煤礦安全開采地質(zhì)保障與生態(tài)修復(fù)國家卓越工程師團(tuán)隊(duì)，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”方向開展技術(shù)研究和工程應(yīng)用。

“這3個方向的研究工作都超過了20年，做科研不是一朝一夕的事情，而是長期積累的結(jié)果。”團(tuán)隊(duì)帶頭人彭蘇萍說。

為礦井做CT

地質(zhì)災(zāi)害隱患無處遁形

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

20世紀(jì)80年代，我國煤炭開采由炮采、普采向綜合機(jī)械化開采轉(zhuǎn)變。機(jī)械化開采過程中最怕的就是遇到斷層，遇到一個3-5m的斷層就要停產(chǎn)搬家，一次搬家要花費(fèi)1個月時間，經(jīng)濟(jì)損失幾千萬元。

目睹斷層帶來的巨大損失，年輕的彭蘇萍大為震動，深刻認(rèn)識到了煤礦綜合機(jī)械化采煤對地質(zhì)構(gòu)造精準(zhǔn)預(yù)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)鍵時間點(diǎn)悄然來到彭蘇萍的身邊。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(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)時在進(jìn)行地震資料處理時，遇到了一個難題，不論采用什么樣的數(shù)據(jù)去噪方法，都無法消除地震剖面上兩個強(qiáng)反射波之間近于水平的地震波。后來與煤礦井巷設(shè)計(jì)圖對比發(fā)現(xiàn)，這是相距50m、斷面3.2 m×3.8m的石門巷道在地震剖面上的反映。”斷層勘測的難題迎刃而解，同時也驗(yàn)證了采區(qū)三維地震勘探具有更高的地質(zhì)分辨率。

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

團(tuán)隊(duì)迎難而上，經(jīng)過長達(dá)10余年的努力，研發(fā)出礦井災(zāi)害源超深探測地質(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)造的高分辨識別和精確定位、煤礦頂板巖性和穩(wěn)定性預(yù)測、煤礦瓦斯災(zāi)害隱患識別以及礦井突水構(gòu)造預(yù)測等工程問題，團(tuán)隊(duì)在礦井地質(zhì)構(gòu)造和災(zāi)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多個礦井開展了工程應(yīng)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(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采地質(zhì)保障與生態(tài)修復(fù)國家工程師團(tuán)隊(duì)投身光明事業(yè)的赤子之心。

黑科技提升含綠量

開采光明更保護(hù)水資源

我國廣袤的西部干旱半干旱區(qū)，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(chǔ)上，煤炭開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，如果在煤炭開采過程中不對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)重制約煤炭開發(fā)利用的規(guī)模，這對嚴(yán)重缺水的西部煤礦區(qū)是難以承受的。但是，當(dāng)時的方法和技術(shù)難以支撐西部煤炭開采與生態(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)過長期的監(jiān)測、研究，發(fā)現(xiàn)煤炭開采對上覆巖層造成的裂隙同耕種過程中的松土作用動力有著驚人的相似之處，可以來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始打通。

通過長期定位監(jiān)測，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)中等裂縫發(fā)育類似于適度的生態(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)采用積極主動的物探監(jiān)測技術(shù)，揭示上覆巖層及地下水被擾動的程度和范圍，形成了地下水資源保護(hù)與綜合利用技術(shù)，打破了保水開采的被動做法。

團(tuán)隊(duì)以開采為驅(qū)動力，在時間和空間上，系統(tǒng)研究了礦山開采對上覆巖層、水資源、土地資源和生態(tài)環(huán)境的影響，以水資源保護(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)長期示范基地，累積修復(fù)面積10多萬畝，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)。

在中國煤炭工業(yè)協(xié)會公布的2022年度中國煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎獲獎項(xiàng)目中，“中國礦業(yè)大學(xué)（北京）礦山生態(tài)修復(fù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”獲得了中國煤炭工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)獎。彭蘇萍作為獲獎團(tuán)隊(duì)的帶頭人表示：“獲獎是對團(tuán)隊(duì)長期從事煤礦區(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)營歸于平靜，彭蘇萍和團(tuán)隊(duì)則在城市沉睡的間隙，開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(diào)查還很不充分，地下安全形勢嚴(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，在國內(nèi)率先研發(fā)了城市道路地下病害車載探測裝備及技術(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(tuán)隊(duì)利用自主開發(fā)的城市地質(zhì)雷達(dá)探測裝備成功應(yīng)用在多次重大國事活動的市政道路、地下管線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交通安全的任務(wù)。在鐵路路基、管線調(diào)查、超前地質(zhì)預(yù)報和工程勘察等領(lǐng)域，也得到了廣泛應(yīng)用。

“礦井超前探測大功率地質(zhì)雷達(dá)”和“地鐵隧道安全隱患綜合探測車”2項(xiàng)研究成果應(yīng)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(qū)。“城市地鐵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(dāng)前，我國已經(jīng)開啟全面建設(shè)社會主義現(xiàn)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。煤礦安全開采地質(zhì)保障與生態(tài)修復(fù)國家卓越工程師團(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，為我國煤炭行業(yè)工程技術(shù)發(fā)展，為守護(hù)祖國的綠色與安寧做出新的貢獻(xiàn)。

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