中國煤科董書寧：打贏治水與保水核心技術攻堅戰

  煤炭是我國能源體系的基石，水是生命之源。但在煤炭資源開發過程中，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嚴重的水資源浪費。中國煤炭科工集團一級首席科學家董書寧近40年來緊盯這一問題，在煤礦防治水領域持續深耕并取得杰出成果，形成系列創新技術，推動煤礦水害由被動治理向主動預防、局部治理向區域治理、治理為主向治保結合的重大轉變。

  1984年，董書寧大學畢業后開啟了自己與煤炭結緣的生涯。據回憶，工作初期一年中有大半時間泡在項目現場。豐富的現場工作經歷讓他對煤礦防治水有了深刻認識，也為今后的技術研發也打下了扎實的基礎。

  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”。時任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。期間，他帶領西安研究院參戰專家、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。

  每次突水搶險過程中，董書寧總會問自己“為什么突水事故時有發生，能否在災害發生之前避免”。

  2009年的一次技術交流，給了董書寧解決這一問題的契機。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，有效治理水災隱患。遂提出變常規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。

  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?灰巖地層硬度大、水壓高，定向鉆孔如何施工?如此大規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，他們依托國家重點研發計劃持續鉆研，創建了煤層底板水患超前區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。

  隨著我國煤炭開發重心的逐步西移，陜甘寧蒙青疆6省份煤炭產量已占到全國總產量的54%左右。但西北地區干旱少雨，水資源缺乏，大規模、高強度的煤炭開采帶來的礦區水環境問題也愈發突出。“如何既安全的把煤采出來，又能最大程度的保護水資源?”成了煤炭開采必須考慮的問題。

  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變化規律;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(煤礦)生態環境保護與修復校企聯合研究中心”，持續開展西部煤礦區水害防治與水資源保護利用技術研發，帶領團隊持續踐行煤炭行業“綠色發展”的理念。

  “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，依托這一平臺，結合礦區水資源保護利用新需求，團隊正在開發礦區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。