走在煤矿出水事故前面——记中煤科工集团西安研究院一级首席专家郑士田

吕腾波

无论何时，当新闻上出现煤矿突水事故时，人们的心总是会不由自主地被牵动。是否有被困的煤矿工人？出水情况如何？灾难是如何发生的？在大家将目光聚焦在事故进展的同时，中煤科工集团西安研究院一级首席专家郑士田或许已经身处事故现场，凭借丰富的经验和先进的技术，与复杂多变的突水灾害斗智斗勇。

30多年来，他奔波于全国各大煤矿，成功治理了一次次水害，救活了一座座矿井，新疆大黄山矿、淮北朱庄矿、河北黄沙矿、陕西桑树坪矿、淮南潘二矿、山东古城矿……挽救了众多矿工的生命,创造了巨大的社会和经济收益。但是，他并没有只停留在治水的思路上，多年来，他一直在思考和实践如何将煤矿突水事故扼杀在萌芽之中。于他而言，走在煤矿突水事故前面，是他守护煤矿生产安全最有效的方式。

道路的开始

时至今日，当郑士田回忆起37年前的那个事业开启的晚上，心头依旧感到震撼。

雨水、泥泞、灯火通明……这是郑士田当时赶到现场时进入眼中的场景。彼时的他尚是一个刚刚从中国矿业学院地质系毕业，被分配到煤炭科学研究院地质勘探分院的“愣头儿青”，原想着在前辈们的带领下，逐步开启自己的地质人生。然而，刚毕业的他就遇上了1984年那场震惊世界的范各庄煤矿特大突水事故。

当时，范各庄煤矿是中国十大样板矿之首，开采出的煤炭不仅供应我国炼钢工业，还出口日本。就是这样一个储量丰富、地位重要的煤矿，却在瞬息之间因为发生奥灰陷落柱特大突水而面临灭顶之灾，最大突水量达到每分钟2053m3。如此巨大的突水量，不仅在当时，至今也极为罕见。

郑士田

事故一出，举国震惊，当郑士田晚上赶到的时候，他看到包括矿井工人、各国专家、施工队伍等在内的2000多人全部聚集在现场忙碌，每个人脸上都透露着焦虑和疲惫。彼时正值9月份，郑士田在黑夜里看着连绵不断的秋雨，心里隐隐感受到了这次事故的严重和处理的艰难。当时，我国紧缺地质专业的大学生，治理现场又事务繁杂，郑士田直接跳过了毕业后的实习阶段，在当时的总指挥陈明强的指导下，真刀真枪地投入到煤矿堵水工作中。

当时，为了降低水位，减少矿井的压力，同时也使周围矿井免受池鱼之殃，治水团队从西德进口了大功率潜水泵，20台潜水泵轰鸣作业，每分钟抽出360m3左右的水。在如此大出水量的情况下，所有被投进巷道里用来堵水的铁砂、钢球、水泥柱子全部被冲走。最终，郑士田所在团队创造性地采用了三段式注浆的方法对巷道及陷落柱进行封堵治理。事实证明该方法是有效的，随着时间的流逝，范各庄煤矿的出水在不断注浆的过程中逐渐势弱。

1985年9月，引起全国人民关注的范各庄煤矿特大突水终于成功封堵，此时距离郑士田大学毕业已经过去了整整一年。这一年里，郑士田在堵水实践中获得的技术提升是直线飞跃式的。同时，这次堵水也如同一把钥匙，开启了他研究煤矿防治水生涯的大门。在之后的几年里，郑士田先后参加了皖北任楼矿、井陉临城矿、徐州张庄矿、淮北张庄矿、新疆大黄山矿、淮北朱庄矿等多个煤矿堵水抢险项目。虽然每一次突水经他治理最终都成功封堵，但事故带来的惨痛教训也让他在内心深处萌生出一个念想——“要是能提前预防这些水害事故就好了。”

由治而防

1990年至2010年，正值我国工业发展迅速阶段，国家对煤炭的需求量剧增，煤矿突水事故屡屡发生，而每一次突水背后都包含着经济损失巨大、煤矿工人的生命安全受到威胁等问题。一次，在郑士田治水期间，一位煤矿工人开玩笑道：“有时候真不欢迎你们来，你们去哪儿，就代表着哪个地方出事了。但没办法，又必须让你们来，不管是人还是煤矿都等着你们救呢。”一句透露着无奈的玩笑话像刺一般扎在郑士田的心上，更加坚定了他要实现超前防水的决心。

2010年，冀中能源峰峰集团黄沙矿连续发生两次大型突水事故，不断上涨的奥灰水不但淹没了事故矿井，还对周边煤矿构成了极大威胁。在制订方案时，大家发现由于突水点上方地面地形无法布置钻孔，而能布置钻孔的地方距离突水点又太远，这给实际操作带来了很大的麻烦。就在大家犯愁的时候，郑士田突然想到自己之前看到过的石油定向钻机，他提出用石油定向钻机从远处开孔去透巷堵水。石油钻机钻进煤系地层，谁也没试过，但险情不等人，郑士田立即拍板用石油定向钻机试一试。这一试，还真的成功了。后来，当郑士田回顾自己的研究和工作生涯时，他说，自己由煤矿治水真正走向煤矿防治水结合，就是从这次的黄沙煤矿治水开始的。

黄沙煤矿堵水成功后，郑士田开始考虑这种定向钻进技术能否应用于顺含水层钻进探查治理水害。但这是个新技术，没有实践过，也没有能够直接参考的技术工法。郑士田考虑到，钻孔布置间距决定治理的效果，间距太大容易造成两个钻孔之间可能存在的导水通道被遗漏，存在治理后仍然出水的风险，但是也不能太小，太小会造成经济效益流失。最终，郑士田通过跳孔施工、检验加密、高压注浆相结合的办法，根据不同矿井治理的目标含水层特征进行试验，确定适合特定矿井的布孔间距，同时通过地面高压注浆，使浆液扩散一定范围，改造钻孔未波及的区域，与相邻钻孔注浆形成叠瓦式、手拉手的效果，实现了对含水层的全覆盖，达到了治理效果和经济性的平衡。

2011年，郑士田（右二）在冀中能源黄沙矿堵水抢险现场向指挥部领导介绍抢险进展。

一套重要技术成功研发的背后需要解决的自然不止这一个问题，其中各种复杂的、琐碎的、细小的问题全部需要郑士田发现然后逐个解决。2014年，该技术在受底板水害困扰两年之久的朱庄矿Ⅲ631工作面进行工业性试验。在将近半年的时间里，郑士田经过不断调整布孔和注浆参数，终于成功掌握了地面定向钻孔注浆改造薄层灰岩水害防治的关键技术，实现了煤矿底板水害的区域超前治理。到了这时，郑士田才松了口气，他心里清楚地知道，自己在煤矿的防治水道路上又走出了一步。随后，该技术以星火燎原之势成功推广到皖北、临沂、淮南、永城等数个矿区，解放煤炭储量5000余万吨，减少矿井涌水60%，为治理矿井带来直接经济效益100多亿元。

对于郑士田来说，这套技术给煤矿开采带来的好处是巨大且实实在在的，其中尤以黄河北煤田邱集煤矿的治理最令人印象深刻。黄河北煤田作为山东省整体未开发的最后一块煤田，拥有高达40亿吨的煤炭储量，以及优良的煤质，但煤层无论是顶板上方，还是底板下面都是强富水的灰岩含水层，郑士田形容其是一片“大海里的煤田”。2016年由于国家缩减落后及困难矿井产能，邱集煤矿被列入了第一批关闭矿井名单，时刻面临着关闭的命运。就在这一年，郑士田将煤层底板薄层灰岩含水层区域超前治理理念引入邱集煤矿，并且针对顶底板水害的问题提出了顶底板同治的水害治理方案，经过一年多的艰苦治理，2017年邱集煤矿安全揭开下组煤，实现了黄河北煤田历史性的突破。2019年初，该煤矿已实现了下组煤的正常开采，至今已安全回采4个工作面，采出煤炭资源100余万吨，扭转了濒临倒闭的命运。

为了灾前治水，防止突水给煤矿开采工作带来损坏，郑士田还在朱仙庄煤矿建立了一座“地下大坝”。一直以来，朱仙庄矿“五含”含水层大面积压覆8煤、10煤，压覆煤炭资源1000余万吨，“五含”含水层与多个强含水层之间存在明显水力联系，严重威胁矿井生产安全。在处理该煤矿的问题上，郑士田创造性地提出了“先帷幕截流，再疏干开采”的综合治理方案，他带领团队通过3年多周密而紧张的实施，成功建造了一座长度3.2km，有效宽度约40m，埋深220～550m，高60～80m的地下隐蔽落底式帷幕墙，经过放水验证，墙内外水位差达到惊人的335m，远超三峡大坝，截流率超过98%，解放煤炭资源1000万吨以上，目前已成功开采出215万吨。

一次次成功的案例证明，在经过多年在煤矿工地摸爬滚打和埋首资料图纸的苦研之后，郑士田终于将自己的研究领域由治水拓宽到了防治水结合。在回忆起自己研发超前预防水害技术所经历的艰难困苦时，他语气抑扬顿挫而又充满倔强地说道：“人生关键在于坚持，不管有多困难，只要认准了一个目标坚持走下去，总能实现自己想要的。”

悲喜交加

大多时候，旁人能看到的，只有郑士田在防治水领域取得的一个又一个成就。但郑士田自己很清楚，在数十年的煤矿防治水生涯中，伴随着他与技术研究一起的，还有数不清的压力、危险和悲喜交加。郑士田清楚地记得黄沙矿抢险治理总共突破了30余次，最后一次突破之前，由于井下水量连续数日下降，越来越小，大家认为堵水基本成功了，就在大家准备放烟花庆功之际，即将合龙的堵水墙还是被再次突破了。

在那段时间，抢险现场始终弥漫着沉重、失望甚至绝望的气氛。在这种黑云压城城欲摧的局面里，郑士田只能咬紧牙关。他很清楚，关于大型煤矿的治水本身就是一场拉锯战，这种时候，绝不能向外界压力让步，否则，能否救活黄沙矿就真的成了一个问号了。重压之下，郑士田不断调整灌注方案，终于在3月30日16时成功截流，将奥灰水牢牢锁死在阻水墙内，获得了抢险战斗的最终胜利，保住了黄沙矿。事后，他心有戚戚地总结道，在治水过程中一定要扛住压力，特别是外界都焦虑的时候，那反而可能是黎明前的黑暗。

与压力相伴的，还有煤矿工人的感激。2011年8月7日，陕煤韩城矿业集团桑树坪煤矿发生透水淹井事故，此次突水条件极为复杂，矿井成功恢复希望渺茫，3000多名职工分流计划已经拟订，大部分职工要远赴陕北矿井上岗，矿上领导和职工弥漫着悲观情绪，都不愿离开桑树坪煤矿和生活的家乡。郑士田在接受桑树坪煤矿堵水抢险任务后，第一时间带领团队赶赴现场，利用20多年的抢险治理经验，经过数月苦战，最终成功堵水。当抢险复矿进入了攻坚阶段时，桑树坪矿十几位白发苍苍的退休老职工自发组织并从自己微薄的退休金中凑钱买了一整头猪，结队举着感谢信，冒着凛冽的寒风，赶到施工现场慰问郑士田及其团队。“这些感动和压力是我研究经历中的重要部分，它们丰富了我的研究生涯，同时也带给了我更多力量，让我在煤矿防治水领域更加强大。”郑士田说道。

走得更远

数十年风里来雨里去，郑士田的团队早已经由最初的4人壮大到28人，从防治水技术服务和技术咨询到工程项目总承包，从单个工程项目施工到数个大型防治水项目同步组织实施，也逐步形成了“突水陷落柱阻水塞快速建造技术”“高压动水大流量下巷道快速截流技术”“地面定向孔快速截流堵源技术”“地面顺层孔超前区域治理成套技术”“复杂介质大型帷幕建造技术”等国内独有技术体系。团队成员快速成长，已有5至6名业务骨干可独立统筹组织大型水害治理项目，成为水害治理专家。在他的技术引领下，水文地质研究所的防治水技术不仅为安徽、山东、河南等东部矿区解决了水患问题，还不断为晋、陕、蒙、宁、疆等重点煤炭基地的水害防治保驾护航。除此之外，郑士田所在的水文地质研究所还承担了孟加拉国、土耳其等国外的煤矿管理项目，近5年来承担了120多项矿井水害隐患的专家会诊，11个大型淹井治理，同时承担完成各类科研项目45项，其中包括“十三五”国家重点研发项目、国家自然科学基金项目、陕西省科学基金项目等，获得省部级科技成果31项，在引领行业科技进步方面发挥了重要作用，目前已发展成为全国唯一能够同时承担多项矿山防治水工程总承包项目及科技创新的顶尖团队。

对于团队中新人的培养，郑士田结合自己当年在范各庄煤矿的经历，将他们下派到防治水一线进行实际锻炼，“只有在真刀对真枪的对撞中，他们才能学到有用的技能”。除此之外，郑士田对团队也有一个长远的规划，在长期现场防治水的过程中，郑士田及其团队早已积累了丰富的实战经验，因此，郑士田希望带领团队将多年在救援现场摸爬滚打得出的技术和经验进行规律性的总结，形成相应的技术成果，便于技术的推广应用，同时传授更多的年轻人，让自己的团队在今后的水害防治道路上站得更高，走得更远，更好地承担起守护煤矿生产安全的使命。“守护煤矿的生产安全，这不仅是我多年来致力于走在煤矿出水事故前面的初衷，也将是团队未来发展的方向。”郑士田说道。