希望两院院士作为科技界杰出代表,冲锋在前、勇挑重担,当好科技前沿的开拓者、重大任务的担纲者、青年人才成长的引领者、科学家精神的示范者,为我国科技事业发展再立新功!
——习近平总书记在全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会上的讲话
发挥国家战略科技力量作用,弘扬科学家精神,引领工程科技创新,加快突破关键核心技术,强化国家高端智库职能。
——习近平总书记在致中国工程院建院30周年贺信中作出的重要指示要求
武强院士:抢治透水矿难,潜心科研报国

来源:办公厅宣传与政策研究处   发表时间:2025-02-13

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2025-02-10    来源:中国矿业大学(北京)新闻网

 

    2019年11月,学校正式启动了口述校史工作。5年来,我们通过访谈近百名老教授、老同志、老校友,真实记录他们经历的学校建设发展历史,再现学校发展历程,重温办学育人之路,为弘扬矿大优良传统、传承矿大精神品格贡献档案力量。

 

    2024年,《奋进新征程 建功新时代——中国矿业大学(北京)师生校友口述访谈实录》出版,本书通过对33名学校培养的校友代表进行口述访谈,分院士篇、高校篇、 行业篇, 生动展示了师生校友一往无前的进取精神和扎实有效的创新实践,展现了新时代自强不息、顽强拼搏的校友群像,再现了学校人才培养和办学发展历程。

 

    本书可供关心中国矿业大学 (北京) 建设发展的学校师生、 广大校友及社会各界人士参阅。

 

武强院士:抢治透水矿难,潜心科研报国

 

人物简介

 

    武强,男,1959年10月生,内蒙古自治区呼和浩特市人,中共党员。水文地质环境地质学家,中国工程院院士、国际欧亚科学院院士,中国矿业大学(北京)教授、博士生导师,全国政协委员、全国政协人口资源环境委员会委员,国家煤矿水害防治工程技术研究中心主任,国际矿井水协会(IMWA)副主席,国务院学位委员会地质资源与地质工程学科评议组召集人,教育部科技委地学与资源学部副主任,享受国务院政府特殊津贴。1982年从河北地质学院水文地质工程地质专业毕业后留校任教;1985年考取中国地质大学(北京)水文地质专业研究生,先后获得硕士、博士学位;1991年博士毕业后进入中国矿业大学(北京)从事博士后研究并任教;2015年当选中国工程院院士;2021年当选国际欧亚科学院院士。先后荣获首届中国优秀博士后奖、何梁何利基金科学与技术进步奖、李四光地质科学奖、全国创新争先奖及“全国优秀教师”和“北京市人民教师”等称号。长期从事矿山水防治与资源化利用教学和科研工作。曾作为国务院特别重大透水事故调查专家组组长,先后负责了6次特别重大透水矿难现场抢险救援或调查研究工作。在我国煤矿顶底板两大主要突水灾害预测预报方法与防控技术、煤-水双资源协调开发理论技术与协调组合模式以及矿井充水条件三维可视虚拟化分析系统研发等方面,取得了多项重要成果。

 

    访谈组:

 

    您能简要分享一下您的求学经历吗?是什么样的机缘让您选择水文地质工程地质专业的吗?

 

    武强:

 

    我1977年6月中旬高中毕业的时候国家还没有恢复高考,就按照当时的知识青年政策上山下乡去了。我的父亲是中医医生,我的母亲是妇产科医生,所以那个时候父母亲给我的规划是:“先下乡当一名农村赤脚医生,为农村医疗卫生事业努力工作,争当优秀赤脚医生,然后通过推荐上医学院成为工农兵大学生,最终当一名医生。”所以,在高中期间,我父亲就让我阅读了一些中医方面的书籍,比如说《中医基础理论》《中药学》等,还练习给人打针、把脉等,中医把脉有关口诀我至今还能熟背出来。当时我对中医学挺感兴趣,所以我也准备报考医学院的中医专业。

 

    在我下乡后的几个月,即1977年10月,国务院正式发布了恢复高考的文件,于是我回到城里开始复习备考。我们原来高中的老教师们自发义务地每天晚上给我们补课,我们仅复习了20多天就上考场了。当年的高考是各省份自己出题,仅考了4门课,分别是数学、语文、政治及物理化学(一张卷子)。考完之后填报志愿,当时我全部志愿报的都是医学院:北京医学院中医专业、内蒙古医学院中医专业以及其他的医学专业,最后填的是服从分配。由于1977年高考后不通知考生成绩,当时也无法查询高考成绩,我至今也不知道我的高考成绩。大概因为我的成绩不够北京医学院但又超过内蒙古医学院,最终我被河北地质学院水文地质工程地质专业录取了。

 

    我们1978年2月入学的这批大学生来自五湖四海,人生阅历丰富,个人经历复杂,年龄相差甚大。有当过兵的、做过工人的、当过大队支书的、做过民办教师的、上过山下过乡的等,当然也有个别像我这样算作77级应届高考生的,五花八门。我是当年我们班里仅有两个应届毕业生中的一位,我们班几乎都是往届毕业生。我与我们班学生党支部书记同一个属相,年龄整整相差12岁。所以,那一代大学生的人生阅历都比较丰富,过去复杂艰苦的经历,使他们更加懂得学习的重要性,十分珍惜来之不易的大学学习机会。

 

    访谈组:

 

    您作为水文地质环境地质学家,能否通俗地介绍一下水文地质工程专业?

 

    武强:

 

    水文地质就是研究地下水的一个专业。它当时主要包括两个大的研究方向,一个研究方向是从供水水文地质角度,把地下水作为一种资源来研究,主要研究地下水的资源属性;还有一个研究方向是研究地下水的灾害属性,即矿床水文地质。我现在所从事的主要研究就是后者,即地下工程开发过程中的地下水灾害属性研究,包括矿山、铁路、公路、地铁、城镇建筑物地基、水利工程等的地下水灾害防治与资源化利用。所有这些地下工程,在开发过程中必然要与地下含水系统接触,扰动破坏隔水系统,地下水就会涌入矿井的采掘工程。如何防治地下水涌入地下工作面造成灾害事故?如何有效开发利用包括矿井水在内的这些大量的非常规水资源?就属于我所从事的地下水灾害防治研究。

 

    除了资源属性和灾害属性外,随着人类进步和社会发展,地下水更重要的一个属性就是生态环境属性,所有陆地森林、灌丛、草原、草甸及各种粮食、水果、蔬菜等农作物,均与地下水息息相关,如果地下水位太低,地下水位以上的毛细水的上升高度触及不到植被和农作物等根系,那么它们就会枯黄、枯萎,甚至死亡;反之,如果地下水位太高,由于土壤蒸发和植物蒸腾作用,地表土壤就会盐渍化,甚至可能出现地表盐沼化。所以要想保护好生态环境,首先要把地下水系统的收支平衡控制好,使其地下水位始终处于一个合理的变化区间。地下水除了上述属性外,还具有能源属性、医疗属性等。随着对学科研究的不断深化,水文地质专业的研究内容也在逐渐扩展。

 

    访谈组:

 

    1991年您博士毕业后来到学校工作,当时您是在哪个系工作?可以分享一下给您留下深刻印象的人或事吗?这些经历对您之后的工作有什么帮助或影响呢?

 

    武强:

 

    我1991年从中国地质大学(北京)博士毕业,之后来咱们学校北京研究生部的地测专委会从事博士后研究,进站的指导老师是高文泰教授和田宝霖教授。在我一生当中有两位姓田的老师对我有重要影响,一位是我的博士生导师中国地质大学(北京)的田开铭老师,另一位就是咱们学校的田宝霖老师。

 

    那时的中国矿业大学北京研究生部地测专委会,基本上以研究煤田地质和测绘为主,与矿井生产实际密切结合的诸如矿井水防治与资源化利用、瓦斯防治、矿山环境等方向基本没人研究。田宝霖老师是当时地测专委会主任,主要从事煤系古植物研究,但他意识到矿井地质安全保障与环境保护这些研究方向对咱们学校北京研究生部未来发展的重要性,于是想从中国地质大学(北京)引进一位水文地质专业的老师丰富扩充咱们学校北京研究生部当时的煤田地质专业研究。所以他就去了中国地质大学(北京),找到了我的博士生导师田开铭老师,分享了他的设想和想法。正好我的博士论文主攻方向就是关于当时我国最严重的水害矿区焦作矿区的矿井水防治与资源化利用,与田宝霖老师的想法不谋而合。于是,在导师田开铭老师的大力推荐下,我就来到了咱们学校北京研究生部的地测专委会从事博士后研究,并开始协助田宝霖老师逐渐把咱们学校的水文地质专业发展起来了。

 

    1991年刚到咱们学校北京研究生部地测专委会从事博士后研究时,北京研究生部及其地测专委会办公条件均比较艰苦,只有少数几位老教授有独立的办公室,实验条件也比较差。但就在这样的艰苦条件下,地测专委会的高文泰教授、韩德馨院士、田宝霖教授、金奎励教授、张鹏飞教授、梅美棠教授、任德贻教授等一批老先生刻苦钻研,忘我工作,在煤田地质领域取得了一大批有重要影响的重大科研成果,为我国煤田地质的科技进步和人才培养做出了突出贡献。

 

    访谈组:

 

    您在2015年当选中国工程院院士,2021年当选国际欧亚科学院院士。您觉得当代青年学子应具备什么样的科研精神和能力素养才能在专业领域有所收获?您对广大青年科技工作者有什么寄语?

 

    武强:

 

    从人才培养角度来说,我觉得作为一名学生或青年学子,第一点,要有理想和国家情怀,有了理想和情怀,后面的路才有了方向。第二点,必须要有信念,信念就是坚定自己能够做好。但是,理想和信念都是思想层面的要求,真正想要成才的话,我觉得还需要具备第三点,那就是毅力。有理想,有信念,再加上自己持之以恒的毅力,才能够成大器,成为国家的栋梁。如果你只有精神层面的理想和信念,而缺乏现实行动层面的毅力,那你仅仅是一个空想主义者;反之,如果你只有毅力而缺乏理想和信念,你自然也很难把握大方向,缺乏奋斗目标,一生碌碌无为,很难把工作做完美。所以,要从信念上、思想上、行动上保持一致,这样的话才有可能把工作做好,才有可能把自己锻炼成为国家的栋梁。当然,毅力的坚持并非易事,特别是在年轻的时候,好奇心比较强,社会上吸引你的因素也比较多,所以在这样的背景下,就需要看准方向,用一种持之以恒的毅力坚持下去,久久为功方能成功,也必将在未来有所作为。此外,我觉得还有第四点,那就是要有兴趣。如果你能够靠兴趣坚持学下去的话,那就是了不得的一件事。比如教育如果在家长和校内班主任与老师们的共同监督管理教育下,100个孩子可能有90个上大学或读研究生或找到工作等,成为所谓的人才,但这类人才往往只是跟着学科走的人才;相比那种无限制、无约束、无专人监督管理的相对宽松教育的环境,同样100个孩子可能有90个属于我们认为不成器的那类,但如果在那种宽松无人监督管教甚至我们认为是混乱的环境下,有一个或者几个孩子凭借他们自身兴趣学成的话,那这类孩子就属于创学科的人才。实际上,社会的重大进步和发展主要靠少数的创学科的人才来推动的。

 

    访谈组:

 

    您作为国务院特别重大透水事故调查专家组组长,多次负责特别重大透水矿难现场抢险救援或调查研究工作,能否简单介绍一下矿难抢险救援的关键点?

 

    武强:

 

    在矿难的现场抢险救援和调查研究中,我主要负责的是矿山突(透)水事故方面的应急处置和调查。在矿难发生现场那种非常危急、紧张的情况下,首先要尽最大可能把井下被困矿工兄弟全部救出来,减少人员伤亡和损失;在事故应急处置结束后,需要调查研究这些事故形成的机理机制,包括技术和管理等方面的原因,梳理清楚,总结教训,举一反三,尽量避免以后再次发生类似事故。这是我觉得非常重要的两个方面。

 

    这些事故给我最深的启示是:事故发生之后,首先一定要快速分析清楚突(透)水事故的充水水文地质条件,即解决充水水源与充水通道问题。因为只有把突(透)水事故的充水水源与充水通道分析清楚了,才能够根据矿山的具体情况,合理制定事故的应急处置方案。比如,若充水水文地质条件较好,只能首先采取注浆等工程措施将充水水源通道封堵住,然后再排水,之后才可能将被困矿工兄弟救出来;反之,若充水水文地质条件差,即可直接实施排水,疏降后可救出被困矿工兄弟。如果事故发生后充水水文地质条件搞不清楚,充水水源与充水通道无法快速识别判断,那就无法制定出合理有效的应急抢险救援方案,被困矿工兄弟的生命安全就随时都会受到威胁。所以,突(透)水事故一旦发生,如何快速精准识别判断充水水源与充水通道是能否成功抢险救援非常重要的一个前提条件。

 

    访谈组:

 

    在您的事故救援经历中,有没有让您印象特别深刻的?可以同我们分享一下吗?

 

    武强:

 

    在我的经历当中,印象比较深刻的是2010年3月我国连续发生的两起特别重大的透水矿难。2010年3月1日,内蒙古乌海骆驼山煤矿发生特别重大透水事故,共计32人遇难。我们在乌海参加骆驼山煤矿特别重大透水事故的现场抢险救援过程中,3月28日下午,山西王家岭煤矿又发生了特别重大透水事故,我们立即从骆驼山煤矿赶到王家岭煤矿。王家岭煤矿当时井下有153人被困,这是相当大的一个数字,如果这153人出不来的话,那这次事故的级别就会非常高,这就要求我们必须拼尽全力进行抢险救援。当时,党中央、国务院及山西省委与省政府、国家安全生产监督管理总局、中煤集团等都非常重视事故的抢险救援工作,国外同行和媒体也十分关注这次事故。最终经过八天八夜的艰苦复杂抢险救援,我们成功救出了115名矿工兄弟,这也创造了国际矿山应急抢险救援史上的一个奇迹。

 

    当时事故发生后,王家岭煤矿充水水源问题存在很大争议。一种观点是来自老空区积水,而另一种观点是来自含水层地下水补给。这两种充水水源的观点显然相差很大。我作为国务院特别重大事故调查专家组组长到达王家岭煤矿以后,通过测量分析矿井井下采掘工程的淹没过程、速度和强度等水位演变情况,同时取井下水样做水化学分析等工作,以此得出的结论是造成该次事故的充水水源应该来自矿井老空区积水,且老空区积水形成时间不长。但是山西省煤炭厅等有关专家当时并不认同我的观点,认为不可能是老空区积水,其理由有两个方面:其一是我取得的井下水样的水化学分析的pH值较高,水质没有酸性特征;其二是山西省煤炭厅在王家岭煤矿当时回采范围没有颁发过任何采矿许可证,哪里来的老空区和积水呢?

 

    我将我的结论得出的缘由向大家做了解释,虽然当时井下取得水样的水化学pH值较高,但是根据井下水动力场和采掘工程的快速淹没过程分析和淹没水样的水化学分析数据,判断此次水害事故的充水水源为老空区积水。一般说,老空区积水往往pH值比较低,呈酸性,但老空区积水的pH值并非都低,并非水质均呈酸性。在煤炭开采初期,包括地下水、地表水或老空水等水源均有可能渗透补给到采空区,此时老空区积水pH值就是原始补给到井下的水源的pH值。

 

    但随着时间延长,开采规模扩大,冒裂高度暴露到地表,形成爆氧条件,煤系地层中的黄铁矿被氧化后形成硫酸盐,这样矿井水随着时间延长的氧化条件就逐渐酸化,形成了pH值较低的酸性水;但随着工作面或采区或矿井逐渐回采结束,冒裂导致的地表塌陷和地裂缝区逐渐被复垦修复,植被复原后,井下采掘环境逐渐转变为密闭环境,原来氧化条件逐渐过渡到隔绝爆氧的还原条件,水中硫酸盐成分逐渐被还原为硫化氢气体,此时矿井水的pH值将逐渐升高。所以pH值较低的酸性矿井水水质只是矿井老空区积水水质演变的一个过渡阶段,并非所有老空区积水在其全生命周期过程中都呈酸性水状态。

 

    至于山西省煤炭厅的专家认为在王家岭煤矿当时回采范围没有颁发过任何采矿许可证,哪里来的老空区积水问题,我认为完全可能,因为周围其他矿山完全可能超层越界违规违法开采,形成老空区和老空区积水。事实上,最后待抢险救援和疏排水结束后,我们第一时间下井现场踏勘,证明了我当时对充水水源的判断是完全正确的。在工作过程中如果遇到学术意见与观点不一致情况,就要从学术上拿出证据和道理来说服他人,这些方面就需要靠长期积累的专业知识和实践经验了。总体而言,在党中央、国务院及国家安全生产监督管理总局、山西省委与省政府直接领导下,经过大家齐心协力共同努力,这次事故处置得非常成功,能够成功救出在井下被困八天八夜的这么多的矿工兄弟确实是非常不容易的一件事。

 

    访谈组:

 

    您带领团队到矿山实地调研,并亲自下井观测地下出水点、采集水样岩样。您提出的煤-水双资源协调开采理论与技术的背景和重要意义在哪里?

 

    武强:

 

    在煤炭开发过程中,矿山环境和生态系统的约束是非常严格的。若煤炭采完以后把地下水环境破坏了,诱发了地表塌陷、裂缝、崩塌、滑坡、泥石流等矿山地质灾害问题,矿山固体、液体、气体“三废”排放过多,这显然是不允许的。

 

    我国的煤炭资源与水资源在空间上的分布呈逆向特点。煤炭资源在西部和北部多、东部和南部少,而水资源正好西部和北部少、东部和南部多。这样就造成了煤炭在大规模高强度开发过程中,不仅扰动破坏了天然水资源匮乏、天然生态系统脆弱的西北干旱、半干旱地区极其宝贵的地下水资源,地下水位大幅度下降又诱发了当地十分脆弱的生态环境问题,而且这些地区部分天然地下水原始水质呈高矿化特点,大量高矿化度的矿井水未经合理处置向地面直接排放,又引发了地表水环境、土壤和浅层地下水的污染。这样的结果就等于在原本十分脆弱缺水的环境情况下,又进行了人为开采的二次扰动,让当地的水环境水生态变得雪上加霜。所以,煤炭工业要想走上可持续性的高质量发展之路,就必须处理好煤、水、生态这三者之间的关系,而这三者关系的实质就是煤、水关系,这是煤炭资源开发过程当中必然要涉及的难题。

 

    基于此,我提出了煤-水双资源协调开采理论与技术,具体包括多种协调开采模式,如矿井排水、供水、生态环保“三位一体”优化结合模式,矿井水控制、利用、生态环保“三位一体”优化结合模式,矿井水控制、处理、利用、回灌、生态环保“五位一体”优化结合模式等。具体工程应用要根据不同矿井的具体充水水文地质条件,采取相应的不同协调开采模式。

 

    访谈组:

 

    未来您主要攻克的难点在哪里?您认为在“双碳”目标愿景下,我国煤炭工业如何实现高质量发展?

 

    武强:

 

    随着国家“双碳”目标的提出和逐渐落实,绿色发展必将被提升到一个新高度,成为我国未来一个时期经济社会高质量发展的总基调。煤炭作为一种传统的高碳化石能源,如何清洁化、低碳化地开发和利用是当下的热点。

 

    在20世纪80年代之前,国家为了保障经济社会发展所需能源供给,要求煤炭人开采出的煤炭越多就越是好汉;从20世纪80年代之后,随着煤炭开采规模和强度逐渐增大,煤炭生产安全问题逐渐显现,国家对我们煤炭人提出了更高要求,即在保证生产安全、不出现矿难的前提下,开采出的煤炭资源越多才越是好汉;从21世纪初开始,随着生态文明理念、绿色矿山建设与绿色矿业发展要求的提出,国家对我们煤炭人又提出了新的更高要求,即不仅不出现生产安全问题,还必须在保障矿山环境和生态系统损毁在可控范围之内、井下作业矿工的职业健康得到有效保障的前提下,开采出的煤炭资源越多才越是好汉;自2010年开始,随着全球气候变化和极端天气现象逐渐增多,我们国家作为一个遏制全球气候变化的负责任大国,对我们煤炭人又提出了更新、更高的要求,即不仅不出现生产安全、矿山环境与生态系统及矿工职业健康等问题,而且在煤炭资源开发和使用、消费过程中能够有效保证清洁化、低碳化的前提下,开采与使用的煤炭资源越多才越是好汉。

 

    从上述分析不难看出,随着我国从高速发展要求转向落实可持续性、高质量发展战略,对我们煤炭工业和煤炭人提出的约束限制条件越来越多,提出的要求越来越高,这就倒逼我们这些从事煤炭行业的煤炭人,要秉持更科学的态度,要具备更高的素质,要在保证生产安全与职业健康、不破坏矿山环境与生态系统、同时降低碳排放与保证清洁化生产消费等约束条件下,确保国家能源的有效稳定供给。这些要求就需要我们加强学习,研发出更多、更新的技术和装备。

 

    访谈组:

 

    我们学校是以矿业特色为品牌优势的传统综合院校,现在随着时代和社会需求变化,传统专业面临转型,您能否分享一下如何进行多专业协同合作?如何打破学生专业间壁垒的问题?

 

    武强:

 

    第一个方面,我觉得我们学校的学生一定要坚信我们所从事的煤炭行业、所选择的包括矿业工程、安全工程、地质工程等相关专业是有非常广阔发展前景的。我曾经多次讲过,煤炭目前虽然不是一个朝阳产业,但也绝不是一个夕阳产业,因为国家发展离不开有效稳定的能源供给,所以要对我们的矿业行业抱有坚定的信心。

 

    第二个方面,作为煤炭人,要积极拓展自己的研究领域和产业领域,不仅要解决煤炭开发过程中的生产问题、安全问题和生态环境问题等,还要着力于解决煤炭使用消费过程中的低碳化、清洁化、原料化难题。同时站位要更高,视野要更宽,要站在保障我国未来能源有效、稳定、清洁、低碳供给的高度,要在目前传统能源与未来可再生能源及其他形式新能源彼此有效结合互补的理论研究、技术装备研发、产业发展规划等方面有所作为。因此,未来涉及的专业领域将会越来越宽,需要我们的学生能够有更宽广的知识面来探讨解决这些难题,积极响应国家对我们煤炭人所提出来的更新、更高要求。

 

    特别鸣谢——武强院士对本稿的亲自审定和大力支持!

 

    原文:https://ysg.ckcest.cn/ysgNews/1759454.html

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