没有悟空的“芭蕉扇”，我科研人员研发黑科技扑灭“火焰山”
10月24日，江西萍乡安源煤矿矿区内传来阵阵掌声。湖南科技大学资源环境与安全工程学院鲁义副教授被授予“荣誉矿工”称号，成为这所历史悠久的煤矿百年以来首位获此殊荣的青年学者。
来到安源煤矿迄今122年历史的总平巷，斑驳的井口，红砖砌成的牌坊诉说着历史的沧桑，运煤车来往穿梭，生产紧张而有条不紊……这是安源煤矿日复一日开采的画面，可就在18个月前，这所百年煤矿遭遇了前所未有的危机。
迄今122年历史的总平巷，至今还在出煤
问诊：百年煤矿遭遇危机
安源煤矿始建于1898年，为中国工人运动的策源地、秋收起义的主要爆发地，具有悠久的历史文化内涵。1938年因抗战爆发被迫关闭。解放后于1954年复矿，通过扩建，生产能力达到年产90万吨，成为萍乡矿务局最大的煤矿，至今仍发挥巨大作用。
煤火，被称为没有地理界限的“全球性灾难”，全球每年约有10亿吨煤炭被地下煤火烧毁。我国是世界上煤火灾害最严重的国家，据不完全统计，1949年以来我国煤火烧毁煤炭资源量30亿吨。
2019年6月，安源煤矿378复采工作面切眼贯通后出现煤自燃隐患，顶板顶管持续涌出大量乙炔和一氧化碳气体，工作面瓦斯浓度高达20%以上。通风区组织注浆治理未果，随即封闭工作面，导致200余万元采煤设备和40余万吨优质煤炭资源冻结，煤自燃极易引发瓦斯爆炸伴生灾害，灭火任务异常艰巨。
“去年9月起，工作面煤自燃情况持续恶化，各项监测指标数据表明若不尽快治理将极易可能导致瓦斯燃爆，危急之际，我们向多个科研机构发出技术支持邀请，均一筹莫展。最终，母校给予了支持。”学校校友、江西煤业集团萍乡分公司党委书记彭群伦回忆道。
鲁义团队在井下勘查工作面
“由于自燃的工作面为复采工作面，煤层破碎严重，裂隙交叉错杂漏风严重，且距离工作面回风巷上方不远处为其他采空区，现场情况较为复杂，具体方案还要等下井现场考察后决定。”一接到通知，鲁义连夜赶到矿上，随技术人员一同下井，为这座危惙之际的煤矿“问诊”。
鲁义在井下测数据、做方案
钻巷道、测数据、做方案……“问诊”讲究望、闻、问、切，井下条件十分复杂，为找到复采工作面的症结所在，鲁义步履蹒跚行走在近40℃高温、100%湿度的泥泞巷道中，任凭汗水浸透他的衣着，泥浆灌满胶鞋，每天升井时经常是弄得浑身黢黑。
经过一周的下井“诊断”，并基于现场基本模型，采用计算机软件辅助模拟验证，基本圈定两处工作面采空区煤自燃危险区域，鲁义终于给出了自己的“诊断书”和祛疾的“处方”。
治理：多管齐下降服地下火龙
“煤火治理常见的灭火方法如下：遇地表明火就直接剥离用挖掘机挖出火源，或用黄土覆盖；有地下暗火则打扎注水灌浆，注水是为了降温灭火，灌浆是填充地下裂隙。”鲁义跟记者透露。
“通过注水来灭火，并不是将高温煤体丢进水里那么简单，如果用水给一座矿井灭火，那么用水量可能超过矿井所处区域的水资源总量。这样既浪费水资源也易造成生态破坏，并且降温效果有限，火区难以彻底熄灭。这种‘芭蕉扇’式的、只停留在‘将火灭了’的思路有待突破。”那么，如何利用最少的资源来解决这个问题亟待解决。
针对安源煤矿这种多层复采的工作面，裂隙复杂，前期普通的黄泥浆液和堵漏材料都没有奏效，灭火材料从何而来呢？在分析前期监测结果后，鲁义凭借多年矿山防灭火材料研发的经验，创新性的提出“定点注浆和区域封堵”相结合的稠化浆体防灭火技术。
鲁义带领团队一行下井勘查
采集黄泥样品、做实验分析、优选稠化剂、开展稠化浆液悬浮特性及流动特性试验……鲁义带着研究生为材料的现场应用做足基础参数准备。在小型试验结果理想的情况下，最终完成原材料采购、加工、配制，在15天内将12吨灭火材料送到矿上。
灭火材料到了，新的问题又接踵而来，巨大的开采面如何施工灌注？
“井下电动设备使用受限，我们只能研发专门的气动搅拌装置来混合稠化浆体材料。”鲁义随即开展了灭火注浆钻孔设计、搅拌装置设计，长期蹲守在机械加工车间同工人师傅一起反复修改图纸。经过3个月的苦干，他们设计的矿井防灭火注浆系统方案获得成功，并顺利完成了现场施工。
启封：上亿资源重见天日
矿井启封，如同精准的外科手术，是一项细致而危险的工作，一旦失败就会危及到生命和财产安全，所以要做足启封前的准备工作，针对监测仪器反馈的情况做出及时而正确的调整。
由于地下煤层起火的特殊性，火情熄灭需要较长的周期，在事无巨细地指导完矿山处理方案后，鲁义暂时返校，静待云开见日、工作面启封。
“启封前，必须每天井下实测关键测点的气体浓度、返水温度、密闭内外压差等标准火区火情的指标数据。”返校后，鲁义常常深夜和矿区沟通情况，只要指标数据出现波动，鲁义都会赶到矿上自己下井实测，为了避免测试结果误差，他常常在井下采集多个气样，一部分留在矿上分析室测试，另一部分带回学校实验室测试，根据指标波动情况，实时调整注浆方案。
鲁义团队升井时，经常弄得浑身黢黑
2020年2月，在新冠疫情最严重的时候，腿伤未愈的鲁义却不得不提前结束休息，前往安源煤矿，因为启封日期快要到了。由于井下地质条件复杂，火区面积大，导致启封过程异常艰难，到准备启封、移出支架时，鲁义已经带着腿伤，往返学校和矿区干了近6个月。
经过近一个月的密集监测，工作面一氧化碳含量持续降低，在工作面环境稳定后，终于迎来了启封的日子。3月9日中班，安源煤矿终于将积压在井下长达数月，价值200余万的采煤设备撤出，成功解放了40余万吨的煤炭储量，减少经济损失约1.4亿元，378工作面的火情风险顺利解除，工作面于4月25日正常回采。
安源整个矿区洋溢着欢乐的氛围，通风副总工程师甘建军称赞道：“鲁教授现场经验丰富，打了一个漂亮仗，不仅治理了安源矿一大难题，还收获了丰硕的经济效益。”
鲁义被授予“荣誉矿工”称号
事后，再谈及此事，鲁义表现最多的是一种谦逊的品质，以及身为一名共产党员的自豪。“作为一名科研工作者，一名共产党员，能为社会贡献自己的力量，是最荣幸的事。我们平时搞科研，是受到国家资助和帮扶的，在社会需要时，当然要第一时间站出来”。没有华丽的辞藻，鲁义对于自己“科研工作者”与“共产党员”的双重身份做出了质朴而准确的诠释。
学校矿业工程学科带头人王卫军评价：“习近平总书记说，科技工作者要把论文写在祖国大地上，写在中华民族伟大复兴的征程中。对矿业与安全学科来说，哪里有险情，哪里有难题，就应该到哪去战斗。此次治理效果特别显著，得到了煤炭行业专家的一致肯定，对学科来说是个里程碑。矿业安全研究的进一步完善和发展，要靠更多的后来者，为探索地下黑色宝藏而继续奋斗，让煤炭更好地服务国家经济建设和社会发展，造福人民。”
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