中國是世界上煤炭資源最豐富的國家之一，也是世界上最早利用煤的國家?！渡胶＝?jīng)》中就有3處有關(guān)石涅（煤）的記載。而自從有了采煤業(yè)，煤礦的開采與安全問題便始終伴隨著采煤業(yè)的發(fā)展。如今，在氣候變化的影響下，采煤行業(yè)更面臨著“環(huán)保降碳”這一重大命題。

煤礦的未來發(fā)展究竟要走一條怎樣的道路？這是擺在所有煤炭科技工作者面前的課題。

煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司（以下簡稱“煤科院”）首席專家畢忠偉也是這道世紀(jì)問題的一名作答者。然而與許多科學(xué)家不同，他回答的方式是躬耕在礦山一線。漆黑的礦井下是他的實(shí)驗(yàn)室，每一塊巖石都是他的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，每一座礦山在他眼里都是一個個具體的診斷對象。面對這道宏大的命題，畢忠偉決定，要在實(shí)踐中去尋找答案。

化“壓力”為動力

2011年，剛剛從清華大學(xué)水利系博士后出站的畢忠偉來到煤科院，從事采礦工程工作，重點(diǎn)方向是煤礦開采和礦山壓力（以下簡稱“礦壓”）研究。

國家正值高速發(fā)展的時期，經(jīng)濟(jì)需求和科技發(fā)展帶來的技術(shù)手段升級，使采煤行業(yè)發(fā)生了巨大的變化，迎來了高產(chǎn)高效的時代?！耙郧皢巫V井的產(chǎn)能每年僅能達(dá)到三四百萬噸，現(xiàn)在的產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到了每年3000萬噸。”

持續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)能需要以技術(shù)革新為動力，采煤技術(shù)也就是在這時出現(xiàn)了變革。高強(qiáng)度開采趨勢使得以前的單巷布置逐漸退出歷史舞臺，取而代之的是目前廣泛采用的雙巷布置方式。如此，一條巷道就要承受兩次采動影響，第一次是本工作面的，第二次是相鄰工作面的，礦山所承受的壓力也將與以往不同。

在這樣的背景下，礦壓研究就成了安全生產(chǎn)的重要命題。另外，聚焦房采采空區(qū)下綜采的非常規(guī)礦壓控制、側(cè)向礦壓控制下的小煤柱沿空掘巷等技術(shù)研究和實(shí)踐，也成了畢忠偉進(jìn)入煤科院后的主要研究方向。

據(jù)畢忠偉介紹，在雙巷布置中，回風(fēng)巷道受側(cè)向應(yīng)力影響，易發(fā)生嚴(yán)重的底鼓、變形等問題。為此，他親自走訪礦山一線，足跡從山東到新疆，從黑龍江到云南，開展了大量的現(xiàn)場觀測與理論分析，深入系統(tǒng)地掌握了側(cè)向弧形板的礦山壓力及其顯現(xiàn)規(guī)律，針對不同的地質(zhì)條件與開采條件，分別制訂了不同的技術(shù)方案。

位于內(nèi)蒙古的察哈素煤礦是畢忠偉團(tuán)隊開展試點(diǎn)研究的第一座煤礦，根據(jù)煤礦特點(diǎn)，畢忠偉在此采取了將煤柱適當(dāng)增大的礦壓控制方案；而山東能源集團(tuán)的巴彥高勒煤礦則采用6米小煤柱沿空掘巷的礦壓控制方案。

為什么有的煤礦是放大煤柱，有的卻是縮小呢？畢忠偉解釋道：“每個煤礦的地質(zhì)特點(diǎn)都不同，頂板條件也不同，再結(jié)合各個煤礦對于產(chǎn)能的具體需求，就需要結(jié)合每座煤礦的特點(diǎn)來具體分析、制訂不同的方案?！币惨虼?，親自走進(jìn)煤礦，下到礦井下，成了畢忠偉從事工程技術(shù)研究的必修課。

在現(xiàn)場調(diào)研與大大小小的論證會之間奔波，畢忠偉忙碌著，也收獲著。僅在鄂爾多斯地區(qū)，他和團(tuán)隊就為十幾座煤礦提供過技術(shù)服務(wù)，這些產(chǎn)量都在千萬噸以上的大型煤礦為國家各行各業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)提供著能源，而畢忠偉則是保障它們安全生產(chǎn)的守護(hù)者。畢忠偉提供的礦壓控制方案陸續(xù)取得了巨大的社會影響與經(jīng)濟(jì)效益，他最早開展研究的察哈素煤礦、巴彥高勒煤礦與煤科院簽訂了長期服務(wù)合同，這兩個項目均獲得了煤炭科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎。

煤礦無小事

如果要深入解釋礦壓研究的重要性及復(fù)雜性，神東公司榆家梁煤礦房采采空區(qū)大面積冒頂事件就是最好的例子。

榆林地區(qū)由于歷史原因，遺留了大量的房采采空區(qū)，導(dǎo)致這一地區(qū)頻繁發(fā)生礦震。有的礦震甚至形成了淺源地震并被地震臺網(wǎng)監(jiān)測到?！皟H2013年一年，就連續(xù)發(fā)生了4次相當(dāng)于3級地震的礦震，引起了當(dāng)?shù)孛癖姷目只牛袝r候地震導(dǎo)致的塌陷甚至?xí)斐缮?、鏟車等財產(chǎn)損失?！庇芰质姓叨戎匾曔@一問題，邀請畢忠偉等專家趕赴現(xiàn)場制訂治理方案。

這是一個極度復(fù)雜的問題，通過現(xiàn)場勘察，畢忠偉提出了兩個解決辦法：一是填充，把采空的空間填充起來；二是爆破，把潛在的冒落區(qū)域人為爆破掉。然而這兩個方案都有自身的局限性，填充法針對已經(jīng)有局部垮落的礦井，無法精準(zhǔn)定位注沙位置；爆破法必須使爆破可控，不能對周邊生活的居民或正在作業(yè)的礦井產(chǎn)生影響。

最終，畢忠偉選擇了爆破方案。為了實(shí)現(xiàn)百分之百安全爆破，他連續(xù)4個月駐守工作現(xiàn)場?！肮馐潜茍龅匚覀兙蛽Q了3塊?！钡谝粔K場地毗鄰耕地，第二塊由于頂板破碎導(dǎo)致無法安裝炸藥，第三塊場地又有一個攔水大壩……僅僅是選場工作就頻頻遇阻，除了每天為技術(shù)工程殫精竭慮，畢忠偉還需要投入大量時間與耐心，與當(dāng)?shù)鼐用駵贤??！袄习傩照娴氖翘焯烊ザ⒅覀?，他們一定要親眼看到這個大壩不會受影響，因?yàn)椴贿h(yuǎn)處就是他們的村莊?！?/p>

為了讓百姓放心，畢忠偉會同神東公司進(jìn)行了大量細(xì)致的研究、測試工作，從測試振動波的影響范圍，到合理的炸藥量，以及協(xié)調(diào)周邊生產(chǎn)礦井的生產(chǎn)安全與撤出工作，他都親力親為，不敢有絲毫懈怠。直至爆破那一天，畢忠偉都保持著高度緊張的狀態(tài)。好在他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ魇贡茍A滿成功！頂板爆破達(dá)到了他預(yù)想的效果，礦震的危險得以解除，新華網(wǎng)甚至對此進(jìn)行了專門的報道。

這4個月的經(jīng)歷令畢忠偉畢生難忘。他還記得打孔是在炎夏的7月，最終爆破卻已是寒冬的12月，這期間他們連換季的衣物都是托人帶過去的。寒冬里為了測地表，他和團(tuán)隊里的賈博士穿著軍大氅，每天雪地里滾、山里爬，臉上泥巴里和著的已分不清是鼻涕還是雪水，“當(dāng)時礦上的工人都以為我們也是工人，認(rèn)出來就問：‘你們怎么穿成這個樣子？’”最難忘的還不是艱苦的工作環(huán)境，而是工程成功后，來自當(dāng)?shù)卣?、企業(yè)與百姓的認(rèn)可，作為一名工程技術(shù)人員，實(shí)實(shí)在在地保障了企業(yè)的安全生產(chǎn)，保障了當(dāng)?shù)厝罕姷纳敭a(chǎn)安全，畢忠偉說，這就是他最大的成就感。

受此項目成功的影響，2014年春節(jié)期間，石圪臺煤礦在房采采空區(qū)集中煤柱下進(jìn)行綜采時發(fā)生了大面積強(qiáng)礦壓，神東公司再次特邀畢忠偉到現(xiàn)場指導(dǎo)工作。通過現(xiàn)場考察，結(jié)合礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，掌握頂板活動規(guī)律后，畢忠偉提出并設(shè)計了一套“井下煤柱超前底板弱化爆破方案”，在后續(xù)的工作面回采過程中推廣應(yīng)用，取得了非常好的效果，排除了工作面壓架的隱患，取得了近千萬元的經(jīng)濟(jì)效益。這兩個項目也讓畢忠偉成功斬獲煤炭科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎。

那個春節(jié)畢忠偉是在礦上度過的，他笑著回憶道：“家里人很不解，問我非要大過年的去解決問題嗎？我說是啊，煤礦無小事，現(xiàn)在就必須解決！”多年來畢忠偉就是這樣走來的，煤礦無小事，安全生產(chǎn)在他心里永遠(yuǎn)排在第一位。

闖入“綠色開采”的未來

如果說礦壓研究是畢忠偉研究的“舒適區(qū)”的話，近年來，他已勇敢踏出舒適區(qū)，向著時代發(fā)展的新需求邁出了探索的步伐，矸石返井技術(shù)就是近年來畢忠偉新的貢獻(xiàn)。

黨的十八大以來，黨中央高度重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)。祁連山是我國西部重要生態(tài)安全屏障，是黃河流域重要水源產(chǎn)流地，但長期以來，祁連山局部生態(tài)破壞問題十分突出。對此習(xí)近平總書記多次作出批示，要求抓緊整改。2017年，由黨中央、國務(wù)院有關(guān)部門組成中央督查組就此開展專項督查。

綠水青山就是金山銀山。對此問題，甘肅省政府高度重視。2017年8月，窯街煤電集團(tuán)在執(zhí)行甘肅省政府制訂的礦井關(guān)閉退出和職工安置方案過程中，引發(fā)了群體事件，窯街煤電集團(tuán)上下承受著巨大的壓力。受甘肅省安監(jiān)局邀請，畢忠偉放棄自己的年休假，第一時間趕赴現(xiàn)場調(diào)研。

按照《甘肅省國土資源廳關(guān)于加快推進(jìn)祁連山國家級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)已設(shè)礦業(yè)權(quán)扣除式退出工作的通知》，在現(xiàn)場調(diào)研和研究后，畢忠偉提出3種扣除式退出技術(shù)改造方案：第一，利用現(xiàn)有主、副井筒，井下系統(tǒng)及工業(yè)場地方案進(jìn)行生產(chǎn)；第二，在保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)外重新選擇的場地內(nèi)布置主斜井和副斜井，與現(xiàn)有的+2400米運(yùn)輸大巷連接，利用現(xiàn)有不在實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)；第三，在保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)外對天祝煤礦原一號主斜井進(jìn)行擴(kuò)修延深，副斜井進(jìn)行延深，在+2500米水平形成井底車場和等候室，新建+2500米運(yùn)輸大巷與一采區(qū)皮帶下山連接，形成礦井各生產(chǎn)系統(tǒng)，擴(kuò)掘并恢復(fù)風(fēng)井功能。3種方案生產(chǎn)能力均為90萬噸/年，服務(wù)年限為14年。

為了制訂出一份令政府、企業(yè)和職工都滿意的方案，畢忠偉通宵加班、廢寢忘食，最終提前兩天將制訂的扣除式退出祁連山保護(hù)區(qū)方案交付于甘肅省安監(jiān)局。此報告作為《祁連山生態(tài)環(huán)境整治取得進(jìn)展，筑牢生態(tài)安全屏障尚需攻堅——習(xí)近平總書記考察甘肅、青海專題回訪調(diào)研報告》的重要一節(jié)，經(jīng)黨中央領(lǐng)導(dǎo)審閱并獲得肯定。

也是通過這次事件，畢忠偉真正意識到，煤礦的綠色開采已是必然趨勢，然而當(dāng)時面臨的卻是技術(shù)跟不上思想的現(xiàn)實(shí)。“矸石不出井”這幾個字重重砸在畢忠偉的心頭，他也下定決心在綠色開采的未知技術(shù)領(lǐng)域走出一條可行的路線。

人們印象中的礦山總是堆積著一座座矸石山，這種煤礦開采產(chǎn)生的廢棄物易燃且可通過大氣降水淋濾污染環(huán)境。要還自然以綠水青山，首先要整治的就是矸石污染。從2016年開始，煤科院就已經(jīng)在布局矸石返井項目，但由于矸石返井作為一項致力于環(huán)保治理的項目，對生產(chǎn)效益幫助不大，以致很多煤礦積極性不高，再加上技術(shù)和人員匱乏等原因，這一技術(shù)遲遲沒有落地。

煤礦綠色開采的發(fā)展方向是確定的，是毋庸置疑的，因此煤科院并沒有因?yàn)闀簳r的困難放棄對技術(shù)的發(fā)展。直至2021年陵川崇安公司蘇村煤業(yè)邀請煤科院合作開展井下矸石充填示范項目，煤科院多年的技術(shù)積累終于等到了一個大展拳腳的舞臺。

合同簽訂后，煤科院安全分院迅速統(tǒng)籌協(xié)調(diào)隊伍力量，成立了“矸石井下充填攻關(guān)黨員突擊隊”，畢忠偉擔(dān)任副隊長，并負(fù)責(zé)項目的設(shè)計和現(xiàn)場施工任務(wù)，開啟了提速引擎，吹響了與時間賽跑的“集結(jié)號”。

在項目開始之初，煤科院對畢忠偉團(tuán)隊提出了3個要求：一是項目必須在當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生積極影響；二是要打造出一個行業(yè)標(biāo)桿項目；三是要把項目成果蔓延出去，讓成果在更多礦山推廣落地。

這是巨大的信任，也是巨大的壓力。為了完成好這項任務(wù)，畢忠偉從初步設(shè)計到廠房土建都親力親為，矸石破碎系統(tǒng)、儲料與制漿系統(tǒng)、供電設(shè)備、壓風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)……這些跨領(lǐng)域的系統(tǒng)，幾百個部件與型號，他都要一一確認(rèn)。

除此之外，畢忠偉每天都要與設(shè)計院、設(shè)備廠家、蘇村煤礦等溝通，居間調(diào)度，就為在規(guī)定時間內(nèi)搶工完成。他一度因?yàn)檫B續(xù)與設(shè)計院、設(shè)備廠家電話和視頻交流6個小時而失聲，被緊急送去醫(yī)院輸液后，仍堅持與設(shè)計院和設(shè)備廠家不間斷地進(jìn)行溝通。

從設(shè)備采購，到環(huán)境影響評價試驗(yàn)；從管理制度制定，到市場調(diào)研，在畢忠偉的帶領(lǐng)下，突擊隊一路過關(guān)斬將，通過可行性研究、完成初設(shè)、拿下環(huán)評、獲批水?！诙潭?年內(nèi)就完成了項目的所有手續(xù)。這是一個前所未有的速度，同期早于煤科院開始的其他單位項目甚至被他們遠(yuǎn)遠(yuǎn)落在了身后。

畢忠偉帶領(lǐng)團(tuán)隊不僅彰顯了煤科院的速度，更向所有人證明了煤科院的卓越品質(zhì)。項目受到了晉城市能源局、陵川縣能源局的一致好評，且縣、市領(lǐng)導(dǎo)多次到工程現(xiàn)場指導(dǎo)，并推薦項目申報2023年的綠色開采示范工程。

這一矸石井下充填系統(tǒng)工程預(yù)計今年投產(chǎn)，投運(yùn)后將實(shí)現(xiàn)礦井矸石零排放目標(biāo)。另外，項目建成后通過對大巷煤柱和邊角煤的區(qū)域進(jìn)行充填開采，將有力緩解蘇村煤礦資源開采受限，提高煤炭資源采出率，改善礦山安全生產(chǎn)條件，將資源開采和環(huán)境保護(hù)融為一體。同時，項目建成后通過噴射機(jī)進(jìn)行充填將全面形成“近水平粗粒矸石充填置換開采工藝”的綠色開采新模式，將有力解決近水平煤層普遍采用膏體充填的成本居高不下的問題。

無悔“架橋人”

從進(jìn)入煤科院算起的十幾年來，畢忠偉除了收獲了一項又一項成功的工程之外，最大的收獲是來自行業(yè)內(nèi)的肯定。他曾經(jīng)在一年之內(nèi)出差超過280天，戲謔自己“一年出兩次差，一次出差半年”。他待在礦上的時間比在家里的時間還多，過年期間還在礦上忙碌也是家常便飯。

生活的全部仿佛都被工作填滿，畢忠偉也經(jīng)常被人問過“值不值”？畢忠偉用行動作答——每次當(dāng)?shù)V上給他打電話求助的時候，他都會毫不猶豫地出發(fā)。被自己幫助過的企業(yè)肯定著、依賴著，這就是最好的回答?！斑@么多年在礦上幫忙解決問題，我們已經(jīng)跟朋友一樣了，有時候小聚一番后，礦上的人都要給我安排一個必備‘節(jié)目’，吃完飯去下礦，看看還有什么問題需要解決?！?/p>

對于畢忠偉來說，礦企的任何求助都不是負(fù)擔(dān)，而是他滿滿的價值感。在礦上，他是所有人信賴的“畢老師”，為礦上提供24小時咨詢，任何問題無論大小，他都想盡辦法實(shí)實(shí)在在地幫助大家解決。

曾經(jīng)有個小問題困擾了礦上很久——頂板在斷裂過程中會產(chǎn)生振動，這種振動會使錨桿上的螺絲慢慢發(fā)生退絲現(xiàn)象，業(yè)內(nèi)叫作“退錨”。如何把螺絲鎖緊？“就是這么個小問題，困擾了大家很久。別看問題小，日本針對退絲現(xiàn)象有幾十項專利呢。而我們不是為了拿專利，我們是要幫礦上解決問題?！苯?jīng)過思考與試驗(yàn)，最后畢忠偉用雙墊片解決了這個問題?！皩ξ覀儊碚f，這都不叫創(chuàng)新，這只是一個小小的改造，也發(fā)不了文章，但就是這個小小的改造，卻解決了煤礦安全生產(chǎn)的大問題。”

這項小小的改造的意義，像極了畢忠偉工作的意義——一頭連接著科學(xué)，一頭連接著生產(chǎn)，畢忠偉仿佛一位架橋人，實(shí)實(shí)在在地讓藏于殿堂的科學(xué)原理變成了驅(qū)動生產(chǎn)實(shí)踐的力量。“我挺為自己的工作自豪的，我從不敢說自己是一名科學(xué)家，作為一個科技人員，可以做一些力所能及的實(shí)事，成為科學(xué)和工程之間的一段紐帶，我覺得這已經(jīng)很有意義了?！碑呏覀銓?shí)地說道。

對于價值感的認(rèn)知，源于畢忠偉從小的經(jīng)歷。出身于山西的煤炭世家，他從小在煤礦上生，在煤礦上長。礦工、礦山是他最熟悉的人和物，采礦的辛苦他也從小就深深體會?！澳菚r候跟著家里人去礦上，經(jīng)常看到一些專家去解決實(shí)際問題，作講座和報告。大家對這些專家都非常尊敬，因?yàn)樗麄兪钦嬲齺斫鉀Q實(shí)際問題的人?！?/p>

這些來煤礦解決問題的專家，成了畢忠偉進(jìn)入這一領(lǐng)域最早的領(lǐng)路人。此后，他從本科到博士學(xué)的一直都是采礦工程，“一條道走到黑”，從沒換過專業(yè)。他從沒有對自己的專業(yè)產(chǎn)生過懷疑，也從沒有打過退堂鼓，去做實(shí)事、去解決煤礦的實(shí)際問題的信念，一直支撐著他走到現(xiàn)在。張楚漢院士、金峰教授、丁德馨教授、孫其誠研究員……這些曾指導(dǎo)過他的師長也都身體力行地為煤礦事業(yè)發(fā)展作出過巨大的貢獻(xiàn)。沿著他們的軌跡繼續(xù)將這份事業(yè)做下去，也是畢忠偉的夢想。

如今，畢忠偉已經(jīng)是一個百人團(tuán)隊的帶頭人，其中十余人做科研，其余的皆為現(xiàn)場技術(shù)人員。對于自己的事業(yè)，畢忠偉始終感懷煤科院給予他的無限信任與支持，也正是因?yàn)橛辛诉@樣的保障和底氣，他才能心無旁騖地投入技術(shù)的研究與落地中。

盡管經(jīng)常奔波于煤礦之間，很少有整塊的時間從事具體研究，但畢忠偉從來沒有停止過學(xué)習(xí)，“如果最新的技術(shù)、最新的知識你不知道，那又要如何去跟企業(yè)交流，如何去解決問題呢？”好在，他還有一支過硬的團(tuán)隊，他也希望能有更多的年輕人加入，一起去創(chuàng)造價值，收獲價值感。“以前我們是為了多采煤，提高產(chǎn)能去做技術(shù)；現(xiàn)在我們更多是為了保護(hù)環(huán)境。綠色開采的方向大有可為，沿著這條路走下去，我們一定會收獲光明的未來！”

未來幾年，做行業(yè)標(biāo)桿項目，做出行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這些都是畢忠偉計劃清單里的項目。朝著一個方向，堅定地深扎下去，畢忠偉仍在挖掘煤礦開采事業(yè)的寶藏。