水神之筆繪就煤炭綠色開采宏偉藍圖——記中國工程院院士、神華集團科技發(fā)展部總經(jīng)理顧大釗

水資源短缺是一個全球性問題，而中國的水資源人均占有量僅為世界的四分之一。

水是生命之源。沒有水，就沒有生態(tài)；沒有水，就沒有生命！但是對于煤炭開采而言，水卻是危害礦井安全、危及礦工生命的重大隱患，與瓦斯、頂板、煤塵、火并稱為“煤礦五大自然災害”。長久以來，排水一直煤炭生產(chǎn)的前提條件。目前，我國煤炭開采每年產(chǎn)生礦井水約80億噸，有60億噸外排后未能利用而損失。可是有這樣一個人，二十余載聚焦能源生態(tài)文明重大課題，徹底顛覆了傳統(tǒng)的礦井水理念，在采煤生產(chǎn)過程中，不僅能不再向地面排水，還把水庫建在了礦井下，僅在世界最大的神東礦區(qū)每年就為礦區(qū)生產(chǎn)、生活和生態(tài)提供了6000多萬噸水資源，使我國的煤炭開采水資源保護利用技術(shù)領先全球，讓這個曾經(jīng)的重大安全隱患成了西部干旱缺水礦井的生存之源、發(fā)展之源、效益之源。這個人就是顧大釗。

顧大釗，1958年5月出生，中國工程院院士，神華集團科技發(fā)展部總經(jīng)理，“煤炭開采水資源保護與利用”國家重點實驗室主任，主要從事煤炭開采水資源保護利用技術(shù)研發(fā)和工程實踐，并負責神華集團科技創(chuàng)新體系建設和管理工作，先后獲國家科技進步一等獎1項、二等獎4項以及“孫越崎能源大獎”，獲授權(quán)發(fā)明專利30余項、中國專利金獎1項，發(fā)表論文30多篇，出版專著3部。

2016年歲末，中國煤炭學會主辦的《當代礦工》雜志記者來到神華集團，采訪了顧大釗院士。顧大釗院士身材清瘦，厚厚的眼鏡片后面閃動著學者特有的睿智目光，握手后沒有過多的寒暄便直入主題，且有問必答，毫不掩飾，給人的感覺是既儒雅又率直。

堅信知識就是力量

1975年，十年動亂尚未結(jié)束，高中畢業(yè)的顧大釗沒有了繼續(xù)讀書的機會，無奈之下進工廠當起了臨時工，一干就是3年。雖然人在工廠，但他的心卻一直向往校園，堅信知識可以改變?nèi)说拿\、實現(xiàn)國家富強。

國家恢復高考制度后，1978年他考入山東礦業(yè)學院礦井建設專業(yè)。進入大學校園，終于圓了繼續(xù)讀書的心愿，這讓顧大釗滿心歡喜，更讓他倍加珍惜?；貞洰斈甑那榫?，顧大釗感慨良多：“那時候教育資源十分匱乏，能考上大學很不容易。我十分珍惜受到高等教育的機會，在學校里整天就是學習，每天想的也是盡量多學點東西?！?/p>

1982年，顧大釗即將畢業(yè)。聽說本科畢業(yè)后還可以考研究生，他頓時心動。和許多同學一樣，雖然當時并不知道讀研究生是怎么回事，但能夠繼續(xù)讀書卻是他一直期盼的。經(jīng)過研究生考試，顧大釗被中國礦業(yè)大學(北京)錄取。

數(shù)載寒窗苦讀，到1988年，顧大釗在中國礦業(yè)大學(北京)和中國礦業(yè)大學先后完成了碩士研究生和博士研究生的全部學業(yè)，成為我國地下特殊工程領域的第一位博士，并在中國礦業(yè)大學留校任教。在此期間，他把全部心思都用在了教學和科研工作上。

1990年3月，顧大釗受世界銀行貸款項目資助，公派赴澳大利亞新南威爾士大學進行博士后研究，指導他的博士后導師是新南威爾士大學土木工程院院長RobinFell教授，一位從生產(chǎn)一線轉(zhuǎn)到學校從事理論研究與教學工作的實踐型專家。這與當時國內(nèi)高校教師終身從事理論研究和教學工作的模式大相徑庭，也讓他有些不理解。在兩人的交流中，RobinFell教授對他說：“一定要把理論研究與現(xiàn)場實踐結(jié)合在一起，不然的話很難出成果?！本褪沁@樣一句簡單的話，對他后來的科研實踐產(chǎn)生了深刻影響。

由于世界銀行貸款項目接近尾聲，顧大釗的資助經(jīng)費僅夠維持半年。但是他擔任了“巖石可犁松性研究”課題負責人，因此爭取到了一年的延長期。在這一年半的留學時間里，他一方面從事“巖石可犁松性試驗研究”，一方面到圖書館收集自己需要的資料，幾乎翻遍了新南威爾士大學圖書館所有和采礦及礦井建設相關(guān)的圖書資料等，并與美國、英國、加拿大等國的圖書館聯(lián)系，獲得有價值的參考資料近2萬頁，同時完成了5篇專題研究報告，在國內(nèi)外專業(yè)雜志以及國際學術(shù)會議上發(fā)表論文8篇。澳方在給他寫的推薦信中這樣寫道：“顧大釗博士有能力承擔機械破巖領域的任何研究工作?！?/p>

立志科技報國

延長期結(jié)束了，課題試驗研究也做完了，但科研報告還沒有寫完，澳方希望顧大釗再次延期以完成報告，也有相關(guān)企業(yè)和技術(shù)研究機構(gòu)向他伸出橄欖枝，并開出了優(yōu)厚的條件，但他不肯失信于祖國和母校，婉拒了各方的挽留和邀請，毅然回到了祖國。他說：“我深深體會到，知識分子要珍惜自己的價值，首先就要為國家創(chuàng)造價值！”

當記者好奇當時國內(nèi)外的收入差距是否大到可以動搖一個人的意志時，顧大釗解釋道：“在澳大利亞時，我是博士后，還帶著他們那里的幾個博士一起搞項目。當時他們的博士就算是工作了，一年可以拿到5萬澳元，而我們國內(nèi)1991年像我這樣的每個月的工資只有100多元人民幣。所以很多人對我回來不理解，但是我覺得應該回來，應該為國家做點事。”

由于研究和教學工作成績突出，顧大釗回到國內(nèi)不久，就晉升為副教授，1993年又破格晉升為教授，成為當時我國煤礦建設工程領域最年輕的教授。在此期間，他完成了澳方的科研報告，研制的用于研究機械破巖的相似材料被國外學者稱為Gu-stone(顧氏材料)，開展的“巖石機械破碎的相似材料模型試驗方法的研究”和“雙變量行星鉆頭的設計原理及鉆進系統(tǒng)的實驗研究”均為國內(nèi)外首創(chuàng)的研究領域。

1994年，神華集團第一任董事長、原煤炭部長肖寒在全國招兵買馬，籌建神華集團，尋找技術(shù)方面的人才，要求是年輕、學歷高，最好有在國外工作的經(jīng)歷。顧大釗剛好符合這些要求，于是，1995年被作為科技帶頭人調(diào)入神華集團工作，參加神華集團的組建。

1995年，神華集團還在籌建，煤炭產(chǎn)量只有300萬噸，在煤炭行業(yè)名不見經(jīng)傳。但是，當肖寒董事長向顧大釗談起神華的發(fā)展前景和規(guī)劃，談到未來將實現(xiàn)煤炭、鐵路、港口、航運協(xié)同發(fā)展時，顧大釗感到這是一個難得的發(fā)展機遇，也剛好與自己所學專業(yè)契合，又想到了RobinFell教授對他說過的“一定要把理論研究與現(xiàn)場實踐結(jié)合在一起，不然的話很難出成果”這句話，于是便毅然決然地來到了神華集團。

說起那個決定，顧大釗至今記憶猶新：“我覺得社會發(fā)展到現(xiàn)在這個階段，產(chǎn)學研已經(jīng)具有更廣泛的意義了，要變成復合型的人才才能更好地做事。據(jù)我所知，在我之前國內(nèi)還沒有高校的教授到企業(yè)里來的。我當時的想法很簡單，自己本科學的是礦井建設，碩士學的是巖土工程，博士學的是地下工程，在國外又學習了采礦和土木工程，我就是想把自己學到的東西用到生產(chǎn)實踐上?！?/p>

描繪煤炭綠色開采宏偉藍圖

到了神華后，顧大釗立即投身條件艱苦的神東礦區(qū)建設，發(fā)揮專業(yè)特長，承擔了眾多建設項目的設計審查、技術(shù)引進等重要工作。

神東礦區(qū)地處晉陜蒙寧交界的能源“金三角”地區(qū)。該地區(qū)煤炭儲量占全國的29%，煤田賦存條件適合安全高效的大規(guī)?，F(xiàn)代開采，但是水資源極度匱乏，僅占全國的0.37%，年降雨量不足400毫米，蒸發(fā)量卻高達2500毫米，地表生態(tài)脆弱，植被覆蓋率僅為10%左右，水土流失嚴重，大規(guī)模的煤炭開采必然會對原本匱乏的水資源和脆弱的地表生態(tài)造成更大的破壞。從神東礦區(qū)建設伊始，顧大釗就敏銳地意識到這將成為未來制約該地區(qū)煤炭持續(xù)高強度開發(fā)的瓶頸，并率先開展技術(shù)研發(fā)，圍繞西部煤炭綠色開采的重大戰(zhàn)略課題進行了長達20年的不懈攻關(guān)，描繪出了一幅煤炭綠色開采的宏偉藍圖。

在神東礦區(qū)礦井建設和生產(chǎn)期間，顧大釗發(fā)現(xiàn)該地區(qū)雖然干旱少雨，但礦井涌水量卻很大，為確保井下安全生產(chǎn)，必須將礦井水排至地表。由于該地區(qū)蒸發(fā)量極大，礦井水外排后很快蒸發(fā)損失。一方面是礦區(qū)水資源緊張，另一方面卻是大量礦井水外排后蒸發(fā)損失，這深深觸動了他。怎樣才能做到既采煤而又能保護利用礦井水呢？為解決此難題，他查閱了國內(nèi)外大量保水開采的資料后，打破常規(guī)，創(chuàng)造性地提出了將礦井水在井下儲存利用的技術(shù)構(gòu)想。

構(gòu)想一提出，質(zhì)疑聲紛至沓來。因為礦井水害是煤礦生產(chǎn)中的重大危險源，井下儲水存在較大風險。面對質(zhì)疑，顧大釗深入鉆研，全面掌握了煤炭開采對地下水運移的影響規(guī)律，提出了利用煤礦采空區(qū)儲水、建設地下水庫的技術(shù)路線。經(jīng)過多年攻關(guān)，他帶領技術(shù)團隊解決了庫容計算、壩體設計與構(gòu)筑、水庫安全保障、水質(zhì)控制等技術(shù)難題，于1998年在大柳塔礦建成了首個采空區(qū)儲水設施，并于2006年在該礦建成了世界上首個煤礦地下水庫，儲水量達60萬噸。十年磨一劍，采煤與保水并行之夢終于變成了現(xiàn)實！

“多少年前我就說過，過不了多久，西部水會比煤更值錢，現(xiàn)在就是這樣。神東現(xiàn)在每年從外部可以獲得的水資源是300萬噸，且水價高達13.5元每噸，再想多買，無論你出多少錢都沒有。煤炭是資源，但是沒有水，既挖不了煤，也發(fā)不了電，更變不了油，那還是資源嗎？”顧大釗如是說。

在礦井下存水，首先要解決的就是安全問題。顧大釗給記者做了個形象的比喻：“如果說礦井水在井下是老虎的話，那傳統(tǒng)的煤炭開采中它就是林中之虎，因為有時你不知道它在哪里。如果知道它在哪里，也知道有多少，再把它圍起來，它就成了籠中之虎。但是這個籠子一定要安全，因此我們做了三重保護。第一重保護是把地下水庫連起來，每個水庫在哪里、里面有多少水、水的參數(shù)是多少都已鏈接到手機上，發(fā)現(xiàn)哪個水庫的水位比較高了，就可以及時地把水調(diào)到另外的水庫里去。第二重保護就是壩體，我們會對壩體的應力和變形進行隨時監(jiān)測，如果超標了，馬上就會報警，提醒我們進行加固處理。第三重保護也是最后一層保護，就是安全閥。我們在人工壩體上設有應急泄水裝置，一旦遇到特殊情況，比如說井下頂板大面積垮落等，產(chǎn)生了過大的沖擊力，那些泄水裝置就會打開把水放出來一些，以確保水庫安全。通過這三重保護，我們就能把礦井水這只老虎關(guān)在籠子里了?！?/p>

利用該技術(shù)，神東礦區(qū)已建成了35座煤礦地下水庫，年供水量超過6000萬噸，不但提供了95%以上的礦區(qū)用水，還給外部產(chǎn)業(yè)供水。傳統(tǒng)的礦井水害變成了水利，礦區(qū)由用水排水大戶變成了儲水和供水的基地。近3年來，神東礦區(qū)因礦井水保護利用創(chuàng)造的經(jīng)濟效益已超過30億元。中國工程院“推動能源生產(chǎn)與消費革命”重大戰(zhàn)略咨詢項目將其列為能源生產(chǎn)革命的重要技術(shù)方向。原世界煤炭協(xié)會主席、力拓能源CEO哈里先生對此高度評價：“相比世界上其他先進的礦井水處理技術(shù)，這項工作顯然更先行一步，對于煤炭開采業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大?！?/p>

潛心打造高效綠色開采科技團隊

顧大釗既是面向國家重大戰(zhàn)略需求的技術(shù)領軍人才，也是引領神華科技事業(yè)高速發(fā)展的戰(zhàn)略型管理者。在神華集團，“支撐神華科學發(fā)展、引領行業(yè)科技進步、提升國家科技實力、領先全球煤炭科技”的企業(yè)科技創(chuàng)新戰(zhàn)略幾乎人人皆知，這正是顧大釗對神華科技工作定位與目標的高度提煉。神華集團從剛成立時只有300多萬噸煤炭產(chǎn)量、利潤不足億元，發(fā)展成為目前全球煤炭產(chǎn)銷量最大、效益最好、技術(shù)最先進的綜合能源企業(yè)，科技創(chuàng)新起到了重要的支撐作用。

“我在神華這21年就做了兩件事，一個是神華的科技管理工作，另一個是煤炭開采水資源保護與利用?！闭f起自己這么多年的工作，顧大釗概括得十分簡單。

神華集團產(chǎn)業(yè)覆蓋面廣，技術(shù)需求大，創(chuàng)新難度高，但組建時間短，自身研發(fā)力量薄弱。作為科技發(fā)展部總經(jīng)理，顧大釗提出了“以市場為導向、以企業(yè)為主體”的神華創(chuàng)新模式，并通過牽頭構(gòu)建“煤炭開發(fā)利用技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”等方式進行實施。神華科技創(chuàng)新模式受到了社會廣泛關(guān)注，“基于科技資源整合模式的煤炭開發(fā)利用技術(shù)創(chuàng)新工程”獲得了2009年國家科技進步二等獎，他本人也被授予“國家創(chuàng)新能力建設先進工作者”稱號。

深刻思考推動能源生產(chǎn)消費革命的戰(zhàn)略需求，顧大釗清醒地意識到，煤炭產(chǎn)業(yè)必須走“高碳產(chǎn)業(yè)，低碳發(fā)展”之路，神華集團必須掌握低碳清潔能源領域的核心技術(shù)。在神華集團領導的大力支持下，在他的積極倡導和協(xié)調(diào)組織下，短短幾年時間，北京低碳所、神華研究院等自主研發(fā)機構(gòu)相繼建立，一大批高層次專家成為自主研發(fā)的骨干。

“2015年，國家給我們批復了重點實驗室，就是煤炭開采與水資源保護利用國家重點實驗室。以前研究礦井水主要都是研究水害，而現(xiàn)在我們是要保護利用水，真正把水視為寶貴的資源?！鳖櫞筢撜f，“現(xiàn)在不僅是要培養(yǎng)人才，更重要的是培養(yǎng)團隊。水資源保護是一個新領域，需要大家來共同探索，探索靠誰呀？當然是人，需要大量人才組成的團隊?！?/p>

在顧大釗的倡導下，神華集團提出了“十百千萬工程”，就是爭取在“十三五”時期培養(yǎng)出10位初步具有院士水平的帥才，100名各個分公司首席專家級別的將才，1000名各個專業(yè)的專家，還有10000名工程技術(shù)骨干。實現(xiàn)了這個目標，神華集團未來的發(fā)展會更好。

在科技團隊建設中，顧大釗非常重視青年科技人才的培養(yǎng)，把他們放在技術(shù)研發(fā)和科技管理的關(guān)鍵崗位上，給他們“壓擔子、指路子”，促進他們的快速成長。他常說：“對于年輕人來講，光是刻苦鉆研是不夠的，還要注意需求引領，就是你干的事必須順應社會發(fā)展的最大需求。另外要耐得住寂寞，搞技術(shù)需要積累，沒有積累就出不來東西。煤炭事業(yè)的明天還會是美好的，但是需要我們努力，通過技術(shù)來實現(xiàn)綠色開發(fā)和清潔利用轉(zhuǎn)化?！?/p>

從莘莘學子到大學教授，從央企科技管理人員到工程院院士，不論角色如何變換，顧大釗那顆科技報國的心始終不曾改變，實現(xiàn)煤炭綠色開發(fā)、清潔利用的意愿也變得愈發(fā)強烈。在煤炭開發(fā)與水資源保護的道路上，他正以人生作筆、科技為墨，描繪著煤炭綠色開采的宏偉藍圖，續(xù)寫煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展更加輝煌的篇章。

來 源：中國煤炭學會

編 輯：岳燕京 趙 奇 李 錦 朱曉莉 于小川