中国煤科董书宁：打赢治水与保水核心技术攻坚战

  煤炭是我国能源体系的基石，水是生命之源。但在煤炭资源开发过程中，水体从岩层进入矿井，常造成水害事故;同时，导致大量地下水流失而引发严重的水资源浪费。中国煤炭科工集团一级首席科学家董书宁近40年来紧盯这一问题，在煤矿防治水领域持续深耕并取得杰出成果，形成系列创新技术，推动煤矿水害由被动治理向主动预防、局部治理向区域治理、治理为主向治保结合的重大转变。

  1984年，董书宁大学毕业后开启了自己与煤炭结缘的生涯。据回忆，工作初期一年中有大半时间泡在项目现场。丰富的现场工作经历让他对煤矿防治水有了深刻认识，也为今后的技术研发也打下了扎实的基础。

  2010年3月1日，董书宁突然接到相关领导的电话，“骆驼山矿突水了”。时任西安研究院院长的他迅速组织大批专家第一时间赶赴现场。期间，他带领西安研究院参战专家、技术人员在救援现场风餐露宿、昼夜不息，他们和时间赛跑，与严寒抗争，同风沙搏斗，终于在4月5日建成了稳固的“阻水墙”，将残余水量控制到100m3/h以内，并进一步加固注浆充填裂隙。最终，仅用54天就完成了整个封堵工程并开始试验排水，排水试验表明，“阻水墙”耐受住了2.3MPa水头压力的考验。也就是这项突水封堵工程，他们团队创造了世界采矿史上同等条件下突水封堵用时最短记录，99.9%的堵水率也得到了国家安监局和相关煤企的高度认可。仅在2008~2022的15年内，他带领团队研发了矿井突水控制注浆高效封堵技术，先后承担了20余项矿井突水治理工程。

  每次突水抢险过程中，董书宁总会问自己“为什么突水事故时有发生，能否在灾害发生之前避免”。

  2009年的一次技术交流，给了董书宁解决这一问题的契机。在研讨过程中，董书宁想到，如果采用类似于瓦斯抽采钻孔的顺层定向钻孔注浆，就可以更大范围的揭露并加固这些薄弱区，有效治理水灾隐患。遂提出变常规井下穿层斜孔为顺层定向钻孔进行注浆治理煤层底板水害。

  这项看似简单的变化存在很多难题：水平孔注浆浆液如何扩散?灰岩地层硬度大、水压高，定向钻孔如何施工?如此大规模注浆如何控制浆液?这些都给他的团队提出了新的难题，其中的大多数基础理论、技术装备都属于行业空白。为此，董书宁带领团队开展了大量理论研究、室内测试等工作，并在焦作赵固一矿煤层底板含水层定向长钻孔注浆试验工程中取得显著效果。之后，他们依托国家重点研发计划持续钻研，创建了煤层底板水患超前区域探查治理技术体系，使有效注浆孔段率提高了80%以上，单孔平均注浆量提高5倍以上。

  随着我国煤炭开发重心的逐步西移，陕甘宁蒙青疆6省份煤炭产量已占到全国总产量的54%左右。但西北地区干旱少雨，水资源缺乏，大规模、高强度的煤炭开采带来的矿区水环境问题也愈发突出。“如何既安全的把煤采出来，又能最大程度的保护水资源?”成了煤炭开采必须考虑的问题。

  董书宁带领团队在近30年的不断凝练和总结中，提出并践行了“治保结合、治用结合”这项解决煤—水矛盾的法宝。他们探索研究揭示了煤层顶板含水层泄压涌水的动力学机制，摸清了矿井涌水动态变化规律;形成了煤层顶板水控制疏放技术，消除矿井涌水峰值确保安全生产;开发的矿井强渗透含水层帷幕截流保水技术，彻底消除了地表水渗透补给造成的矿井高强度涌水现象。他们积极响应国家保护黄河的号召，2021年牵头申报了“黄河流域中段矿区(煤矿)生态环境保护与修复校企联合研究中心”，持续开展西部煤矿区水害防治与水资源保护利用技术研发，带领团队持续践行煤炭行业“绿色发展”的理念。

  “十三五”末以来，煤矿智能化建设进程如火如荼，煤矿水害防治和水资源保护利用的智能化转型，也成为新时代煤矿智能化地质保障技术的重要组成部分。早在2017年，董书宁就带领团队开始了煤矿水害远程诊断与防控云平台研发，依托这一平台，结合矿区水资源保护利用新需求，团队正在开发矿区水资源保护与利用智能管控平台，有望成为破解煤矿智能化建设煤—水矛盾的新利器。