致敬奮鬥中的工程師丨青年博士團井下「馴」矸記——記中煤能源研究院矸石零排放研究團隊

【編者按】三秦大地，英才輩出。他們是新時代的「鑄劍人」，承「延安精神」之赤誠，繼「西遷精神」之火種，秉「工匠精神」之風骨。他們於「千錘萬鑿出深山」中砥礪前行，在「敢教日月換新天」間鑄就傳奇，以科技報國之志，書寫高質量發展的時代華章。即日起，由陝西省委人才辦指導，陝西省科協組織，陝西省工程師學會承辦開展陝西省工程師先進事蹟宣傳活動，在陝西網推出「致敬奮鬥中的工程師」系列報道，追尋其奮鬥足跡，謳歌其卓越功勛。願以此輯，致敬所有以匠心擘畫藍圖、以實干挺立時代脊樑的工程英傑！

秋雨潤長安，創新熱土育青禾。

這是一支平均年齡僅34歲、博士佔比過半的青年團隊：在由3名正高級工程師、6名高級工程師與14名工程師構成的堅實梯隊支撐下，已取得手握專利80余項、出版著作3部、參編國家及行業標準3項的亮眼成績；

這是一項名為「煤矸石漿體充填」的首創技術，為西部礦區煤矸石的綠色規模化處置提供了新思路；

這是一種「以‘廢’治‘廢’、點石成綠」的生態智慧，將令人頭疼的煤矸石，轉化為守護綠水青山的生態基石。

……

廣袤的西部礦區，烏金滾滾的背后，曾堆積如山的煤矸石如同大地的傷疤，佔用土地、污染環境、潛藏風險……成為煤炭行業高質量發展道路上必須破解的難題。

中煤能源研究院矸石零排放研究團隊

然而，在中煤能源研究院矸石零排放研究團隊的眼中，這些令人頭疼的「工業固廢」卻是「放錯位置的資源」。他們以「十年磨一劍」的定力、「終日乾乾」的探索精神，在綠色轉型的征程中持續深耕，蹚出了一條「矸石零排放」的新路徑。

找尋綠色答案

「2016年研究院成立之初，我們其實很迷茫。」中煤能源研究院採礦技術研究所負責人劉成勇回憶道。作為中國中煤集團的二級單位，研究院在成立時便設立了採礦技術研究所等多個部門。而他所帶領的這支團隊，正是研究院探索發展方向的重要力量，當時同樣面臨着關鍵的「生存之問」：業務方向在哪？如何形成自身核心競爭力？

中煤能源研究院採礦技術研究所負責人劉成勇接受採訪

轉機發生在2017至2018年間。國家生態環境保護政策持續收緊，對工業固體廢棄物處置的要求日益嚴格。「我們發現並抓住了這個契機，將煤基固廢綠色處置作為團隊的主攻方向，既能解決企業面臨的難題，服務國家生態文明建設大局，也能找到我們自身業務的立足點。」劉成勇介紹説。

彼時，傳統的矸石充填技術如固體充填、膏體充填已在東部礦區應用，但照搬到西部卻「水土不服」。西部礦井產能巨大，動輒千萬噸級，傳統技術「採充時空干擾」，嚴重影響生產效率和效能；且部分礦井生產條件複雜，存在放頂煤開採，傳統充填方式無從下手。

2018年，團隊學術帶頭人朱磊博士借鑑金屬礦漿體管道輸送的理念，大膽提出了一個全新的構想：能否將煤矸石製成漿體，像輸送血液一樣，通過管道輸送至採空區附近，再借助定向鑽孔將其精準「注射」至目標區域？

這就是后來被譽為行業突破性技術的「煤矸石漿體充填技術」的雛形。它不再侷限於剛剛採掘的狹小空間，而是將目光投向了整個採空區上覆岩層垮落形成的三維孔隙網絡，實現了對廢棄空間的大範圍、精準化利用。

實現「漿心獨運」

看似尋常最奇崛，成如容易卻艱辛。讓構想變為現實，首當其衝的難題就是「輸送」。團隊負責人古文哲博士解釋説，要將毫米級粒徑的矸石顆粒在一定時間穩定地懸浮在漿體中，實現數公里甚至十余公里的長距離管道輸送，談何容易？這涉及複雜的固液兩相流問題。

團隊負責人古文哲博士（右一）

「我們出身採礦專業，這種研究相當於跨界搞起了流體力學。」古文哲笑道。但團隊沒有畏難，他們四處求教，查閲國內外水煤漿、金屬礦漿乃至黃河清淤輸送等相關資料，邀請行業專家指導，並着手建立自己的實驗室。無數個日夜，團隊成員沉浸在數據與實驗中，反覆調整矸石顆粒級配、漿體濃度、輸送速度，最終提出了針對性的「三度一場」理論，成功攻克了毫米級矸石漿體穩定輸送的堡壘。

另一個「黑匣子」難題是「空間」。工作面后方採空區是人員設備無法進入的危險地帶，如何精準掌握岩層垮落規律和孔隙動態運移分佈特徵？團隊又一次使出了「十八般武藝」。通過理論分析、物理相似模擬、計算機數值仿真等方式，再結合現場物探手段進行驗證。他們像地質偵探一樣，一層層剖析地下岩層的「心事」，終於掌握了採空區孔隙動態發育的「密碼」，為漿體精準注入找到了「靶心」。

團隊成員宋天奇

現場實踐的打磨同樣至關重要。「在井下根本分不清時間，凌晨下井，傍晚才升井。大家很辛苦，但沒有抱怨，有的是因打破紀錄的興奮。」團隊成員、黃陵二號煤礦充填項目負責人宋天奇補充道：「很多問題在實驗室是發現不了的，只有真正下到現場，通過實踐才能看到技術效果，才能暴露操作過程中‘意想不到’的問題。」

正是這種深入一線、與工人同進同出的堅守，讓他們掌握了技術的痛點和改進空間，並能持續迭代更新，保持領跑地位。如最初設計的注漿鑽孔容易塌孔，影響效率。他們通過反覆試驗，優化鑽孔軌跡，成功避開了應力集中區，大幅提升了成孔率和充填效率。

樹立行業標杆

汗水澆灌出碩果。2021年，團隊的心血終於在陝煤集團黃陵二號煤礦取得關鍵技術突破，建成了國內首個井下智能化漿體充填系統。宋天奇介紹説，該系統將井下掘進產生的矸石直接破碎製漿，泵送至採空區，實現了矸石「不升井」的閉環處理，每年可處置矸石20萬噸，為礦井節省環保費用近千萬元。

黃陵二號煤礦項目的成功，如同一顆投入湖面的石子，激起了層層漣漪。此后，團隊一路高歌猛進：在胡家河煤礦，嘗試了井下破碎研磨製漿充填，實現了充填系統井下小型化、集約化和模塊化；在張家峁煤礦，建成了高度集約的地面集中漿體充填系統；在桑樹坪煤礦，設計了「採-選-充」一體化系統，減少矸石無效提升；在安山煤礦，開創了矸石漿體充填與黃泥灌漿「一站兩用」的協同模式……

截至目前，團隊已成功設計建設了8項各具特色的充填示範工程，形成了以固體充填、膏體充填、漿體充填為核心的 「矸石原位多態充填技術體系」，真正做到了一礦一策、對症下藥。

與此同時，團隊已發表高水平論文40余篇，獲授權專利80余項，出版著作3部，參與編制國家及行業標準3項，榮獲「中央企業青年文明號」「陝西好青年」集體等多項榮譽。團隊原創的漿體充填技術，更於2024年入選國務院國資委首批職務科技成果賦權改革試點項目，極大地激發了科研人員的創新活力。

站在新的起點，團隊的目光已投向更遠的未來。如何讓矸石產生更大的經濟價值，是實現綠色低碳轉型可持續的動力。將矸石「變廢為寶」作為原料製成混凝土、提取其中有效成分製成新型膠凝材料；研發矸石基生態土，用於改良鹽鹼地、治理荒漠化；探索煤基固廢礦化封存二氧化碳新技術，服務國家「雙碳」目標……新的研發方向已然明確。

打造卓越團隊

這支平均年齡僅34歲，核心成員中博士佔比過半的年輕團隊，為何能爆發出如此驚人的能量？

創新、拼搏、執行、融合，這是在採訪過程中，被多次提及的幾個詞語。「我們最大的特點是敢想敢干，有奉獻精神。」團隊成員潘浩表示。

在學術帶頭人朱磊博士的鼓勵下，團隊形成了「天馬行空又想方設法落地」的氛圍。其人員構成巧妙融合了有設計院經驗的「務實派」和高校畢業的「創新派」，確保了想法既大膽又切合實際。「我們不怕出錯，就怕不敢想。快速試錯，快速迭代，讓技術始終保持領先。」古文哲談到。

團隊成員何志偉

強大的執行力是將想法變為現實的關鍵。「執行力超強，想干事、能干事、也能干成事。」團隊成員、青年黨員何志偉評價，「一旦任務明確，必定釘是釘鉚是鉚地完成。」這種執行力，源於深入骨髓的拼搏精神。黨員比例超過70%的團隊，將黨建與業務深度融合，黨員的先鋒模範作用在井下深處、在攻關時刻熠熠生輝。

「師帶徒」的傳統則讓新成員能快速融入。劉成勇談到，無論是專業問題還是事務協調，都有經驗豐富的「師傅」引路，使團隊的凝聚力和傳承性得以保障。

更重要的是，依託中國中煤科技體系和豐富的應用場景，團隊擁有了「研發+設計」的獨特優勢以及廣闊的工業試驗場。「我們可以大膽地想，又能在集團內部的礦井里去驗證、去實踐，這是很多高校和科研機構不具備的條件。」劉成勇説。他們聯合高校、科研機構、設備廠商等組成創新聯合體，集智攻關，形成了從原理創新、裝備研發到工程設計、現場服務的全鏈條服務體系。

「厚積薄發，點石成綠。」這正是中煤能源研究院矸石零排放研究團隊最真實的寫照。

從迷茫中探尋方向，在困境中砥礪創新，將黑色的矸石轉化為綠色的希望。他們既是技術的開拓者，更是「西遷精神」在新時代的傳承者，以實際行動詮釋着科技工作者的使命與擔當，書寫着煤炭工業綠色轉型的動人篇章。（記者 李惠茹 葉建峰 布楠）

（部分圖片由受訪者提供）