本报记者 张梅

我国是全球矿山水文地质条件最复杂的国家。全国3600多座煤矿受到水灾隐患威胁，占比达86%，涉及年产能35亿吨以上。更令人揪心的是，全国24种战略性矿产中，有20种长期受水患制约，每年因此造成的矿产资源减产超过3亿吨。

面对这道给行业带来严峻挑战的“必答题”，中国煤炭科工集团首席科学家、西安研究院科技委主任董书宁带领团队，历经多年集中攻关，攻克多项技术难题，大幅提升我国矿山水灾防控能力与战略性矿产资源安全保障能力。近日，由该院牵头完成的“矿井水灾隐患透明感知与智能防控关键技术及装备”项目，荣获2025年度国家科学技术进步奖二等奖。

“水灾的致灾因素隐蔽性强，在开采扰动下不断变化，隐患总是‘看不见、辨不清、治不住’。”董书宁介绍，大量优质资源因此被分为三类：生产效率低下的“不好采”，风险过高、现有技术在经济上难以承受的“不敢采”，现有技术根本无力保障安全的“不能采”呆滞资源。这些宝贵矿产沉睡地下，长期制约行业发展。

为什么“治不住”？长期以来，行业对采动影响下地下水动态演化规律缺乏系统性认知，防治工作如同“盲人摸象”。团队从源头入手，在理论上揭示了采动岩体时变渗流演化突水机理，首次系统阐明了开采扰动下含水层渗流场的动态演化规律。这一理论突破，为后续精准探测、动态预警与智能治理提供了科学“地基”，让水灾防控从此有了清晰“标尺”。

有了理论支撑，如何让潜藏的隐患被“看得见”？团队首创“智能钻探+钻孔物探”融合探测技术及装备，实现井下探测钻孔的自主施工与随钻感知，还依托长钻孔开展孔内物探探查，一次送钻即可完成瞬变电磁、地质雷达、自然伽马等多种方法的孔中探测，使井下超前探测距离最远达到1152米，突破了远距离探测的瓶颈，可提前查明致灾要素的空间位置、展布形态及富水性。同时，在采掘过程中可依托震—电联动的监测感知方法，精准捕捉水源和通道位置及采掘扰动下的动态演化规律。

看得见之后，如何“辨得清”？开采扰动下，水灾隐患始终处于动态演化之中，仅靠静态探测远不足以支撑精准防控。团队攻克矿井高精度多属性地质透明化技术，首创“静态地质模型—模型精细刻画—采掘系统融合”的递进式透明地质建模方法，并建成全球首个矿山地质人工智能大模型。在这个数字世界里，各类水文地质要素实现透明化呈现，水灾隐患的动态演化过程被精准捕捉与展示，系统能自主辨识灾害风险、智能推演变化趋势，实现从“人工判识”到“数智决策”的跨越。

“辨得清”之后，最终要落到“治得住”。团队开发了智能预警、靶向治理与协同防控等成套灾害预警与治理技术，构建了覆盖“超前发现—动态跟踪—智能治理”全链条的防控体系，系统解决了矿井水灾高效可靠防控的技术难题。

目前，项目成果已在140余座矿井落地应用，覆盖全国50%以上水文地质类型极复杂煤矿，累计完成井下超前探测10万米以上，治理工程每年稳定保障煤炭产能过亿吨，助力现代化矿山开采的减人、增安、提效。据了解，该成果已走出国门，推广应用至澳大利亚、孟加拉国等国家，为国际矿山开采提供了水灾智能防控“中国方案”。

随着矿区持续向深部开采，矿井高强度涌水、强冲击地压、高瓦斯突出等灾害复合显现问题日益突出。团队立足深部煤炭资源安全、高效、智能、绿色开发持续攻关。“我们将在该项目成果的基础上，专注深部灾害本源防控，研发隐蔽致灾因素超前精准探测、多灾害一体化协同防控技术与装备体系，从源头化解深部开采安全风险。同时攻坚保水采煤关键核心技术，探索煤炭高效开发与水资源协同保护技术路径，破解煤炭开采与生态保护之间的发展难题。”团队成员、西安研究院总经理王皓介绍，团队正联合陕北、黄陇等矿区龙头煤炭企业开展多项大型示范工程，打磨可复制、可推广的煤炭开采“陕西方案”。

在西安研究院党委书记付元看来，该项目的成功离不开陕西本地产业生态与创新平台的支撑。“陕西拥有能源矿产生产、制造的完整产业链，这为技术攻关提供了宝贵的‘近场优势’。以‘智能钻探+钻孔物探’融合探测技术为例，初期试验就在陕煤集团所属矿井进行，经过多年的持续联合试验才逐步验证了装备的可靠性。”付元表示，“依托秦创原创新驱动平台，团队还孵化了西安煤科透明地质科技公司，打通了从理论到试验再到产业的转化通道。我们将依托秦创原等政策体系加快高端装备产能升级，为全球矿山安全贡献陕西力量与煤科智慧。”