光明日报 | 中国煤科国家科技进步奖成果以“慧眼”精准锁定水害源头

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（来源：中国煤炭科工集团）

近日，光明日报以《深地藏慧眼 治水有准星——中国煤科国家科技进步奖成果以“慧眼”精准锁定水害源头》为题，报道了中国煤科西安研究院在水害防治领域的重要技术成果。以下是媒体报道的内容。

陕西榆林，一座煤矿深处。

掘进机的轰鸣声暂歇。技术人员对照矿井透明地质保障系统生成的水灾隐患预判结果，调整了后续掘进设计与施工参数。巷道掘进前方的千米之外，一处隐伏的导水断层被超前识别，并指导技术人员准备实施探放水措施。

调度室屏幕上的透明地质保障系统中，导水裂隙网络、富水异常区和陷落柱等各类矿井水灾的致灾要素一目了然——这是基于感知数据实时生成的。在技术人员的口中，这套系统有个更形象的名字：“防治水智慧大脑”。

前不久，这套系统的核心技术——“矿井水灾隐患透明感知与智能防控关键技术及装备”，刚刚荣获国家科学技术进步奖，这也是2025年度煤炭行业维一一项由科研院所作为牵头单位所获的国家科学技术奖。作为煤炭科技的国家队、排头兵，中国煤科始终牢记初心使命，在引领行业进步、实现科技报国的道路上不断“闯”出新作为，专注前沿技术攻关，近年来产出多项“从0到1”的原创技术成果。

项目第一完成人中国煤科科技委副主任、一级首席科学家、煤矿灾害防控全国重点实验副主任兼水害防治分实验室主任、中国煤科西安研究院科技委主任，董书宁。在同事们眼里，他是一位和矿山地下“水老虎”较量了大半辈子的人。

面向国家重大需求瞄准科研方向

我国是全球矿山水文地质条件最复杂的国家。在国务院确定的24种战略性矿产中，有20种在开采过程中都受到了水害威胁，这里面煤炭由于开采规模大、加之地质和沉积环境的特殊性，其受到水灾隐患的影响程度是最严重的，受影响的资源储量超过了500亿吨。

很长一段时期，矿井水害防治靠的是“经验判断、人工探测、被动封堵”。

“我们过去常说自己是在‘追着水跑’。”董书宁回忆，“水冒出来了，才去抢险。像是黑暗里跟一个看不见的对手搏斗。”

多年以来，中国煤科等科研团队一直在攻关矿井防治水的理论和技术难题，从最初的被动堵水，到后来依托重大工程进行的区域性水灾隐患治理，有效遏制了我国重特大矿井水灾事故的高发势头，取得显著成效。但是，还是一直没有从根本上解决矿井水灾隐患的隐蔽性、以及采矿活动影响下的时变性这两大行业共性难题。

2015年开始，董书宁带领团队联合行业知名高校、科研单位和企业，决心啃下这块硬骨头。他们认为要扭转水灾被动防治的局面，首先得让矿井采掘影响范围内的各类地质条件变得“透明”，能够看得清、辨得准了，防治水工作就可以有的放矢，其时效性和可靠性就可以大幅提升。要实现这个目标，不只是单点突破，而是从理论、技术、装备到治理工程的全链条系统性攻关。

从“追着水跑”到“追着水防”

在西安研究院的实验室里，团队把井下钻探、地球物理探测、水文地质分析、大数据建模技术深度融合在一起，反复开展试验验证。

要让钻探装备精准命中千米以外的水灾隐患目标靶区，难度超乎想象。“矿井水灾隐患探测感知钻孔不同于常规的井下钻孔，既要能够精准感知各类信息，还要避免高压水突然喷出”。结合这种特殊需求，团队制定了以智能钻机代替人工进行危险场景下自动作业，孔中随钻测量系统进行各类水灾隐患感知的研发路线，扎根煤矿井下现场，一边研发、一边调试，硬是把理想变成了现实，形成了煤矿探放水钻机机器人。

有了探测感知钻孔，是否可以利用长钻孔、掘进机的地震波来开展物探探测，从而提升探测距离和精度？这是他们制定的另一个探测感知研发方向。“为了切实掌握矿井水文地质动态演化过程中的物性响应，我们在井下连续蹲守了一个多月。”团队成员回忆。那时候，他们就像给大地“做CT”，试图从混杂的信号里识别细微的导水裂隙。

一步步攻关下，他们研发出一套矿井水文地质条件透明感知技术，从探测、监测的感知，到将感知到的信息在计算机系统里面表征出来，将断层、陷落柱、富水区等这些致灾因素转化成能够在屏幕上动态呈现的矿井水文地质透明模型。曾经摸不准的“水下迷宫”，现在我们能够清晰的看到轮廓、方位以及富水性等特征。

“看得见，才能防得住。”董书宁说。

从“人盯屏幕”到“机器动脑”

能“看见”隐患，是第一步。从“看得见”到“防得住”，还差一颗会决策的智慧“大脑”。

传统模式下，水灾风险研判高度依赖专家经验。但是专家不可能24小时盯守每一座矿井。董书宁思考：能不能把数十年积累的防治水知识，炼成一个永不疲倦的“数字专家”？

他们团队再一次扎进海量地质报告、探测数据和灾害案例中，进行跨模态信息融合训练。

2023年，全球首个矿山地质人工智能大模型在西安诞生。它也是矿山领域唯一入选工信部“人工智能赋能新型工业化典型案例”技术底座的重要成果。

董书宁如数家珍：这个大模型能“读懂”复杂的水文地质图纸，还能像资深工程师一样，进行水灾风险智能分析和防控措施数智决策。

“以前，值班员盯着几十个传感器屏幕，心提到嗓子眼。”一位煤矿技术负责人说，“现在系统自动抓取异常、推送处置方案，我们心里踏实多了。”

但董书宁并不满足于“屏幕上的安全”。如果说透明感知是“眼睛”，智能决策是“大脑”，还得有一双能精准施治的“手”。

从“人海战术”到“机器上阵”

水灾隐患发现后，治理过程常常面临高风险、重体力、效率低的困境。

“能不能让治理也实现无人化？”团队将目光投向自适应靶向治理、多目标协同防控的技术及装备研发。

所谓自适应靶向，就是根据透明感知系统锁定的导水通道空间位置、形态、导水性等特征，自动构建注浆钻孔、参数等导水通道治理工程，并由智能制浆-注浆系统开展注浆作业，定点消除透明化表征的各类导水通道。

多目标协同防控更是基于透明地质系统强大的计算能力，综合考虑矿井安全、生态、环境等多个方面，科学设计疏放水等治理措施，在消除水灾隐患的同时尽可能的减少对地下水的疏排，从而统筹矿山安全开采与生态绿色。

目前，成套的透明感知、智慧辨识和智能治理技术在全国矿山大范围应用，还走出国门，推广至澳大利亚、孟加拉等国，为国际矿山企业提供水灾智能防控的“中国方案”。对现代化矿井的减人、增安、提效起到了关键作用，每年支撑的煤炭、铁矿石等资源安全产能超过1亿吨。

一名矿长感慨：“科技进步改变了我们的工作方式。过去常是人眼识别、涉险撤人，经常束手无策。现在是系统提前预警、装备精准作业，人是监督者，不再是涉险者。

从“水追着跑”的被动局面到“主动找水”的透明治理——这条路，董书宁团队走了十余年。如今，他们正把矿井透明水文地质向更深、更复杂的地层推进……