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煤炭是我國(guó)能源體系的基石，長(zhǎng)期以來(lái)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家能源安全穩(wěn)定提供了有力保障。水是生命之源，世間萬(wàn)物皆離不開(kāi)水，但煤炭和水資源往往共存于一個(gè)地質(zhì)體中。在煤炭資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中，水體從巖層進(jìn)入礦井，常造成水害事故，同時(shí)導(dǎo)致大量地下水流失而引發(fā)嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)。近40年來(lái)，中國(guó)煤科西安研究院董書(shū)寧研究員緊盯國(guó)家需要和社會(huì)需求，在煤礦防治水領(lǐng)域持續(xù)深耕并取得杰出成果，形成系列創(chuàng)新技術(shù)，推動(dòng)煤礦水害由被動(dòng)治理向主動(dòng)預(yù)防、局部治理向區(qū)域治理、治理為主向治保結(jié)合的重大轉(zhuǎn)變。

臨危受命，勇當(dāng)救水隊(duì)長(zhǎng)

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

2010年3月1日，董書(shū)寧突然接到相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的電話，“駱駝山礦突水了，井下還有31個(gè)人！”。那時(shí)候，已是西安研究院院長(zhǎng)的他，迅速組織大批專家第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng)，在處理完手頭緊急工作后也立刻奔赴現(xiàn)場(chǎng)。當(dāng)踏入駱駝山煤礦招待所的時(shí)候，相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)緊皺眉頭“我們礦井在西北干旱地區(qū)，怎么會(huì)出這么大的水？不過(guò)，你來(lái)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(diǎn)在突水的16號(hào)煤回風(fēng)大巷北部修筑“阻水墻”，減小透水量至可控范圍。搶險(xiǎn)期間，西安研究院參戰(zhàn)專家、技術(shù)人員在救援現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)餐露宿、晝夜不息，他們和時(shí)間賽跑，與嚴(yán)寒抗?fàn)�，同風(fēng)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(nèi)，并進(jìn)一步加固注漿充填裂隙。最終，僅用54天就完成了整個(gè)封堵工程并開(kāi)始試驗(yàn)排水，排水試驗(yàn)表明，“阻水墻”耐受住了2.3MPa水頭壓力的考驗(yàn)。也就是這項(xiàng)突水封堵工程，他們團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了世界采礦史上同等條件下突水封堵用時(shí)最短記錄，99.9%的堵水率也得到了國(guó)家安監(jiān)局和相關(guān)煤企的高度認(rèn)可。僅在2008~2022的15年內(nèi)，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了礦井突水控制注漿高效封堵技術(shù)，先后承擔(dān)了20余項(xiàng)礦井突水治理工程。作為團(tuán)隊(duì)帶頭人，董書(shū)寧總能做到“每臨大事有靜氣”，在事故發(fā)生時(shí)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(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)

砥礪深耕，突破治水瓶頸

每次突水搶險(xiǎn)過(guò)程中，董書(shū)寧會(huì)問(wèn)自己“為什么突水事故時(shí)有發(fā)生，能否在災(zāi)害發(fā)生之前避免”。雖然這也是行業(yè)面臨的共性問(wèn)題，但他無(wú)論身處何處都在時(shí)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(wèn)題，董書(shū)寧召集相關(guān)專家，和這位總工程師及隨行人員一起討論技術(shù)方案。在討論過(guò)程中，董書(shū)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(gòu)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(zāi)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(jìn)行注漿治理煤層底板水害。但是，這項(xiàng)看似簡(jiǎn)單的變化存在很多難題：水平孔注漿漿液如何擴(kuò)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(tuán)隊(duì)提出了新的難題，其中的大多數(shù)基礎(chǔ)理論、技術(shù)裝備都屬于行業(yè)空白。為此，董書(shū)寧帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了大量理論研究、室內(nèi)測(cè)試等工作，并在焦作趙固一礦煤層底板含水層定向長(zhǎng)鉆孔注漿試驗(yàn)工程中取得顯著效果。之后，他們依托“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃、“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)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(shù)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(xiàn)在，這項(xiàng)技術(shù)在澄合、淮北、邯邢等10余個(gè)礦區(qū)20余座礦井廣泛應(yīng)用，治理后的礦井均未發(fā)生突水事故，已然成為我國(guó)煤層底板灰?guī)r水害防治的主要技術(shù)，突破了我國(guó)煤層底板水患治理的技術(shù)瓶頸，也成為了西安研究院經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新亮點(diǎn)。

放水實(shí)驗(yàn)井下水量觀測(cè)

積極探索，踐行保水使命

從元寶山露天礦勘查項(xiàng)目伊始，董書(shū)寧就意識(shí)到西部礦區(qū)水資源保護(hù)的重要性，自“十二五”以來(lái)，我國(guó)煤炭開(kāi)發(fā)重心逐步西移，陜甘寧蒙青疆6省份煤炭產(chǎn)量現(xiàn)已占到全國(guó)總產(chǎn)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(qiáng)度的煤炭開(kāi)采帶來(lái)的礦區(qū)水環(huán)境問(wèn)題也愈發(fā)突出。“如何既安全的把煤采出來(lái)，又能最大程度的保護(hù)水資源？”這是董書(shū)寧發(fā)出的疑問(wèn)。

董書(shū)寧帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在近30年的不斷凝練和總結(jié)中，提出并踐行了“治保結(jié)合、治用結(jié)合”這項(xiàng)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(dòng)力學(xué)機(jī)制，摸清了礦井涌水動(dòng)態(tài)變化規(guī)律；形成了煤層頂板水控制疏放技術(shù)，消除礦井涌水峰值確保安全生產(chǎn)；開(kāi)發(fā)的礦井強(qiáng)滲透含水層帷幕截流保水技術(shù)，徹底消除了地表水滲透補(bǔ)給造成的礦井高強(qiáng)度涌水現(xiàn)象。他們積極響應(yīng)國(guó)家保護(hù)黃河的號(hào)召，2021年?duì)款^申報(bào)了“黃河流域中段礦區(qū)（煤礦）生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)校企聯(lián)合研究中心”，并承擔(dān)了中國(guó)煤炭科工集團(tuán)科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金重點(diǎn)項(xiàng)目，持續(xù)開(kāi)展西部煤礦區(qū)水害防治與水資源保護(hù)利用技術(shù)研發(fā)，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)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(qiáng)滲透含水層帷幕截流減排技術(shù)研究

“十三五”末以來(lái)，煤礦智能化建設(shè)進(jìn)程如火如荼，煤礦水害防治和水資源保護(hù)利用的智能化轉(zhuǎn)型，也成為新時(shí)代煤礦智能化地質(zhì)保障技術(shù)的重要組成部分。早在2017年，董書(shū)寧就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始了煤礦水害遠(yuǎn)程診斷與防控云平臺(tái)研發(fā)，依托這一平臺(tái)，結(jié)合礦區(qū)水資源保護(hù)利用新需求，團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā)礦區(qū)水資源保護(hù)與利用智能管控平臺(tái)，有望成為破解煤礦智能化建設(shè)煤—水矛盾的新利器。

在科技攻關(guān)和自主創(chuàng)新的道路上，董書(shū)寧獲得了無(wú)數(shù)獎(jiǎng)勵(lì)和榮譽(yù)，有國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)項(xiàng)、省部級(jí)科技一等獎(jiǎng)，以及孫越崎能源大獎(jiǎng)、中華國(guó)際科學(xué)交流基金會(huì)杰出工程師獎(jiǎng)。面對(duì)這些榮譽(yù)，他時(shí)刻不忘初心，始終牢記使命，雖年過(guò)花甲，仍堅(jiān)持科研工作。董書(shū)寧常叮囑他自己的學(xué)生，“我們水文地質(zhì)工作者，一定要注重現(xiàn)場(chǎng)工作的磨煉，扎扎實(shí)實(shí)做到學(xué)中干、干中學(xué)”。他堅(jiān)持為黨育人、為國(guó)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(mén)與行業(yè)科技工作者的共同努力下，煤炭行業(yè)已經(jīng)撕下了“高危行業(yè)”的標(biāo)簽，正在加速實(shí)現(xiàn)由“黑”變“綠”的轉(zhuǎn)型，這為煤礦防治水工作帶來(lái)了新契機(jī)。他也將以國(guó)家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，繼續(xù)集聚力量進(jìn)行科技攻關(guān)，打贏煤礦防治水與水資源保護(hù)的關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)戰(zhàn)，站在人與自然和諧共生的高度，為推動(dòng)煤炭行業(yè)安全綠色低碳發(fā)展貢獻(xiàn)自己的全部智慧和力量。