探索煤礦水害根治之路

礦井水災(zāi)，是煤礦常見(jiàn)的主要災(zāi)害之一。一旦發(fā)生透水，不但影響礦井正常生產(chǎn)，而且有時(shí)還會(huì)造成人員傷亡，淹沒(méi)采區(qū)甚至是整個(gè)礦井，危害十分嚴(yán)重。做好礦井防治水工作，是保證礦井安全生產(chǎn)的重要內(nèi)容之一。

中國(guó)煤炭科工集團(tuán)開(kāi)采研究院安全與生態(tài)環(huán)境研究分院（簡(jiǎn)稱“安環(huán)分院”）副院長(zhǎng)樊振麗長(zhǎng)期扎根于煤炭科研的一線，致力于煤礦水害防治、近水體采煤理論及巖層控制技術(shù)等方面的研究及應(yīng)用工作，秉持“勇于突破、實(shí)干巧干、追求卓越”的工作理念，他已成長(zhǎng)為對(duì)行業(yè)科技進(jìn)步有突出貢獻(xiàn)的青年科學(xué)家。從全流程控水角度發(fā)展實(shí)踐近水體采煤理論技術(shù)，將采動(dòng)響應(yīng)理論與水害防治技術(shù)有機(jī)結(jié)合，深入煤礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐、驗(yàn)證科研成果，在承壓水體上采煤、厚煤層覆巖破壞規(guī)律、礦井突水水源定量化判別、頂板控水采煤技術(shù)研究等方面取得了諸多創(chuàng)新性成果，并成功應(yīng)用于峰峰、兩淮、平朔、烏海、義馬、鄂榆等礦區(qū)30余座礦井，解決了大量現(xiàn)場(chǎng)難題，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

新時(shí)代、新形勢(shì)，面對(duì)煤炭行業(yè)新發(fā)展要求，為更好地服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略，在做好原有研究的基礎(chǔ)上，圍繞綠色、低碳發(fā)展方向，樊振麗及所在團(tuán)隊(duì)的事業(yè)也邁入新征程。追求卓越、持續(xù)奮斗，以現(xiàn)場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以技術(shù)為引領(lǐng)，他將持續(xù)推動(dòng)綠色開(kāi)采、生態(tài)保護(hù)理論與技術(shù)發(fā)展，為煤炭工業(yè)的高質(zhì)量綠色發(fā)展繼續(xù)貢獻(xiàn)力量。

科研要貼近實(shí)際

奮斗在煤炭科研道路上，樊振麗曾獲得16項(xiàng)中國(guó)煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)及3項(xiàng)中國(guó)煤炭科工集團(tuán)科技進(jìn)步獎(jiǎng)，2023年獲得中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)煤炭青年科技獎(jiǎng)是業(yè)內(nèi)對(duì)他所做工作的再度認(rèn)可。對(duì)于獲獎(jiǎng)，他都以平常心對(duì)待。從2013年博士畢業(yè)來(lái)到安環(huán)分院工作，從一名新入職的員工到獲得同行的認(rèn)可，他認(rèn)為一路走來(lái)重在積累，但心中十分感激業(yè)界對(duì)自己所做工作的肯定。

與許多人陰差陽(yáng)錯(cuò)被動(dòng)接受不同，投身煤炭行業(yè)是樊振麗主動(dòng)選擇的結(jié)果，甚至還帶著某種向往。在河南新密長(zhǎng)大，他的童年記憶中煤礦似乎在家鄉(xiāng)隨處可見(jiàn)，而他的父親就是一座煤礦的礦長(zhǎng)。受環(huán)境浸染，尤其是受父親影響，他曾一度有個(gè)“礦長(zhǎng)夢(mèng)”。

懷揣樸素夢(mèng)想，高考第一志愿樊振麗報(bào)考了我國(guó)煤炭行業(yè)最高學(xué)府中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京），并如愿進(jìn)入這一學(xué)校地質(zhì)系學(xué)習(xí)地質(zhì)工程專業(yè)。經(jīng)過(guò)幾年學(xué)習(xí)，他對(duì)所學(xué)專業(yè)產(chǎn)生了濃厚興趣，專業(yè)課成績(jī)?cè)诎嗬锩星懊?/p>

地質(zhì)保障工作是煤礦開(kāi)采的基礎(chǔ)。礦井災(zāi)害的防治更要以翔實(shí)的地質(zhì)資料為依據(jù)和指導(dǎo)。根據(jù)自己所學(xué)和興趣，臨近大學(xué)畢業(yè)，樊振麗選擇報(bào)考著名礦床水文地質(zhì)學(xué)家武強(qiáng)教授的研究生并被順利錄取。武強(qiáng)是中國(guó)礦山水防治領(lǐng)域?qū)W科帶頭人之一，在礦井水防治與利用理論和技術(shù)研發(fā)等領(lǐng)域作出了重要貢獻(xiàn)，2015年他當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。跟隨武老師求學(xué)，樊振麗步入科研的大門，也在碩士階段把水防治理論基礎(chǔ)打得很扎實(shí)?！拔淅蠋煶袚?dān)的項(xiàng)目多，這給了我鍛煉的機(jī)會(huì)，通過(guò)攻關(guān)我系統(tǒng)地完善了煤礦水害防治的相關(guān)知識(shí)，這對(duì)于我在科研上的成長(zhǎng)是最關(guān)鍵的一個(gè)階段?！狈覃愓f(shuō)。

做項(xiàng)目培養(yǎng)了樊振麗對(duì)科研的感覺(jué)，雖然當(dāng)時(shí)的碩士畢業(yè)生在就業(yè)市場(chǎng)很搶手，但他想繼續(xù)深造，并想嘗試新的專業(yè)。他認(rèn)為，學(xué)科交叉對(duì)科研總有好處。入讀博士那年，恰逢國(guó)內(nèi)高校與科研院所聯(lián)合進(jìn)行博士培養(yǎng)的第一年。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）和煤炭科學(xué)研究總院聯(lián)合培養(yǎng)博士，樊振麗就是其中一位學(xué)生。導(dǎo)師申寶宏研究員是開(kāi)采研究院近水體采煤研究的領(lǐng)軍人物，跟隨申老師到煤炭科學(xué)研究總院開(kāi)采研究院，樊振麗開(kāi)啟了博士階段的學(xué)習(xí)，所學(xué)專業(yè)也從地質(zhì)工程轉(zhuǎn)向采礦工程，這也是他從事地質(zhì)學(xué)原理與采動(dòng)響應(yīng)理論交叉融合的開(kāi)始。

博士期間樊振麗主攻頂板水相關(guān)研究，研究厚煤層開(kāi)采后頂板如何破裂、裂隙如何演化。“原來(lái)主要針對(duì)東部礦區(qū)做研究，采高只有兩三米，到了西部裝備水平提升了，一次采高達(dá)到了七八米，有的甚至達(dá)到了10米，這樣頂板的破壞規(guī)律就和之前完全不一樣了?！狈覃惤榻B。在此背景下，他將博士論文定為厚煤層開(kāi)采覆巖破壞特征研究及水體下的安全開(kāi)采研究，在陜北、內(nèi)蒙古等地的礦區(qū)完成課題研究的同時(shí)，他也參與了其他課題的研究。

2010年到2013年，3年博士求學(xué)，除第一學(xué)期在礦大上基礎(chǔ)課，其余時(shí)間，樊振麗基本都在煤礦一線，這樣的學(xué)習(xí)模式讓他有機(jī)會(huì)將學(xué)校所學(xué)拿到現(xiàn)場(chǎng)去驗(yàn)證?！霸陂_(kāi)采研究院學(xué)習(xí)的主要特點(diǎn)就是和現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合很緊，鉆探、物探、注漿這些手段都會(huì)用到，做的科研更‘硬’。在學(xué)校時(shí)，雖然我們也會(huì)做實(shí)驗(yàn)，但大多是將地質(zhì)隊(duì)的資料收集來(lái)，用所學(xué)理論對(duì)資料進(jìn)行分析，最后形成研究報(bào)告。到研究院后，我們要親自獲取數(shù)據(jù)并接受現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，科研更貼近實(shí)際，更能解決實(shí)際問(wèn)題?！狈覃愓f(shuō)。

不管做什么樣的科研，都要把實(shí)際問(wèn)題解決好，在博士求學(xué)過(guò)程中，樊振麗對(duì)科研的認(rèn)知發(fā)生了轉(zhuǎn)變。所以博士畢業(yè)，面臨諸多就業(yè)選擇時(shí)，他毫不猶豫地留在了開(kāi)采研究院。因?yàn)樗矚g開(kāi)采研究院的科研氛圍和工作平臺(tái)；更喜歡深入礦山一線，鉆機(jī)隆隆的轟鳴聲，令他踏實(shí)，也帶給他力量。用所學(xué)解決采礦實(shí)際問(wèn)題，樊振麗堅(jiān)定了自己未來(lái)的方向。

一輩子做好一件事

茂密的森林、遼闊的草原、干旱的沙漠……開(kāi)采研究院不斷承接新項(xiàng)目，隨著項(xiàng)目的結(jié)束、開(kāi)始，以樊振麗為代表的這幫年輕人也不斷跟著項(xiàng)目組轉(zhuǎn)場(chǎng)，去到新的地方。在長(zhǎng)白山上扎帳篷露營(yíng)，帳篷外常有蛇出沒(méi)；在沙漠里作業(yè)，大風(fēng)卷起沙子，吹得鼻子、嘴里都是……但他們不覺(jué)得艱苦，反而把這當(dāng)成了旅行，覺(jué)得一切都是那么新奇。

海下能采礦嗎？大江大河下能采嗎？這些疑問(wèn)需要樊振麗他們拿到一手?jǐn)?shù)據(jù)，所以必須到采礦一線去，于是出差成了家常便飯。開(kāi)始的新鮮勁頭到現(xiàn)在已經(jīng)養(yǎng)成了習(xí)慣，樊振麗算了算，2022年他在外出差有260多天。

在一次次轉(zhuǎn)場(chǎng)中、一項(xiàng)項(xiàng)課題攻關(guān)中，一個(gè)個(gè)問(wèn)題解決中，樊振麗也由毫無(wú)積累的科研新手進(jìn)階為能解決煤礦水害防治問(wèn)題的行家里手。

讀博士期間，樊振麗對(duì)淮北、淮南、兗州、東北、蒙陜等礦區(qū)厚煤層開(kāi)采“兩帶”實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，研究得出了厚煤層開(kāi)采覆巖破壞特征及規(guī)律，提出了厚及特厚煤層覆巖破壞的回歸公式，為缺少實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的煤礦水體下采煤提供了新的途徑。

入職開(kāi)采研究院后的2014—2016年間，樊振麗承擔(dān)了陜西黑龍溝煤礦3-1煤層開(kāi)采采空區(qū)疏放水項(xiàng)目。3-1號(hào)煤層首采工作面開(kāi)采需要對(duì)頂板2-2號(hào)煤層采空區(qū)積水進(jìn)行疏放，兩層煤平均間距33米，導(dǎo)水裂縫帶直接導(dǎo)通2-2煤采空區(qū)。工作面切眼位置物探探測(cè)受支架影響較大，在前期鉆孔出水量較小的情況下，樊振麗堅(jiān)持對(duì)物探異常區(qū)展開(kāi)更大范圍的驗(yàn)證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了3-1煤層首采工作面切眼上方采空區(qū)大面積積水的情況，疏放水量達(dá)16萬(wàn)立方米，避免了一次采空區(qū)突水事故。

承壓動(dòng)水?dāng)鄬訉?dǎo)水、突水具有較大的危險(xiǎn)性。在承壓動(dòng)水?dāng)鄬油凰畽C(jī)理與巷道突水區(qū)截圍探注支一體化治理技術(shù)研究項(xiàng)目中，針對(duì)內(nèi)蒙古烏海市某礦巷道掘進(jìn)過(guò)程中鉆遇斷層帶，需要對(duì)承壓動(dòng)水?dāng)鄬油凰畽C(jī)理進(jìn)行研究并進(jìn)行有效的治理的問(wèn)題，樊振麗帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)提出了“截-圍-探-注-支”一體化的治理技術(shù)，最終突水點(diǎn)涌水量減小了95%，斷層影響的突水區(qū)巷道通過(guò)加強(qiáng)支護(hù)的方式順利穿過(guò)斷層破碎區(qū)段。

“我國(guó)煤礦向深部開(kāi)采，煤層與底板巖溶承壓含水層間距越來(lái)越小，薄隔水層區(qū)段為底板突水的‘完整型弱面區(qū)’，當(dāng)煤層底板賦存斷層、陷落柱時(shí)，也極易造成突水事故，這一類型被稱為‘構(gòu)造型弱面區(qū)’?！狈覃惤榻B。2016—2021年間，樊振麗開(kāi)展了超薄煤層底板周期遞進(jìn)式破裂特征與承壓水弱面突破機(jī)理研究，成果在具體采礦實(shí)踐中發(fā)揮了作用。山西晉中某礦六采區(qū)首采面10號(hào)煤層距離底板奧陶系灰?guī)r平均間距25米，最小間距17米，底板采動(dòng)破壞帶極易導(dǎo)通底板奧陶系灰?guī)r含水層進(jìn)而發(fā)生突水事故。樊振麗采用“立體探查-弱面圈定-精準(zhǔn)評(píng)價(jià)-弱面增厚”技術(shù)手段，對(duì)工作面開(kāi)采范圍內(nèi)的弱面進(jìn)行了確認(rèn)，制訂了針對(duì)性的注漿治理方案，通過(guò)對(duì)突水弱面的注漿增厚、封堵、加固處理后，工作面實(shí)現(xiàn)了安全回采。通過(guò)研究團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)性研究，2022年由科學(xué)出版社出版了《承壓水弱面突破與控水采煤》專著。

對(duì)承壓水體上采煤而言，導(dǎo)水通道的封堵和煤層底板隔水層厚度的注漿增厚是水害防治的關(guān)鍵，繼續(xù)對(duì)底板水害的地面區(qū)域治理技術(shù)與工程應(yīng)用開(kāi)展研究，樊振麗采用地面定向鉆孔的區(qū)域治理技術(shù)很好地解決了這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)技術(shù)的吸收和再創(chuàng)新，他在烏海、義馬等礦區(qū)成功開(kāi)展工程實(shí)踐。

參加工作10年，樊振麗愈發(fā)感覺(jué)到隨著開(kāi)采走向深部，遇到的情況也越來(lái)越復(fù)雜，之前局部治理的思路和方法已無(wú)法應(yīng)對(duì)當(dāng)今煤礦開(kāi)采遇到的新問(wèn)題?！睹旱V安全規(guī)程》《煤礦防治水細(xì)則》已經(jīng)提出體系化治理水害的要求，在此背景下，樊振麗帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻關(guān)，遵循采礦流程，抓住薄弱點(diǎn)，考慮礦區(qū)整體情況，構(gòu)建了“立體探查-透明地質(zhì)-弱面圈定-精準(zhǔn)評(píng)價(jià)-避害設(shè)計(jì)-弱面增厚-動(dòng)壓控制-智能監(jiān)測(cè)”的科學(xué)采礦體系。通過(guò)井上下聯(lián)合立體化探查，采前、采中、采后的全流程監(jiān)測(cè)，全方位保障采礦人員、單位的生命財(cái)產(chǎn)安全，為安全構(gòu)筑最堅(jiān)實(shí)的防線。

展望未來(lái)，通過(guò)機(jī)理創(chuàng)新、治理工藝的優(yōu)化、治理裝備的革新，樊振麗希望探索出一條行之有效的水害根治之路?！拔沂冀K認(rèn)為，每個(gè)人都有自己要做的事情，堅(jiān)持一輩子，總能把它做好。”

加快綠色轉(zhuǎn)型步伐

“勇于奉獻(xiàn)，深入現(xiàn)場(chǎng)，求真務(wù)實(shí)”作為安環(huán)分院這個(gè)團(tuán)隊(duì)的精神內(nèi)核被一代一代傳承。老前輩們的寶貴精神財(cái)富激勵(lì)著大家在創(chuàng)新的路上接續(xù)奮斗。

人心齊，泰山移。團(tuán)隊(duì)成員團(tuán)結(jié)互助，領(lǐng)導(dǎo)層身體力行帶頭干，團(tuán)隊(duì)朝氣蓬勃跨過(guò)了一個(gè)個(gè)難關(guān)?！扒啻骸⒒盍Α⒂懈蓜?、有闖勁，是我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)的特點(diǎn)。”樊振麗自豪地說(shuō)。

樊振麗介紹，安環(huán)分院前身是特殊采煤研究所，專注于“三下”開(kāi)采（即建筑物下、水體下、鐵路下），研究院已取得了一系列輝煌成就。作為我國(guó)開(kāi)采工作面災(zāi)害防治的頭部團(tuán)隊(duì)之一，以國(guó)家能源安全新戰(zhàn)略的重大需求為導(dǎo)向，面對(duì)煤礦綠色安全發(fā)展的新要求，團(tuán)隊(duì)近年來(lái)逐步走上轉(zhuǎn)型之路。

圍繞安全與綠色兩個(gè)方向發(fā)力，團(tuán)隊(duì)在完善部署上下足了功夫。

目前團(tuán)隊(duì)有30余名核心成員，專業(yè)覆蓋采礦、地質(zhì)、測(cè)量、地球物理、遙感、材料學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)等諸多方向，業(yè)務(wù)模式從以前的技術(shù)咨詢?yōu)橹飨蚣夹g(shù)工程化轉(zhuǎn)變，團(tuán)隊(duì)年產(chǎn)值從2018年以前的五千萬(wàn)元增長(zhǎng)到2023年的兩億元。

“實(shí)踐證明換個(gè)思路發(fā)展得更快，但同時(shí)我們也面臨著一些挑戰(zhàn)?！狈覃愄寡裕叭瞬攀亲钪匾馁Y源，年輕人的成長(zhǎng)需要時(shí)間，如何讓新鮮血液快速成長(zhǎng)為業(yè)務(wù)骨干，是我們面對(duì)的一個(gè)大課題。除此，如何保持持續(xù)創(chuàng)新，而且把持續(xù)創(chuàng)新與我們的業(yè)務(wù)融合起來(lái)，這也是非常大的挑戰(zhàn)?！?/p>

“博學(xué)之，審問(wèn)之，慎思之，明辨之，篤行之?！敝螌W(xué)之理，古今通用。對(duì)于年輕人如何成長(zhǎng)，樊振麗想將《禮記·中庸》中的這句話與他們分享。對(duì)于創(chuàng)新，樊振麗認(rèn)為有平臺(tái)、環(huán)境加持只要去做就會(huì)有收獲。

以“雙碳”目標(biāo)為導(dǎo)向，以低損害開(kāi)采為核心，安環(huán)分院團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)率先提出了“粉煤灰固碳+防滅火”綜合利用新方法，初步開(kāi)發(fā)了粉煤灰固碳及充填利用技術(shù)與裝備，2022年在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了中試和工業(yè)性示范，有望助力煤電聯(lián)營(yíng)企業(yè)在碳減排和構(gòu)建循環(huán)發(fā)展新模式方面邁出實(shí)質(zhì)性一步。樊振麗認(rèn)為這是團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)型發(fā)展、矢志創(chuàng)新走出的重要一步。

綠色已逐漸成為煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的底色和使命。步履不停，躬耕不輟，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難，緊抓“雙碳”機(jī)遇加快綠色轉(zhuǎn)型步伐，樊振麗期待著一幅幅和諧雋美的煤礦生態(tài)文明畫(huà)卷在他們腳下徐徐展開(kāi)。