煤礦安全開(kāi)采地質(zhì)保障與生態(tài)修復國家卓越工程師團隊，在中國工程院院士、中國礦業(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”以及礦-城融合的“城市道路與地下空間安全探測”方向開(kāi)展技術(shù)研究和工程應用。

“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(cháng)期積累的結果�！眻F隊帶頭人彭蘇萍說(shuō)。

為礦井做CT

地質(zhì)災害隱患無(wú)處遁形

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

20世紀80年代，我國煤炭開(kāi)采由炮采、普采向綜合機械化開(kāi)采轉變。機械化開(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1個(gè)月時(shí)間，經(jīng)濟損失幾千萬(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)，深刻認識到了煤礦綜合機械化采煤對地質(zhì)構造精準預測的工程需求，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和潘集礦區進(jìn)行了高分辨三維地震勘探。

彭蘇萍回憶：“當時(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據去噪方法，都無(wú)法消除地震剖面上兩個(gè)強反射波之間近于水平的地震波。后來(lái)與煤礦井巷設計圖對比發(fā)現，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的難題迎刃而解，同時(shí)也驗證了采區三維地震勘探具有更高的地質(zhì)分辨率。

我國不同煤礦地質(zhì)條件差異顯著(zhù)，礦井地質(zhì)災害時(shí)有發(fā)生，給礦井做CT檢測，成為煤礦準確預測預報礦井地質(zhì)災害的迫切需求。20世紀90年代中葉，團隊開(kāi)始著(zhù)手物探儀器的研發(fā)。儀器研發(fā)最初是從解剖國外地質(zhì)雷達儀器結構入手的，當時(shí)國外儀器封裝嚴密，成功打開(kāi)都不是一件容易的事，更不要說(shuō)展開(kāi)研究。

團隊迎難而上，經(jīng)過(guò)長(cháng)達10余年的努力，研發(fā)出礦井災害源超深探測地質(zhì)雷達裝備，給礦井做CT的儀器誕生了，這為精細探測井下地質(zhì)災害隱患奠定了基礎。

圍繞礦井地質(zhì)構造的高分辨識別和精確定位、煤礦頂板巖性和穩定性預測、煤礦瓦斯災害隱患識別以及礦井突水構造預測等工程問(wèn)題，團隊在礦井地質(zhì)構造和災害源探測關(guān)鍵技術(shù)和儀器研發(fā)方面獲得突破，在全國50多個(gè)礦井開(kāi)展了工程應用。實(shí)踐證明，三維地震勘探是我國煤礦安全高效礦井地質(zhì)保障系統中的最中堅技術(shù)，為有效避免煤礦安全事故發(fā)生，提供了堅實(shí)技術(shù)支撐。

從盲人摸象，碰到斷層只能蒙受巨大損失，到準確透視，精確診斷地質(zhì)災害隱患，巨大轉變的背后是煤礦安全開(kāi)采地質(zhì)保障與生態(tài)修復國家工程師團隊投身光明事業(yè)的赤子之心。

黑科技提升含綠量

開(kāi)采光明更保護水資源

我國廣袤的西部干旱半干旱區，煤炭產(chǎn)量占全國的50%以上，但水資源匱乏，不足全國的4%。在本就缺水的基礎上，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。彭蘇萍敏銳地意識到，如果在煤炭開(kāi)采過(guò)程中不對水資源加以有效保護和利用，將進(jìn)一步加劇水資源短缺，并嚴重制約煤炭開(kāi)發(fā)利用的規模，這對嚴重缺水的西部煤礦區是難以承受的。但是，當時(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

團隊一頭扎進(jìn)西部煤礦區，經(jīng)過(guò)長(cháng)期的監測、研究，發(fā)現煤炭開(kāi)采對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(zhù)驚人的相似之處，可以來(lái)減緩干旱半干旱地區極易形成的次生鹽堿現象，這一重要發(fā)現，意味著(zhù)黑色和綠色之間的隔閡開(kāi)始打通。

通過(guò)長(cháng)期定位監測，團隊發(fā)現中等裂縫發(fā)育類(lèi)似于適度的生態(tài)干擾，有利于礦區物種的多樣性和生態(tài)系統的持續穩定，團隊采用積極主動(dòng)的物探監測技術(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與綜合利用技術(shù)，打破了保水開(kāi)采的被動(dòng)做法。

團隊以開(kāi)采為驅動(dòng)力，在時(shí)間和空間上，系統研究了礦山開(kāi)采對上覆巖層、水資源、土地資源和生態(tài)環(huán)境的影響，以水資源保護利用為前提，提出西部煤礦區生態(tài)修復多種模式，黃河流域煤礦區生態(tài)修復建議被列入黃河流域規劃。

團隊在新疆、內蒙、陜北和寧夏等西部煤礦區開(kāi)展了生態(tài)修復工程建設，形成10余處生態(tài)修復長(cháng)期示范基地，累積修復面積10多萬(wàn)畝，讓生態(tài)修復守護“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)。

在中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì )公布的2022年度中國煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎獲獎項目中，“中國礦業(yè)大學(xué)（北京）礦山生態(tài)修復創(chuàng )新團隊”獲得了中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì )科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新團隊獎。彭蘇萍作為獲獎團隊的帶頭人表示：“獲獎是對團隊長(cháng)期從事煤礦區水資源保護利用及生態(tài)修復工作的最好肯定�！�

城市夜行者

為一方土地診脈

從午夜到凌晨，城市交通運營(yíng)歸于平靜，彭蘇萍和團隊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工作。

我國城市地下空間起步晚，但發(fā)展迅猛，地質(zhì)調查還很不充分，地下安全形勢嚴峻。團隊在礦井地質(zhì)與工程地球物理關(guān)鍵技術(shù)和儀器裝備的研究基礎上，在國內率先研發(fā)了城市道路地下病害車(chē)載探測裝備及技術(shù)、城市地下空間超深探測裝備及技術(shù)、城市地鐵隧道多功能快速檢測裝備與技術(shù)和城市地下管道全空間智能檢測裝備及技術(shù)，形成了城市道路病害與安全隱患綜合探測系列裝備。

2009年至今，團隊利用自主開(kāi)發(fā)的城市地質(zhì)雷達探測裝備成功應用在多次重大國事活動(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，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)調查、超前地質(zhì)預報和工程勘察等領(lǐng)域，也得到了廣泛應用。

“礦井超前探測大功率地質(zhì)雷達”和“地鐵隧道安全隱患綜合探測車(chē)”2項研究成果應邀參加2021年國家“十三五”科技創(chuàng )新成就展，亮相“平安中國”展區�！俺鞘械罔F隧道安全隱患綜合快速檢測裝備及技術(shù)”獲得了2022年度公共安全科學(xué)技術(shù)發(fā)明一等獎。

當前，我國已經(jīng)開(kāi)啟全面建設社會(huì )主義現代化國家新征程，科技創(chuàng )新在黨和國家發(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)修復國家卓越工程師團隊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，為我國煤炭行業(yè)工程技術(shù)發(fā)展，為守護祖國的綠色與安寧做出新的貢獻。

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