向社會(huì)、面向經(jīng)濟(jì)建設(shè)這一方面，大力推進(jìn)行業(yè)類科研院所整體轉(zhuǎn)制為企業(yè)。黃選明所在的西安研究院作為第一批轉(zhuǎn)制單位，于1999年轉(zhuǎn)制為國(guó)有全民所有制企業(yè)。行業(yè)低谷疊加企業(yè)轉(zhuǎn)制、國(guó)家下達(dá)項(xiàng)目銳減疊加煤炭企業(yè)無力開展項(xiàng)目，從旱澇保收到自負(fù)盈虧，彼時(shí)實(shí)在是步履維艱。在困難面前，黃選明沒有退縮，秉承著西北人堅(jiān)毅的性格，憑借扎實(shí)的業(yè)務(wù)能力，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)戰(zhàn)公路、鐵路、隧道、橋梁、工民建等多個(gè)行業(yè)，順利度過煤炭行業(yè)低谷期的同時(shí)，也掌握了更加豐富多樣的水文地質(zhì)工程地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)、工藝，為他后來推動(dòng)行業(yè)發(fā)展奠定了更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

其中一項(xiàng)技術(shù)就是現(xiàn)今在建筑界被廣泛應(yīng)用的高壓旋噴注漿，黃選明及其團(tuán)隊(duì)是西北地區(qū)第一批應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行工程施工的，解決大量工程地質(zhì)問題的同時(shí)也為企業(yè)創(chuàng)造了豐厚的效益。高壓旋噴只需在建筑的地基中鉆一個(gè)孔徑為50～90毫米的小孔，便可在土層中噴射成直徑為0.6～2.5米的水泥-土固結(jié)體。由于固結(jié)體的強(qiáng)度明顯提高，這一技術(shù)既可用于新建建筑物軟弱地基處理，又可用于已有建筑物地基病害加固，不會(huì)損壞建筑物的上部結(jié)構(gòu)。彼時(shí)，在風(fēng)雨中屹立千百年且聲名遠(yuǎn)播的古城墻、大雁塔等文物建筑都經(jīng)歷過這樣的“治療”，這一技術(shù)之后還被運(yùn)用于多個(gè)國(guó)防工程。也正因其普適性，黃選明得以順理成章地將陜西省煤炭工業(yè)科學(xué)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)收入囊中?！斑@是我工作之后收獲的首個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，說不高興是假的，但更重要的是，我很清楚這蘊(yùn)含著更大的責(zé)任與動(dòng)力?！?/p>

千禧年新年的鐘聲混合著舉國(guó)上下的雀躍與歡騰，標(biāo)志著人類邁入了全新世紀(jì)，而低迷的煤炭行業(yè)也迎來嶄新氣象，焰火點(diǎn)燃了夜空，也同時(shí)照亮了煤炭行業(yè)的未來。2002年，隨著政府的高效調(diào)控，煤炭行業(yè)正式進(jìn)入公認(rèn)的“黃金十年”。但是，持續(xù)高漲的行業(yè)態(tài)勢(shì)讓黃選明在驕傲之余也產(chǎn)生了對(duì)防治水工作的種種憂慮。

2010年，噩耗突襲。

“我記得很清楚，就在3月初某日下午臨下班時(shí)，突然接到了緊急通知，駱駝山煤礦發(fā)生透水事故，要求相關(guān)人員迅速整裝以待?！蔽靼惭芯吭旱姆乐嗡畬＜覉F(tuán)隊(duì)幾乎是整建制趕赴駱駝山救援現(xiàn)場(chǎng)，采用最先進(jìn)的堵水工藝、最強(qiáng)大的施工設(shè)備、最頑強(qiáng)的戰(zhàn)斗意志、最有力的組織協(xié)調(diào)，頂著常人難以承受的超強(qiáng)壓力，以最快的速度完成了這一幾乎不可能完成的搶險(xiǎn)任務(wù)。黃選明作為團(tuán)隊(duì)的一員，對(duì)災(zāi)害造成的巨大人員傷亡固然是感同身受，但是他面臨的更大挑戰(zhàn)卻是在救援結(jié)束之后。

“開采同一煤層的臨近礦井是否也受到威脅？”“桌子山煤田的16煤還能不能繼續(xù)采？”這是黃選明團(tuán)隊(duì)需要回答的問題。于是，搶險(xiǎn)救援結(jié)束后，他受國(guó)家能源集團(tuán)烏海能源有限公司（原神華集團(tuán)烏海能源）的委托，身先士卒，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)第一時(shí)間開展了桌子山煤田奧陶系灰?guī)r含水層水文地質(zhì)條件勘探與評(píng)價(jià)工作。地面調(diào)查、物探、水文地質(zhì)鉆探、地面抽水試驗(yàn)、井下放水試驗(yàn)，每一步勘探都穩(wěn)扎穩(wěn)打，“雖然心里急，但是工作必須嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，要對(duì)后續(xù)開采安全問題負(fù)責(zé)”。最終，他們查明了桌子山煤田底板奧灰含水層水文地質(zhì)條件，對(duì)煤層帶壓開采可行性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，依據(jù)受奧灰水威脅程度對(duì)桌子山煤田水文地質(zhì)單元進(jìn)行重新劃分。針對(duì)礦區(qū)的主要水害隱患，黃選明團(tuán)隊(duì)提出了桌子山煤田奧灰水綜合防治的總體方案，不僅使主采9#煤層的礦井陸續(xù)恢復(fù)生產(chǎn)，還解放了部分受底板奧灰水威脅的16#煤層，合計(jì)解放煤炭資源約4億噸。

2011年，黃選明再擔(dān)重任，主導(dǎo)西北礦井水文地質(zhì)研究院（以下簡(jiǎn)稱“西北院”）的組建工作，并出任常務(wù)副院長(zhǎng)兼總工程師。這一機(jī)構(gòu)由西安研究院與國(guó)家能源集團(tuán)（原神華集團(tuán)）共同組建，旨在充分利用西安研究院的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，全面構(gòu)建本質(zhì)安全型、質(zhì)量效益型、科技創(chuàng)新型、資源節(jié)約型、和諧發(fā)展型的“五型工業(yè)體系”，力求實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)零傷亡的安全生產(chǎn)奮斗目標(biāo)，在礦井水害綜合防治等方面開展安全技術(shù)研究，將“探、防、堵、疏、排、截、監(jiān)”的綜合防治水措施落到實(shí)處。西北院成立十余年來，通過開展煤礦災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、疑難問題技術(shù)攻關(guān)、日常跟蹤技術(shù)指導(dǎo)等，杜絕了所服務(wù)礦井的水害傷亡事故，實(shí)現(xiàn)了水害超前防控，構(gòu)建了水災(zāi)防控技術(shù)體系，豐富了重大災(zāi)害管控經(jīng)驗(yàn)，攻克了大量水災(zāi)治理技術(shù)難題，培養(yǎng)了大批技術(shù)專家，成為我國(guó)煤礦水害防治領(lǐng)域院企合作的典范。

作為西北院的總工程師，黃選明在治水過程中遇到了層出不窮的技術(shù)難題，解決位于呼倫貝爾大草原海拉爾河附近的扎尼河露天礦的水害問題防治就是典型事例。扎尼河露天礦毗鄰海拉爾河濕地。露天礦剝采前需通過地面大口徑鉆孔疏排降水將地下水位控制在煤層底板標(biāo)高以下。生產(chǎn)伊始，疏降效果還比較理想，但是隨著開采范圍、深度的不斷加大，持續(xù)疏排降水導(dǎo)致區(qū)域地下水系統(tǒng)原始平衡被打破，地下水流向發(fā)生反轉(zhuǎn)，海拉爾河水通過煤層隱伏露頭反向滲入采坑，礦坑疏排水量急劇增加，傳統(tǒng)的疏降方式已經(jīng)無法保障礦井正常生產(chǎn)。更為嚴(yán)重的是，疏排降水引起的水位持續(xù)下降，影響到露天礦周圍地表植被的正常生長(zhǎng)，礦井周邊農(nóng)牧民生活、生產(chǎn)用水也成了問題。礦井要生存、生態(tài)要保護(hù)，而疏排降水的傳統(tǒng)防治水手段又難以為繼，那就要開拓創(chuàng)新、另辟蹊徑，走出一條地下水控制的新路子，由“治水”向“治保”轉(zhuǎn)變。

黃選明在煤炭行業(yè)低谷期被迫轉(zhuǎn)戰(zhàn)公路、鐵路、隧道、橋梁、工民建等領(lǐng)域時(shí)練就的本領(lǐng)，在露天礦地下水“治?！苯Y(jié)合上擦出了絢麗的火花，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地將深基坑支護(hù)中常用的地下連續(xù)墻建造工藝應(yīng)用到露天礦截水帷幕研究設(shè)計(jì)中。隨著2015年截水帷幕截水減排試驗(yàn)段的成功，證明了在呼倫貝爾地區(qū)特有的地層條件下建造地下連續(xù)墻帷幕的可行性，堅(jiān)定了大家的信心。通過5年的努力，在扎尼河露天礦建造了一座長(zhǎng)度近6千米，最大深度近60米，有效厚度大于0.6米，墻體滲透系數(shù)小于0.001米/天的綜合截水帷幕。此“龐然大物”一經(jīng)問世，便成功使礦坑疏排總水量減少73%，其中海拉爾河的動(dòng)態(tài)補(bǔ)給量減少了89%，截水效果顯著。不僅如此，帷幕墻外圍約20平方千米范圍內(nèi)地下水位迅速回升至生態(tài)水位，解決了當(dāng)?shù)啬撩袢∷щy的問題;同時(shí)，帷幕外圍植被多樣性增加15%以上，生態(tài)環(huán)境得以改善;在節(jié)能降碳方面，自2019年以來，扎尼河露天煤礦結(jié)余電量7108.63萬千瓦時(shí)，結(jié)余疏排水電費(fèi)7800萬元以上，相當(dāng)于減排約1933.5×104千克“碳”，2021年度后預(yù)計(jì)平均每年結(jié)余電量約3175萬千瓦時(shí)，平均每年減排約863.6×104千克“碳”，真正實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益共贏，也使黃選明團(tuán)隊(duì)成為草原上煤炭資源綠色開采的守護(hù)者。

但黃選明還遠(yuǎn)未止步于此。隨著“一帶一路”建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn)，他攜帶著我國(guó)領(lǐng)跑世界的一系列煤礦防治水技術(shù)穩(wěn)步走向國(guó)際，足跡涉及沿線許多國(guó)家。早在2007年，他就主持完成了孟加拉國(guó)巴拉普庫利亞電廠水源地的勘察與施工，而今即便已過十?dāng)?shù)載，回訪時(shí)仍能收獲當(dāng)?shù)貥I(yè)主與政府的一致好評(píng)。不僅如此，黃選明還陸續(xù)主持了巴基斯坦、土耳其礦井水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探設(shè)計(jì)及防治水技術(shù)服務(wù)等多個(gè)國(guó)際項(xiàng)目，也會(huì)定期作為技術(shù)專家前往各國(guó)進(jìn)行技術(shù)支援，致力于在世界民族之林中撐起“中國(guó)煤炭”的脊梁。

傳承·展望綠色煤炭的未來

歲月悠然，彈指經(jīng)年。如今已逾耳順之年的黃選明仍然堅(jiān)守在崗位第一線，著力普及防治水工程的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。“我們會(huì)定期對(duì)煤炭企業(yè)進(jìn)行培訓(xùn)，旨在提升其對(duì)礦山水害的認(rèn)識(shí)。過去發(fā)生的災(zāi)害已經(jīng)無法挽回，但今后要最大限度地進(jìn)行規(guī)避，這也是在實(shí)現(xiàn)我當(dāng)初開展搶險(xiǎn)救援工作時(shí)萌生的一個(gè)理想。”

雖是壯心未已，但時(shí)間卻奔流不息。“我馬上就要正式辦理退休手續(xù)了，是時(shí)候?qū)⒕S護(hù)礦山安全的接力棒交接給年輕人了?！秉S選明說，腦海中同時(shí)回閃過西北院的23張年輕面孔。盡管平均年齡只有32歲，但那卻是一支由2名專家、5名研究員、10名副研究員、5名博士及7名碩士組成的“科技強(qiáng)軍”，經(jīng)由黃選明數(shù)年“潤(rùn)物細(xì)無聲”的言傳身教，必將延續(xù)水害防治之華章，“我對(duì)他們非常有信心”。

再回首，縱觀西北院成立后的十余年，煤礦水害傷亡事故得到了有效控制，黃選明連同團(tuán)隊(duì)成員，聯(lián)手開發(fā)出了針對(duì)我國(guó)不同礦區(qū)、不同水害特點(diǎn)的技術(shù)防控體系，共同為我國(guó)煤炭行業(yè)撐起了一把堅(jiān)實(shí)的防治水“保護(hù)傘”。

（責(zé)編：關(guān)弋）