——记煤炭科学技术研究院有限公司首席专家毕忠伟

李白薇　吕腾波

　　

　　中国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，也是世界上最早利用煤的国家。《山海经》中就有3处有关石涅（煤）的记载。而自从有了采煤业，煤矿的开采与安全问题便始终伴随着采煤业的发展。如今，在气候变化的影响下，采煤行业更面临着“环保降碳”这一重大命题。

　　煤矿的未来发展究竟要走一条怎样的道路？这是摆在所有煤炭科技工作者面前的课题。

　　煤炭科学技术研究院有限公司（以下简称“煤科院”）首席专家毕忠伟也是这道世纪问题的一名作答者。然而与许多科学家不同，他回答的方式是躬耕在矿山一线。漆黑的矿井下是他的实验室，每一块岩石都是他的实验数据，每一座矿山在他眼里都是一个个具体的诊断对象。面对这道宏大的命题，毕忠伟决定，要在实践中去寻找答案。

 

化“压力”为动力

 

　　2011年，刚刚从清华大学水利系博士后出站的毕忠伟来到煤科院，从事采矿工程工作，重点方向是煤矿开采和矿山压力（以下简称“矿压”）研究。

　　国家正值高速发展的时期，经济需求和科技发展带来的技术手段升级，使采煤行业发生了巨大的变化，迎来了高产高效的时代。“以前单座矿井的产能每年仅能达到三四百万吨，现在的产能已经达到了每年3000万吨。”

　　持续扩大产能需要以技术革新为动力，采煤技术也就是在这时出现了变革。高强度开采趋势使得以前的单巷布置逐渐退出历史舞台，取而代之的是目前广泛采用的双巷布置方式。如此，一条巷道就要承受两次采动影响，第一次是本工作面的，第二次是相邻工作面的，矿山所承受的压力也将与以往不同。

　　在这样的背景下，矿压研究就成了安全生产的重要命题。另外，聚焦房采采空区下综采的非常规矿压控制、侧向矿压控制下的小煤柱沿空掘巷等技术研究和实践，也成了毕忠伟进入煤科院后的主要研究方向。

　　据毕忠伟介绍，在双巷布置中，回风巷道受侧向应力影响，易发生严重的底鼓、变形等问题。为此，他亲自走访矿山一线，足迹从山东到新疆，从黑龙江到云南，开展了大量的现场观测与理论分析，深入系统地掌握了侧向弧形板的矿山压力及其显现规律，针对不同的地质条件与开采条件，分别制订了不同的技术方案。

　　位于内蒙古的察哈素煤矿是毕忠伟团队开展试点研究的第一座煤矿，根据煤矿特点，毕忠伟在此采取了将煤柱适当增大的矿压控制方案；而山东能源集团的巴彦高勒煤矿则采用6米小煤柱沿空掘巷的矿压控制方案。

　　为什么有的煤矿是放大煤柱，有的却是缩小呢？毕忠伟解释道：“每个煤矿的地质特点都不同，顶板条件也不同，再结合各个煤矿对于产能的具体需求，就需要结合每座煤矿的特点来具体分析、制订不同的方案。”也因此，亲自走进煤矿，下到矿井下，成了毕忠伟从事工程技术研究的必修课。

　　在现场调研与大大小小的论证会之间奔波，毕忠伟忙碌着，也收获着。仅在鄂尔多斯地区，他和团队就为十几座煤矿提供过技术服务，这些产量都在千万吨以上的大型煤矿为国家各行各业的运转提供着能源，而毕忠伟则是保障它们安全生产的守护者。毕忠伟提供的矿压控制方案陆续取得了巨大的社会影响与经济效益，他最早开展研究的察哈素煤矿、巴彦高勒煤矿与煤科院签订了长期服务合同，这两个项目均获得了煤炭科学技术进步奖。

 

煤矿无小事

 

　　如果要深入解释矿压研究的重要性及复杂性，神东公司榆家梁煤矿房采采空区大面积冒顶事件就是最好的例子。

　　榆林地区由于历史原因，遗留了大量的房采采空区，导致这一地区频繁发生矿震。有的矿震甚至形成了浅源地震并被地震台网监测到。“仅2013年一年，就连续发生了4次相当于3级地震的矿震，引起了当地民众的恐慌，有时候地震导致的塌陷甚至会造成牲畜、铲车等财产损失。”榆林市政府高度重视这一问题，邀请毕忠伟等专家赶赴现场制订治理方案。

　　这是一个极度复杂的问题，通过现场勘察，毕忠伟提出了两个解决办法：一是填充，把采空的空间填充起来；二是爆破，把潜在的冒落区域人为爆破掉。然而这两个方案都有自身的局限性，填充法针对已经有局部垮落的矿井，无法精准定位注沙位置；爆破法必须使爆破可控，不能对周边生活的居民或正在作业的矿井产生影响。

　　最终，毕忠伟选择了爆破方案。为了实现百分之百安全爆破，他连续4个月驻守工作现场。“光是爆破场地我们就换了3块。”第一块场地毗邻耕地，第二块由于顶板破碎导致无法安装炸药，第三块场地又有一个拦水大坝……仅仅是选场工作就频频遇阻，除了每天为技术工程殚精竭虑，毕忠伟还需要投入大量时间与耐心，与当地居民沟通。“老百姓真的是天天去盯着我们，他们一定要亲眼看到这个大坝不会受影响，因为不远处就是他们的村庄。”

　　为了让百姓放心，毕忠伟会同神东公司进行了大量细致的研究、测试工作，从测试振动波的影响范围，到合理的炸药量，以及协调周边生产矿井的生产安全与撤出工作，他都亲力亲为，不敢有丝毫懈怠。直至爆破那一天，毕忠伟都保持着高度紧张的状态。好在他严谨的工作使爆破圆满成功！顶板爆破达到了他预想的效果，矿震的危险得以解除，新华网甚至对此进行了专门的报道。

　　这4个月的经历令毕忠伟毕生难忘。他还记得打孔是在炎夏的7月，最终爆破却已是寒冬的12月，这期间他们连换季的衣物都是托人带过去的。寒冬里为了测地表，他和团队里的贾博士穿着军大氅，每天雪地里滚、山里爬，脸上泥巴里和着的已分不清是鼻涕还是雪水，“当时矿上的工人都以为我们也是工人，认出来就问：‘你们怎么穿成这个样子？’”最难忘的还不是艰苦的工作环境，而是工程成功后，来自当地政府、企业与百姓的认可，作为一名工程技术人员，实实在在地保障了企业的安全生产，保障了当地群众的生命财产安全，毕忠伟说，这就是他最大的成就感。

　　受此项目成功的影响，2014年春节期间，石圪台煤矿在房采采空区集中煤柱下进行综采时发生了大面积强矿压，神东公司再次特邀毕忠伟到现场指导工作。通过现场考察，结合矿压监测数据，掌握顶板活动规律后，毕忠伟提出并设计了一套“井下煤柱超前底板弱化爆破方案”，在后续的工作面回采过程中推广应用，取得了非常好的效果，排除了工作面压架的隐患，取得了近千万元的经济效益。这两个项目也让毕忠伟成功斩获煤炭科学技术进步奖。

　　那个春节毕忠伟是在矿上度过的，他笑着回忆道：“家里人很不解，问我非要大过年的去解决问题吗？我说是啊，煤矿无小事，现在就必须解决！”多年来毕忠伟就是这样走来的，煤矿无小事，安全生产在他心里永远排在第一位。

 

闯入“绿色开采”的未来

 

　　如果说矿压研究是毕忠伟研究的“舒适区”的话，近年来，他已勇敢踏出舒适区，向着时代发展的新需求迈出了探索的步伐，矸石返井技术就是近年来毕忠伟新的贡献。

　　党的十八大以来，党中央高度重视生态环境保护。祁连山是我国西部重要生态安全屏障，是黄河流域重要水源产流地，但长期以来，祁连山局部生态破坏问题十分突出。对此习近平总书记多次作出批示，要求抓紧整改。2017年，由党中央、国务院有关部门组成中央督查组就此开展专项督查。

　　绿水青山就是金山银山。对此问题，甘肃省政府高度重视。2017年8月，窑街煤电集团在执行甘肃省政府制订的矿井关闭退出和职工安置方案过程中，引发了群体事件，窑街煤电集团上下承受着巨大的压力。受甘肃省安监局邀请，毕忠伟放弃自己的年休假，第一时间赶赴现场调研。

　　按照《甘肃省国土资源厅关于加快推进祁连山国家级自然保护区内已设矿业权扣除式退出工作的通知》，在现场调研和研究后，毕忠伟提出3种扣除式退出技术改造方案：第一，利用现有主、副井筒，井下系统及工业场地方案进行生产；第二，在保护区实验区外重新选择的场地内布置主斜井和副斜井，与现有的+2400米运输大巷连接，利用现有不在实验区内的生产系统进行生产；第三，在保护区实验区外对天祝煤矿原一号主斜井进行扩修延深，副斜井进行延深，在+2500米水平形成井底车场和等候室，新建+2500米运输大巷与一采区皮带下山连接，形成矿井各生产系统，扩掘并恢复风井功能。3种方案生产能力均为90万吨/年，服务年限为14年。

　　为了制订出一份令政府、企业和职工都满意的方案，毕忠伟通宵加班、废寝忘食，最终提前两天将制订的扣除式退出祁连山保护区方案交付于甘肃省安监局。此报告作为《祁连山生态环境整治取得进展，筑牢生态安全屏障尚需攻坚——习近平总书记考察甘肃、青海专题回访调研报告》的重要一节，经党中央领导审阅并获得肯定。

　　也是通过这次事件，毕忠伟真正意识到，煤矿的绿色开采已是必然趋势，然而当时面临的却是技术跟不上思想的现实。“矸石不出井”这几个字重重砸在毕忠伟的心头，他也下定决心在绿色开采的未知技术领域走出一条可行的路线。

　　人们印象中的矿山总是堆积着一座座矸石山，这种煤矿开采产生的废弃物易燃且可通过大气降水淋滤污染环境。要还自然以绿水青山，首先要整治的就是矸石污染。从2016年开始，煤科院就已经在布局矸石返井项目，但由于矸石返井作为一项致力于环保治理的项目，对生产效益帮助不大，以致很多煤矿积极性不高，再加上技术和人员匮乏等原因，这一技术迟迟没有落地。

　　煤矿绿色开采的发展方向是确定的，是毋庸置疑的，因此煤科院并没有因为暂时的困难放弃对技术的发展。直至2021年陵川崇安公司苏村煤业邀请煤科院合作开展井下矸石充填示范项目，煤科院多年的技术积累终于等到了一个大展拳脚的舞台。

　　合同签订后，煤科院安全分院迅速统筹协调队伍力量，成立了“矸石井下充填攻关党员突击队”，毕忠伟担任副队长，并负责项目的设计和现场施工任务，开启了提速引擎，吹响了与时间赛跑的“集结号”。

　　在项目开始之初，煤科院对毕忠伟团队提出了3个要求：一是项目必须在当地产生积极影响；二是要打造出一个行业标杆项目；三是要把项目成果蔓延出去，让成果在更多矿山推广落地。

　　这是巨大的信任，也是巨大的压力。为了完成好这项任务，毕忠伟从初步设计到厂房土建都亲力亲为，矸石破碎系统、储料与制浆系统、供电设备、压风系统、给排水系统、消防系统……这些跨领域的系统，几百个部件与型号，他都要一一确认。

　　除此之外，毕忠伟每天都要与设计院、设备厂家、苏村煤矿等沟通，居间调度，就为在规定时间内抢工完成。他一度因为连续与设计院、设备厂家电话和视频交流6个小时而失声，被紧急送去医院输液后，仍坚持与设计院和设备厂家不间断地进行沟通。

　　从设备采购，到环境影响评价试验；从管理制度制定，到市场调研，在毕忠伟的带领下，突击队一路过关斩将，通过可行性研究、完成初设、拿下环评、获批水保……在短短1年内就完成了项目的所有手续。这是一个前所未有的速度，同期早于煤科院开始的其他单位项目甚至被他们远远落在了身后。

　　毕忠伟带领团队不仅彰显了煤科院的速度，更向所有人证明了煤科院的卓越品质。项目受到了晋城市能源局、陵川县能源局的一致好评，且县、市领导多次到工程现场指导，并推荐项目申报2023年的绿色开采示范工程。

　　这一矸石井下充填系统工程预计今年投产，投运后将实现矿井矸石零排放目标。另外，项目建成后通过对大巷煤柱和边角煤的区域进行充填开采，将有力缓解苏村煤矿资源开采受限，提高煤炭资源采出率，改善矿山安全生产条件，将资源开采和环境保护融为一体。同时，项目建成后通过喷射机进行充填将全面形成“近水平粗粒矸石充填置换开采工艺”的绿色开采新模式，将有力解决近水平煤层普遍采用膏体充填的成本居高不下的问题。

 

无悔“架桥人”

 

　　从进入煤科院算起的十几年来，毕忠伟除了收获了一项又一项成功的工程之外，最大的收获是来自行业内的肯定。他曾经在一年之内出差超过280天，戏谑自己“一年出两次差，一次出差半年”。他待在矿上的时间比在家里的时间还多，过年期间还在矿上忙碌也是家常便饭。

　　生活的全部仿佛都被工作填满，毕忠伟也经常被人问过“值不值”？毕忠伟用行动作答——每次当矿上给他打电话求助的时候，他都会毫不犹豫地出发。被自己帮助过的企业肯定着、依赖着，这就是最好的回答。“这么多年在矿上帮忙解决问题，我们已经跟朋友一样了，有时候小聚一番后，矿上的人都要给我安排一个必备‘节目’，吃完饭去下矿，看看还有什么问题需要解决。”

　　对于毕忠伟来说，矿企的任何求助都不是负担，而是他满满的价值感。在矿上，他是所有人信赖的“毕老师”，为矿上提供24小时咨询，任何问题无论大小，他都想尽办法实实在在地帮助大家解决。

　　曾经有个小问题困扰了矿上很久——顶板在断裂过程中会产生振动，这种振动会使锚杆上的螺丝慢慢发生退丝现象，业内叫作“退锚”。如何把螺丝锁紧？“就是这么个小问题，困扰了大家很久。别看问题小，日本针对退丝现象有几十项专利呢。而我们不是为了拿专利，我们是要帮矿上解决问题。”经过思考与试验，最后毕忠伟用双垫片解决了这个问题。“对我们来说，这都不叫创新，这只是一个小小的改造，也发不了文章，但就是这个小小的改造，却解决了煤矿安全生产的大问题。”

　　这项小小的改造的意义，像极了毕忠伟工作的意义——一头连接着科学，一头连接着生产，毕忠伟仿佛一位架桥人，实实在在地让藏于殿堂的科学原理变成了驱动生产实践的力量。“我挺为自己的工作自豪的，我从不敢说自己是一名科学家，作为一个科技人员，可以做一些力所能及的实事，成为科学和工程之间的一段纽带，我觉得这已经很有意义了。”毕忠伟朴实地说道。

　　对于价值感的认知，源于毕忠伟从小的经历。出身于山西的煤炭世家，他从小在煤矿上生，在煤矿上长。矿工、矿山是他最熟悉的人和物，采矿的辛苦他也从小就深深体会。“那时候跟着家里人去矿上，经常看到一些专家去解决实际问题，作讲座和报告。大家对这些专家都非常尊敬，因为他们是真正来解决实际问题的人。”

　　这些来煤矿解决问题的专家，成了毕忠伟进入这一领域最早的领路人。此后，他从本科到博士学的一直都是采矿工程，“一条道走到黑”，从没换过专业。他从没有对自己的专业产生过怀疑，也从没有打过退堂鼓，去做实事、去解决煤矿的实际问题的信念，一直支撑着他走到现在。张楚汉院士、金峰教授、丁德馨教授、孙其诚研究员……这些曾指导过他的师长也都身体力行地为煤矿事业发展作出过巨大的贡献。沿着他们的轨迹继续将这份事业做下去，也是毕忠伟的梦想。

　　如今，毕忠伟已经是一个百人团队的带头人，其中十余人做科研，其余的皆为现场技术人员。对于自己的事业，毕忠伟始终感怀煤科院给予他的无限信任与支持，也正是因为有了这样的保障和底气，他才能心无旁骛地投入技术的研究与落地中。

　　尽管经常奔波于煤矿之间，很少有整块的时间从事具体研究，但毕忠伟从来没有停止过学习，“如果最新的技术、最新的知识你不知道，那又要如何去跟企业交流，如何去解决问题呢？”好在，他还有一支过硬的团队，他也希望能有更多的年轻人加入，一起去创造价值，收获价值感。“以前我们是为了多采煤，提高产能去做技术；现在我们更多是为了保护环境。绿色开采的方向大有可为，沿着这条路走下去，我们一定会收获光明的未来！”

　　未来几年，做行业标杆项目，做出行业标准，这些都是毕忠伟计划清单里的项目。朝着一个方向，坚定地深扎下去，毕忠伟仍在挖掘煤矿开采事业的宝藏。