走在煤礦出水事故前面
——記中煤科工集團西安研究院一級首席專家鄭士田

呂騰波

無論何時，當新聞上出現(xiàn)煤礦突水事故時，人們的心總是會不由自主地被牽動。是否有被困的煤礦工人？出水情況如何？災難是如何發(fā)生的？在大家將目光聚焦在事故進展的同時，中煤科工集團西安研究院一級首席專家鄭士田或許已經身處事故現(xiàn)場，憑借豐富的經驗和先進的技術，與復雜多變的突水災害斗智斗勇。

30多年來，他奔波于全國各大煤礦，成功治理了一次次水害，救活了一座座礦井，新疆大黃山礦、淮北朱莊礦、河北黃沙礦、陜西桑樹坪礦、淮南潘二礦、山東古城礦……挽救了眾多礦工的生命,創(chuàng)造了巨大的社會和經濟收益。但是，他并沒有只停留在治水的思路上，多年來，他一直在思考和實踐如何將煤礦突水事故扼殺在萌芽之中。于他而言，走在煤礦突水事故前面，是他守護煤礦生產安全最有效的方式。

道路的開始

時至今日，當鄭士田回憶起37年前的那個事業(yè)開啟的晚上，心頭依舊感到震撼。

雨水、泥濘、燈火通明……這是鄭士田當時趕到現(xiàn)場時進入眼中的場景。彼時的他尚是一個剛剛從中國礦業(yè)學院地質系畢業(yè)，被分配到煤炭科學研究院地質勘探分院的“愣頭兒青”，原想著在前輩們的帶領下，逐步開啟自己的地質人生。然而，剛畢業(yè)的他就遇上了1984年那場震驚世界的范各莊煤礦特大突水事故。

當時，范各莊煤礦是中國十大樣板礦之首，開采出的煤炭不僅供應我國煉鋼工業(yè)，還出口日本。就是這樣一個儲量豐富、地位重要的煤礦，卻在瞬息之間因為發(fā)生奧灰陷落柱特大突水而面臨滅頂之災，最大突水量達到每分鐘2053m3。如此巨大的突水量，不僅在當時，至今也極為罕見。

鄭士田

事故一出，舉國震驚，當鄭士田晚上趕到的時候，他看到包括礦井工人、各國專家、施工隊伍等在內的2000多人全部聚集在現(xiàn)場忙碌，每個人臉上都透露著焦慮和疲憊。彼時正值9月份，鄭士田在黑夜里看著連綿不斷的秋雨，心里隱隱感受到了這次事故的嚴重和處理的艱難。當時，我國緊缺地質專業(yè)的大學生，治理現(xiàn)場又事務繁雜，鄭士田直接跳過了畢業(yè)后的實習階段，在當時的總指揮陳明強的指導下，真刀真槍地投入到煤礦堵水工作中。

當時，為了降低水位，減少礦井的壓力，同時也使周圍礦井免受池魚之殃，治水團隊從西德進口了大功率潛水泵，20臺潛水泵轟鳴作業(yè)，每分鐘抽出360m3左右的水。在如此大出水量的情況下，所有被投進巷道里用來堵水的鐵砂、鋼球、水泥柱子全部被沖走。最終，鄭士田所在團隊創(chuàng)造性地采用了三段式注漿的方法對巷道及陷落柱進行封堵治理。事實證明該方法是有效的，隨著時間的流逝，范各莊煤礦的出水在不斷注漿的過程中逐漸勢弱。

1985年9月，引起全國人民關注的范各莊煤礦特大突水終于成功封堵，此時距離鄭士田大學畢業(yè)已經過去了整整一年。這一年里，鄭士田在堵水實踐中獲得的技術提升是直線飛躍式的。同時，這次堵水也如同一把鑰匙，開啟了他研究煤礦防治水生涯的大門。在之后的幾年里，鄭士田先后參加了皖北任樓礦、井陘臨城礦、徐州張莊礦、淮北張莊礦、新疆大黃山礦、淮北朱莊礦等多個煤礦堵水搶險項目。雖然每一次突水經他治理最終都成功封堵，但事故帶來的慘痛教訓也讓他在內心深處萌生出一個念想——“要是能提前預防這些水害事故就好了。”

由治而防

1990年至2010年，正值我國工業(yè)發(fā)展迅速階段，國家對煤炭的需求量劇增，煤礦突水事故屢屢發(fā)生，而每一次突水背后都包含著經濟損失巨大、煤礦工人的生命安全受到威脅等問題。一次，在鄭士田治水期間，一位煤礦工人開玩笑道：“有時候真不歡迎你們來，你們去哪兒，就代表著哪個地方出事了。但沒辦法，又必須讓你們來，不管是人還是煤礦都等著你們救呢?！币痪渫嘎吨鵁o奈的玩笑話像刺一般扎在鄭士田的心上，更加堅定了他要實現(xiàn)超前防水的決心。

2010年，冀中能源峰峰集團黃沙礦連續(xù)發(fā)生兩次大型突水事故，不斷上漲的奧灰水不但淹沒了事故礦井，還對周邊煤礦構成了極大威脅。在制訂方案時，大家發(fā)現(xiàn)由于突水點上方地面地形無法布置鉆孔，而能布置鉆孔的地方距離突水點又太遠，這給實際操作帶來了很大的麻煩。就在大家犯愁的時候，鄭士田突然想到自己之前看到過的石油定向鉆機，他提出用石油定向鉆機從遠處開孔去透巷堵水。石油鉆機鉆進煤系地層，誰也沒試過，但險情不等人，鄭士田立即拍板用石油定向鉆機試一試。這一試，還真的成功了。后來，當鄭士田回顧自己的研究和工作生涯時，他說，自己由煤礦治水真正走向煤礦防治水結合，就是從這次的黃沙煤礦治水開始的。

黃沙煤礦堵水成功后，鄭士田開始考慮這種定向鉆進技術能否應用于順含水層鉆進探查治理水害。但這是個新技術，沒有實踐過，也沒有能夠直接參考的技術工法。鄭士田考慮到，鉆孔布置間距決定治理的效果，間距太大容易造成兩個鉆孔之間可能存在的導水通道被遺漏，存在治理后仍然出水的風險，但是也不能太小，太小會造成經濟效益流失。最終，鄭士田通過跳孔施工、檢驗加密、高壓注漿相結合的辦法，根據(jù)不同礦井治理的目標含水層特征進行試驗，確定適合特定礦井的布孔間距，同時通過地面高壓注漿，使?jié){液擴散一定范圍，改造鉆孔未波及的區(qū)域，與相鄰鉆孔注漿形成疊瓦式、手拉手的效果，實現(xiàn)了對含水層的全覆蓋，達到了治理效果和經濟性的平衡。

2011年，鄭士田（右二）在冀中能源黃沙礦堵水搶險現(xiàn)場向指揮部領導介紹搶險進展。

一套重要技術成功研發(fā)的背后需要解決的自然不止這一個問題，其中各種復雜的、瑣碎的、細小的問題全部需要鄭士田發(fā)現(xiàn)然后逐個解決。2014年，該技術在受底板水害困擾兩年之久的朱莊礦Ⅲ631工作面進行工業(yè)性試驗。在將近半年的時間里，鄭士田經過不斷調整布孔和注漿參數(shù)，終于成功掌握了地面定向鉆孔注漿改造薄層灰?guī)r水害防治的關鍵技術，實現(xiàn)了煤礦底板水害的區(qū)域超前治理。到了這時，鄭士田才松了口氣，他心里清楚地知道，自己在煤礦的防治水道路上又走出了一步。隨后，該技術以星火燎原之勢成功推廣到皖北、臨沂、淮南、永城等數(shù)個礦區(qū)，解放煤炭儲量5000余萬噸，減少礦井涌水60%，為治理礦井帶來直接經濟效益100多億元。

對于鄭士田來說，這套技術給煤礦開采帶來的好處是巨大且實實在在的，其中尤以黃河北煤田邱集煤礦的治理最令人印象深刻。黃河北煤田作為山東省整體未開發(fā)的最后一塊煤田，擁有高達40億噸的煤炭儲量，以及優(yōu)良的煤質，但煤層無論是頂板上方，還是底板下面都是強富水的灰?guī)r含水層，鄭士田形容其是一片“大海里的煤田”。2016年由于國家縮減落后及困難礦井產能，邱集煤礦被列入了第一批關閉礦井名單，時刻面臨著關閉的命運。就在這一年，鄭士田將煤層底板薄層灰?guī)r含水層區(qū)域超前治理理念引入邱集煤礦，并且針對頂?shù)装逅Φ膯栴}提出了頂?shù)装逋蔚乃χ卫矸桨福涍^一年多的艱苦治理，2017年邱集煤礦安全揭開下組煤，實現(xiàn)了黃河北煤田歷史性的突破。2019年初，該煤礦已實現(xiàn)了下組煤的正常開采，至今已安全回采4個工作面，采出煤炭資源100余萬噸，扭轉了瀕臨倒閉的命運。

為了災前治水，防止突水給煤礦開采工作帶來損壞，鄭士田還在朱仙莊煤礦建立了一座“地下大壩”。一直以來，朱仙莊礦“五含”含水層大面積壓覆8煤、10煤，壓覆煤炭資源1000余萬噸，“五含”含水層與多個強含水層之間存在明顯水力聯(lián)系，嚴重威脅礦井生產安全。在處理該煤礦的問題上，鄭士田創(chuàng)造性地提出了“先帷幕截流，再疏干開采”的綜合治理方案，他帶領團隊通過3年多周密而緊張的實施，成功建造了一座長度3.2km，有效寬度約40m，埋深220～550m，高60～80m的地下隱蔽落底式帷幕墻，經過放水驗證，墻內外水位差達到驚人的335m，遠超三峽大壩，截流率超過98%，解放煤炭資源1000萬噸以上，目前已成功開采出215萬噸。

一次次成功的案例證明，在經過多年在煤礦工地摸爬滾打和埋首資料圖紙的苦研之后，鄭士田終于將自己的研究領域由治水拓寬到了防治水結合。在回憶起自己研發(fā)超前預防水害技術所經歷的艱難困苦時，他語氣抑揚頓挫而又充滿倔強地說道：“人生關鍵在于堅持，不管有多困難，只要認準了一個目標堅持走下去，總能實現(xiàn)自己想要的?！?/p>

悲喜交加

大多時候，旁人能看到的，只有鄭士田在防治水領域取得的一個又一個成就。但鄭士田自己很清楚，在數(shù)十年的煤礦防治水生涯中，伴隨著他與技術研究一起的，還有數(shù)不清的壓力、危險和悲喜交加。鄭士田清楚地記得黃沙礦搶險治理總共突破了30余次，最后一次突破之前，由于井下水量連續(xù)數(shù)日下降，越來越小，大家認為堵水基本成功了，就在大家準備放煙花慶功之際，即將合龍的堵水墻還是被再次突破了。

在那段時間，搶險現(xiàn)場始終彌漫著沉重、失望甚至絕望的氣氛。在這種黑云壓城城欲摧的局面里，鄭士田只能咬緊牙關。他很清楚，關于大型煤礦的治水本身就是一場拉鋸戰(zhàn)，這種時候，絕不能向外界壓力讓步，否則，能否救活黃沙礦就真的成了一個問號了。重壓之下，鄭士田不斷調整灌注方案，終于在3月30日16時成功截流，將奧灰水牢牢鎖死在阻水墻內，獲得了搶險戰(zhàn)斗的最終勝利，保住了黃沙礦。事后，他心有戚戚地總結道，在治水過程中一定要扛住壓力，特別是外界都焦慮的時候，那反而可能是黎明前的黑暗。

與壓力相伴的，還有煤礦工人的感激。2011年8月7日，陜煤韓城礦業(yè)集團桑樹坪煤礦發(fā)生透水淹井事故，此次突水條件極為復雜，礦井成功恢復希望渺茫，3000多名職工分流計劃已經擬訂，大部分職工要遠赴陜北礦井上崗，礦上領導和職工彌漫著悲觀情緒，都不愿離開桑樹坪煤礦和生活的家鄉(xiāng)。鄭士田在接受桑樹坪煤礦堵水搶險任務后，第一時間帶領團隊趕赴現(xiàn)場，利用20多年的搶險治理經驗，經過數(shù)月苦戰(zhàn)，最終成功堵水。當搶險復礦進入了攻堅階段時，桑樹坪礦十幾位白發(fā)蒼蒼的退休老職工自發(fā)組織并從自己微薄的退休金中湊錢買了一整頭豬，結隊舉著感謝信，冒著凜冽的寒風，趕到施工現(xiàn)場慰問鄭士田及其團隊?！斑@些感動和壓力是我研究經歷中的重要部分，它們豐富了我的研究生涯，同時也帶給了我更多力量，讓我在煤礦防治水領域更加強大?！编嵤刻镎f道。

走得更遠

數(shù)十年風里來雨里去，鄭士田的團隊早已經由最初的4人壯大到28人，從防治水技術服務和技術咨詢到工程項目總承包，從單個工程項目施工到數(shù)個大型防治水項目同步組織實施，也逐步形成了“突水陷落柱阻水塞快速建造技術”“高壓動水大流量下巷道快速截流技術”“地面定向孔快速截流堵源技術”“地面順層孔超前區(qū)域治理成套技術”“復雜介質大型帷幕建造技術”等國內獨有技術體系。團隊成員快速成長，已有5至6名業(yè)務骨干可獨立統(tǒng)籌組織大型水害治理項目，成為水害治理專家。在他的技術引領下，水文地質研究所的防治水技術不僅為安徽、山東、河南等東部礦區(qū)解決了水患問題，還不斷為晉、陜、蒙、寧、疆等重點煤炭基地的水害防治保駕護航。除此之外，鄭士田所在的水文地質研究所還承擔了孟加拉國、土耳其等國外的煤礦管理項目，近5年來承擔了120多項礦井水害隱患的專家會診，11個大型淹井治理，同時承擔完成各類科研項目45項，其中包括“十三五”國家重點研發(fā)項目、國家自然科學基金項目、陜西省科學基金項目等，獲得省部級科技成果31項，在引領行業(yè)科技進步方面發(fā)揮了重要作用，目前已發(fā)展成為全國唯一能夠同時承擔多項礦山防治水工程總承包項目及科技創(chuàng)新的頂尖團隊。

對于團隊中新人的培養(yǎng)，鄭士田結合自己當年在范各莊煤礦的經歷，將他們下派到防治水一線進行實際鍛煉，“只有在真刀對真槍的對撞中，他們才能學到有用的技能”。除此之外，鄭士田對團隊也有一個長遠的規(guī)劃，在長期現(xiàn)場防治水的過程中，鄭士田及其團隊早已積累了豐富的實戰(zhàn)經驗，因此，鄭士田希望帶領團隊將多年在救援現(xiàn)場摸爬滾打得出的技術和經驗進行規(guī)律性的總結，形成相應的技術成果，便于技術的推廣應用，同時傳授更多的年輕人，讓自己的團隊在今后的水害防治道路上站得更高，走得更遠，更好地承擔起守護煤礦生產安全的使命?！笆刈o煤礦的生產安全，這不僅是我多年來致力于走在煤礦出水事故前面的初衷，也將是團隊未來發(fā)展的方向。”鄭士田說道。