煤礦安全開(kāi)采地質(zhì)保障與生態(tài)修復(fù)國(guó)家卓越工程師團(tuán)隊(duì)，在中國(guó)工程院院士、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）彭蘇萍教授的帶領(lǐng)下，圍繞“煤礦安全開(kāi)采地質(zhì)保障”、“煤礦生態(tài)修復(fù)”以及礦-城融合的“城市道路與地下空間安全探測(cè)”方向開(kāi)展技術(shù)研究和工程應(yīng)用。

“這3個(gè)方向的研究工作都超過(guò)了20年，做科研不是一朝一夕的事情，而是長(zhǎng)期積累的結(jié)果�！眻F(tuán)隊(duì)帶頭人彭蘇萍說(shuō)。

為礦井做CT

地質(zhì)災(zāi)害隱患無(wú)處遁形

1978年，彭蘇萍進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)煤田地質(zhì)專(zhuān)業(yè)，從此，他與煤炭結(jié)下了不解之緣。

20世紀(jì)80年代，我國(guó)煤炭開(kāi)采由炮采、普采向綜合機(jī)械化開(kāi)采轉(zhuǎn)變。機(jī)械化開(kāi)采過(guò)程中最怕的就是遇到斷層，遇到一個(gè)3-5m的斷層就要停產(chǎn)搬家，一次搬家要花費(fèi)1個(gè)月時(shí)間，經(jīng)濟(jì)損失幾千萬(wàn)元。

目睹斷層帶來(lái)的巨大損失，年輕的彭蘇萍大為震動(dòng)，深刻認(rèn)識(shí)到了煤礦綜合機(jī)械化采煤對(duì)地質(zhì)構(gòu)造精準(zhǔn)預(yù)測(cè)的工程需求，于是他積極投身于這方面的研究。

潛心研究多年之后，技術(shù)破解的關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)悄然來(lái)到彭蘇萍的身邊。1993-1994年間，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)與安徽煤田地質(zhì)局、淮南礦務(wù)局共同合作，在淮南謝橋煤礦首采區(qū)和潘集礦區(qū)進(jìn)行了高分辨三維地震勘探。

彭蘇萍回憶：“當(dāng)時(shí)在進(jìn)行地震資料處理時(shí)，遇到了一個(gè)難題，不論采用什么樣的數(shù)據(jù)去噪方法，都無(wú)法消除地震剖面上兩個(gè)強(qiáng)反射波之間近于水平的地震波。后來(lái)與煤礦井巷設(shè)計(jì)圖對(duì)比發(fā)現(xiàn)，這是相距50m、斷面3.2 m×3.8m的石門(mén)巷道在地震剖面上的反映�！睌鄬涌睖y(cè)的難題迎刃而解，同時(shí)也驗(yàn)證了采區(qū)三維地震勘探具有更高的地質(zhì)分辨率。

我國(guó)不同煤礦地質(zhì)條件差異顯著，礦井地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，給礦井做CT檢測(cè)，成為煤礦準(zhǔn)確預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)礦井地質(zhì)災(zāi)害的迫切需求。20世紀(jì)90年代中葉，團(tuán)隊(duì)開(kāi)始著手物探儀器的研發(fā)。儀器研發(fā)最初是從解剖國(guó)外地質(zhì)雷達(dá)儀器結(jié)構(gòu)入手的，當(dāng)時(shí)國(guó)外儀器封裝嚴(yán)密，成功打開(kāi)都不是一件容易的事，更不要說(shuō)展開(kāi)研究。

團(tuán)隊(duì)迎難而上，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)10余年的努力，研發(fā)出礦井災(zāi)害源超深探測(cè)地質(zhì)雷達(dá)裝備，給礦井做CT的儀器誕生了，這為精細(xì)探測(cè)井下地質(zhì)災(zāi)害隱患奠定了基礎(chǔ)。

圍繞礦井地質(zhì)構(gòu)造的高分辨識(shí)別和精確定位、煤礦頂板巖性和穩(wěn)定性預(yù)測(cè)、煤礦瓦斯災(zāi)害隱患識(shí)別以及礦井突水構(gòu)造預(yù)測(cè)等工程問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)在礦井地質(zhì)構(gòu)造和災(zāi)害源探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)和儀器研發(fā)方面獲得突破，在全國(guó)50多個(gè)礦井開(kāi)展了工程應(yīng)用。實(shí)踐證明，三維地震勘探是我國(guó)煤礦安全高效礦井地質(zhì)保障系統(tǒng)中的最中堅(jiān)技術(shù)，為有效避免煤礦安全事故發(fā)生，提供了堅(jiān)實(shí)技術(shù)支撐。

從盲人摸象，碰到斷層只能蒙受巨大損失，到準(zhǔn)確透視，精確診斷地質(zhì)災(zāi)害隱患，巨大轉(zhuǎn)變的背后是煤礦安全開(kāi)采地質(zhì)保障與生態(tài)修復(fù)國(guó)家工程師團(tuán)隊(duì)投身光明事業(yè)的赤子之心。

黑科技提升含綠量

開(kāi)采光明更保護(hù)水資源

我國(guó)廣袤的西部干旱半干旱區(qū)，煤炭產(chǎn)量占全國(guó)的50%以上，但水資源匱乏，不足全國(guó)的4%。在本就缺水的基礎(chǔ)上，煤炭開(kāi)采造成地下水位下降，進(jìn)一步影響了生態(tài)環(huán)境。彭蘇萍敏銳地意識(shí)到，如果在煤炭開(kāi)采過(guò)程中不對(duì)水資源加以有效保護(hù)和利用，將進(jìn)一步加劇水資源短缺，并嚴(yán)重制約煤炭開(kāi)發(fā)利用的規(guī)模，這對(duì)嚴(yán)重缺水的西部煤礦區(qū)是難以承受的。但是，當(dāng)時(shí)的方法和技術(shù)難以支撐西部煤炭開(kāi)采與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

黑色和綠色，陷入了相互制約的泥潭。

三維地震地址綜合解釋

團(tuán)隊(duì)一頭扎進(jìn)西部煤礦區(qū)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)、研究，發(fā)現(xiàn)煤炭開(kāi)采對(duì)上覆巖層造成的裂隙同耕種過(guò)程中的松土作用動(dòng)力有著驚人的相似之處，可以來(lái)減緩干旱半干旱地區(qū)極易形成的次生鹽堿現(xiàn)象，這一重要發(fā)現(xiàn)，意味著黑色和綠色之間的隔閡開(kāi)始打通。

通過(guò)長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)中等裂縫發(fā)育類(lèi)似于適度的生態(tài)干擾，有利于礦區(qū)物種的多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定，團(tuán)隊(duì)采用積極主動(dòng)的物探監(jiān)測(cè)技術(shù)，揭示上覆巖層及地下水被擾動(dòng)的程度和范圍，形成了地下水資源保護(hù)與綜合利用技術(shù)，打破了保水開(kāi)采的被動(dòng)做法。

團(tuán)隊(duì)以開(kāi)采為驅(qū)動(dòng)力，在時(shí)間和空間上，系統(tǒng)研究了礦山開(kāi)采對(duì)上覆巖層、水資源、土地資源和生態(tài)環(huán)境的影響，以水資源保護(hù)利用為前提，提出西部煤礦區(qū)生態(tài)修復(fù)多種模式，黃河流域煤礦區(qū)生態(tài)修復(fù)建議被列入黃河流域規(guī)劃。

團(tuán)隊(duì)在新疆、內(nèi)蒙、陜北和寧夏等西部煤礦區(qū)開(kāi)展了生態(tài)修復(fù)工程建設(shè)，形成10余處生態(tài)修復(fù)長(zhǎng)期示范基地，累積修復(fù)面積10多萬(wàn)畝，讓生態(tài)修復(fù)守護(hù)“綠水青山”。

要黑色，也要綠色，要力量之火，也要生命之源，原本的相互制約，變成了相互促進(jìn)。

在中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)公布的2022年度中國(guó)煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目中，“中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）礦山生態(tài)修復(fù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”獲得了中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)獎(jiǎng)。彭蘇萍作為獲獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)的帶頭人表示：“獲獎(jiǎng)是對(duì)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事煤礦區(qū)水資源保護(hù)利用及生態(tài)修復(fù)工作的最好肯定。”

城市夜行者

為一方土地診脈

從午夜到凌晨，城市交通運(yùn)營(yíng)歸于平靜，彭蘇萍和團(tuán)隊(duì)則在城市沉睡的間隙，開(kāi)始了緊張的城市道路與地下空間安全檢測(cè)工作。

我國(guó)城市地下空間起步晚，但發(fā)展迅猛，地質(zhì)調(diào)查還很不充分，地下安全形勢(shì)嚴(yán)峻。團(tuán)隊(duì)在礦井地質(zhì)與工程地球物理關(guān)鍵技術(shù)和儀器裝備的研究基礎(chǔ)上，在國(guó)內(nèi)率先研發(fā)了城市道路地下病害車(chē)載探測(cè)裝備及技術(shù)、城市地下空間超深探測(cè)裝備及技術(shù)、城市地鐵隧道多功能快速檢測(cè)裝備與技術(shù)和城市地下管道全空間智能檢測(cè)裝備及技術(shù)，形成了城市道路病害與安全隱患綜合探測(cè)系列裝備。

2009年至今，團(tuán)隊(duì)利用自主開(kāi)發(fā)的城市地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)裝備成功應(yīng)用在多次重大國(guó)事活動(dòng)的市政道路、地下管線(xiàn)和地鐵隧道等安全保障工程檢測(cè)，出色地完成了保障重大活動(dòng)交通安全的任務(wù)。在鐵路路基、管線(xiàn)調(diào)查、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和工程勘察等領(lǐng)域，也得到了廣泛應(yīng)用。

“礦井超前探測(cè)大功率地質(zhì)雷達(dá)”和“地鐵隧道安全隱患綜合探測(cè)車(chē)”2項(xiàng)研究成果應(yīng)邀參加2021年國(guó)家“十三五”科技創(chuàng)新成就展，亮相“平安中國(guó)”展區(qū)。“城市地鐵隧道安全隱患綜合快速檢測(cè)裝備及技術(shù)”獲得了2022年度公共安全科學(xué)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。

當(dāng)前，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)啟全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家新征程，科技創(chuàng)新在黨和國(guó)家發(fā)展全局中具有十分重要的地位和作用。煤礦安全開(kāi)采地質(zhì)保障與生態(tài)修復(fù)國(guó)家卓越工程師團(tuán)隊(duì)將不斷攻克煤炭行業(yè)工程技術(shù)難題，勇攀科技高峰，跑出創(chuàng)新加速度，砥礪奮進(jìn)新征程，為我國(guó)煤炭行業(yè)工程技術(shù)發(fā)展，為守護(hù)祖國(guó)的綠色與安寧做出新的貢獻(xiàn)。

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