——记河南理工大学能源科学与工程学院院长郭文兵

张方方  吕腾波　　

　　1987年9月，郭文兵第一次来到焦作，迈进焦作矿业学院（现河南理工大学）的校门，在时任采矿工程系主任柴一言老师一句“未来的总工程师、矿长们”中，开始了大学生活。“以前从来没见过总工程师、矿长长啥样，但入学教育时，柴老师那句开场，让我觉得有朝一日我也能成为总工程师或矿长。”他回忆道。

　　从1994年硕士毕业留校至今，郭文兵在河南理工大学走到了第30个年头。他没有成为“总工程师、矿长”，而是成了母校的二级教授，行教书育人职责。他始终坚持在教学科研第一线，从事煤矿“三下”采煤、采动损害与保护方面的教学科研工作，为煤炭行业培养出学者、高级工程师、总经理和矿长等人才。这些年来，他带领团队走遍了河南、河北、山西、内蒙古、青海、新疆等我国主要产煤省（区），立足矿区技术需求进行探索，取得了一系列有特色的成果，为煤矿绿色开采和绿色矿山建设作出了贡献。

　　“凿开混沌得乌金，藏蓄阳和意最深。”自古以来，煤炭就有“乌金”美誉。作为世界上最广泛使用的能源之一，煤炭在电力、热力、化工等领域发挥着重要作用，至今仍在我国能源结构中占据主导地位。随着“双碳”目标的提出，煤矿绿色智能开采已成为煤炭工业的发展方向。郭文兵带领学院师生将“采矿精神”汇聚成了新时代的“乌金品质”，为实现“乌金”绿色智能高效开采而奋斗，书写着独属于他们的“乌金人生”。

溯采动损害之源

　　20世纪90年代初，河南新密、登封等地小煤窑很多，煤矿与煤矿之间，以及煤矿与附近村民之间经常发生纠纷。这些纠纷多是由采动损害造成的。

　　地下煤炭开采破坏周围岩体原有的应力平衡，引起岩层与地表移动，从而出现采动损害问题，如建（构）筑物破坏甚至倒塌、农田开裂与下沉。“我们搞采矿，挖煤过程的安全性当然要保证，但开采后造成的地表沉陷等问题，也要想办法控制，以避免或减轻采动损害，这是我们应该做的。”郭文兵说。在他看来，钻研采动损害与保护技术，既是为了最大限度地开采煤炭资源、提高矿井经济效益，也是减轻采动损害、保护矿区生态环境。“这是实现绿色开采的主要途径。”1994年留校后，他跟随导师柴一言奔走在不同的矿区，开展了不少煤矿“三下”压煤开采及采动损害技术鉴定等工作。

　　“我对采煤地表沉陷规律的一些认识，也是在这期间慢慢积累起来的。”郭文兵表示，随着经验的积累，他越发感觉到在这一领域，尚有广袤的未知等着他去挑战。为此，2001年，他考入中国矿业大学大地测量学与测量工程专业，师从邓喀中教授，希望能换一个视角去考量地表沉陷问题。“以前我就是做一些简单的技术鉴定项目，读博之后，科研能力有了显著的提升。”郭文兵的表现也得到了母校的认可。2005年，他开始担任河南理工大学能源科学与工程学院副院长。2009年，“采动影响下高压输电线路协同变形理论及应用研究”项目获批，这也是他事业生涯中第一个国家自然科学基金项目。

　　事业有条不紊地向前迈进，郭文兵却不忘初心。这些年来，在教书育人的同时，他凭借扎实的专业理论和丰富的实践经验，在河南、山西等各地矿区进行企业厂房、村庄民房等建（构）筑物采动损害技术（司法）鉴定数十项。“我们本着公平公正、实事求是的态度，通过调研、实测和资料分析，去追溯造成采动损害的源头、分析建筑物破坏的原因，鉴定采煤活动对建（构）筑物的影响范围、程度，明确主体责任，维护双方的合法权益，这是很有意义的。”在他看来，这是利用自己的专业技术服务社会，都是应尽的责任。

　　“有时感觉自己就像警官或法医，通过专业技术科学判断造成地表建筑物损害的原因，损害范围有多大、损害程度如何等，为地方政府或法院解决采动损害赔偿问题提供技术依据。”郭文兵说。

治采动损害之“病”

　　2023年12月，广西南宁，煤炭行业科技创新成果总结与新技术交流会上，郭文兵主持的“高耸构筑物采动变形理论与保护关键技术及应用”项目被授予中国煤炭工业协会科学技术奖一等奖。

　　这一项目以高压线铁塔类高耸构筑物下安全采煤为主线。随着煤炭重心战略西移，我国中东部矿区煤炭资源日益枯竭，建（构）筑物下压煤安全开采成为中东部矿区实现绿色开采及可持续发展的重要途径。然而，不同类型建（构）筑物受煤矿采动影响的响应特征具有明显差异性，尤其是具有连续、耦合结构体的高耸构筑物。因此，研究高耸构筑物采动变形理论与保护关键技术对保护地表构筑物安全运行具有重要意义。“2009年拿到第一个国家自然科学基金项目时，我们就在解决高压线铁塔受采动影响的问题。”郭文兵说。

　　经过十余年的产学研用联合攻关，郭文兵团队分析了采动影响下高耸构筑物变形特征，对铁塔类等高耸构筑物与地基、基础及结构协同变形理论、高耸构筑物下压煤开采技术方案、高耸构筑物采动变形三维激光扫描监测方法等进行了系统研究，创立了采动高耸构筑物“地基-基础-结构”协同变形理论，构建了“地基注浆-基础调斜-井下减损”的井上下立体协同保护技术体系，突破了高耸构筑物下采煤安全保护的技术瓶颈，丰富和发展了煤矿特殊开采理论与技术。

　　“跟医生治病类似。”郭文兵说。为了方便理解，他将整套井上下立体协同保护技术体系比作病人个性化诊疗。“简单说，一个人生了病，吃药能治好的，就不用打针输液；打针输液能治好，就不必动手术。针对不同的体质、不同的症状，有不同的治疗方案。放到我们的工作中，可以通过井下开采方案优化减轻采动损害，如果效果不好，可以采用地基注浆增强抗变形能力或覆岩离层注浆减沉技术。如果注浆后，地表构筑物还是有变形，怎么办？那就得采用动态调斜对其进行纠偏。其中，注浆类似打针输液，动态纠偏就相当于动手术，到底如何处理要具体问题具体分析。”身处其中，郭文兵仿佛也变成了“医生”，治疗采动损害之“病”，为煤炭企业解决生产技术难题。

　　以郑煤集团白坪煤业公司为例，某工作面区域内有一座电视信号铁塔。工作面巷道已经准备好了，不开采的话，矿上损失非常大且面临停产；但电视信号铁塔是卫星广播站的重要设施，对地表变形很敏感，一旦倾覆，也会造成严重的安全隐患和不良影响。当地有关部门对此心存疑虑，矿方“寻医问药”找到了郭文兵，希望能有一个两全其美的方案。郭文兵和团队经过调研分析监测论证，凭借过硬的技术实力和可靠的数据，说服了有关部门，使其相信能够确保铁塔下采煤的安全，提出并实施了电视信号铁塔动态调斜保护技术和地基注浆加固技术等保护方案，使开采后的塔基倾斜度小于采动极限倾斜变形值，确保了电视信号铁塔的安全运行，实现了其下压煤资源的顺利开采。“这个工作面共采出了200多万吨煤，经济效益巨大。”郭文兵说。

　　这只是众多应用案例中的一个缩影。郭文兵团队接触过高压/特高压/超高压铁塔、通信信号铁塔、烟囱、煤仓等各种形式的高耸构筑物。用郭文兵的话说，很多煤矿并不会面对高耸构筑物压煤问题，但“少见病也要有人治”。正是凭借这一手，“高耸构筑物”相关研究成了郭文兵团队的重要特色之一，在行业内产生了较大的影响。多年来，他们接受了来自河南郑煤集团、焦煤集团及山西晋煤集团等的委托，相关成果在其麾下的部分煤矿成功进行了推广应用，经济社会效益十分显著。

研绿色开采之术

　　“实际上，高耸构筑物只是我研究工作的一部分。说到底，还是在研究由煤矿开采造成的上覆岩层移动与地表沉陷。”郭文兵说。在他看来，煤炭是我国国民经济的重要支柱，也是我国能源安全保障的基础。随着“双碳”目标的提出，郭文兵认为提高煤炭资源利用率、研究推动绿色开采是他们的使命。这些年来，他带领“煤矿采动损害与保护”河南省科技创新团队聚焦地表沉陷规律、绿色开采技术、“三下”压煤开采等问题，针对密集村庄建筑物下、水体（水库、河流等）下、铁路公路下、高压线铁塔下等采煤技术及覆岩离层注浆减沉技术等持续攻关，取得了丰硕的成果。

　　“山西、内蒙古、新疆等煤炭大省、自治区，资源丰富；但在河南、山东、安徽等省份，煤炭相对稀缺。考虑运输成本问题，我们还是会尽量把煤炭开采出来，这时候，科学提高采出率就变得很重要。”经过多年的努力，郭文兵团队提出了建筑物下条带式旺格维利减沉控损高效采煤关键技术，有效控制了矿区地表沉陷；揭示了水体下厚煤层开采“覆岩破坏-致灾机制-地表响应”链式驱动机理，构建了水体下厚煤层安全开采源头防控技术体系，有效遏制了采煤对水体及生态的破坏，实现了煤矿安全生产与水资源保护。他们还建立起了清洁能源综合利用与矿区生态保护的“安全+绿色+智能”矿山建设新模式，实现了松软厚煤层智能开采与绿色低碳生产的协调发展。从2019年起，团队在绿色开采技术方面获得河南省科学技术进步奖二等奖4项。

　　30余载砥砺前行，在团队成员眼中，郭文兵是一名不折不扣的战士——走遍矿区解决技术难题的是他，脖子上戴着充气颈椎牵引器伏案工作的是他，从不因神经衰弱耽误教研进度的也是他。他的精气神感染着身边人，化为共同奋斗的动力。至今，作为全国煤炭教育先进工作者，他培养博士后、博士、硕士研究生80余人，指导的多名本科生、研究生获得校级、省级优秀毕业论文/设计，可谓桃李芬芳。培养的博士谭毅、白二虎等也在留校后成为团队的新秀，谭毅已成为河南理工大学历史上第一个国家“优青”。“主要靠他们自己努力。”郭文兵谦逊地说。他主张“无为而治”，给团队成员和学生最大的自由度，为他们创造优良的创新和发展环境，充分发挥他们的创造性，成为他们最坚实的后盾。“煤矿采动损害与保护”团队已有30余人，形成了一支结构合理、多学科交叉融合、专业知识扎实、科研水平高的省级创新型科研团队。

　　过去30年，郭文兵脚踏实地、开拓创新，在煤矿采动损害与保护领域走出了一条特色鲜明、产学研用相结合的道路。这也令他坚定了搞一流学术研究，并将技术成果写到祖国大地上的信心。近年来，他带领团队又获得了国家自然科学基金联合基金重点项目：中原矿粮复合区采煤沉陷规律及耕地损毁驱动机制。致力于解决耕地是如何因采动而损毁的、如何修复因采煤已损毁的耕地、如何减少损毁耕地的同时稳定煤炭产能等这些新的科学问题。“以前缺少这方面的系统研究。河南属于中部矿粮复合区，从这里着手，极具代表性。”郭文兵说。站在新的起点上，除了做好教书育人工作，他也将直面新的挑战，带领团队把道路越走越辽阔，他们的“乌金人生”也将焕发出更璀璨的光芒。

专家简介

　　郭文兵，二级教授、博士生导师、国务院特殊津贴专家。现任河南理工大学能源科学与工程学院院长、河南省煤炭资源绿色智能开采重点实验室主任、矿业工程河南省重点学科带头人、河南理工大学绿色开采研究院院长。兼任教育部矿业类专业教学指导委员会委员、中国煤炭学会煤矿开采损害技术鉴定委员会委员、中国煤炭学会矿山测量专业委员会委员、中国岩石力学与工程学会矿山采动损害与生态修复专委会副主任委员，《煤炭学报》《采矿与安全工程学报》《煤炭科学技术》《矿业科学学报》《绿色矿山》等期刊编委。长期从事煤矿绿色开采、“三下”采煤、采动损害与保护等方面研究与应用工作，主持国家自然科学基金联合重点项目1项、面上项目3项，教育部博士点基金、中国博士后科学基金、中原科技创新领军人才项目、河南省科技创新杰出人才项目等省部级项目十余项，获省部级科技进步奖一等奖5项、二等奖16项。共发表论文200余篇，其中SCI/EI收录120余篇；出版专著、译著、国家级/省级规划教材等共计12部。“开采损害与环境保护”国家级一流课程负责人，河南省煤矿采矿损害与保护科技创新团队带头人。获全国教材建设先进个人、河南省优秀专家、中原科技创新领军人才等称号。