事实上，这是神华用二十年科研攻关干出来的实实在在的成果，那就是“煤炭开采水资源保护利用与地表生态修复”技术。这项首创技术的实践，成功破解了煤炭开发与水资源和生态环境不可调和的世界性难题，变“水害”为“水利”，让煤矿不仅生产煤，而且生产水。

据悉，这项技术获得了2014年国家科技进步奖二等奖；在第十七届中国专利奖颁奖大会上，这一技术又获得中国专利奖金奖，这是该奖项设立26来，煤炭行业仅有的三项发明专利金奖之一。

在2016年国务院国资委组织的央企优秀科技创新团队评选中，神华集团“煤炭开采水资源保护利用与地表生态修复”团队，从35支参选团队中脱颖而出，成为第一批被推选的4个优秀团队之一，引发光明日报、科技日报、中国青年报、中国环境报、中国煤炭报、企业观察报、澎湃新闻等十几家媒体的关注，纷纷采访报道。

那么，为什么这项技术会获得这么高的荣誉和这么多的关注呢？让我们通过五个问题一起去了解：

生活在城市里的孩子，对缺水并没有太多的概念，拧开水龙头，洁净的水唾手可得。曾看过一篇文章，作者来自西部一个贫困的小县城，文中提到她小时候的一个生活细节，每到冬天她常常要跟着哥哥去很远的地方挑水，井的周围是厚厚的冰......这样挑回来的水，一家人想尽办法省着用。

这样缺水的日子并不遥远，不过就是二十年前，虽然现在很多县城里都用上了自来水，然而，是因为我们的水资源丰富了吗？当然不是！全球水资源中只有2.5%是淡水，真正适合人类利用的更只占0.39%，而我国的人均水资源量只有世界平均水平的1/4，是非常缺水的一个国家！现在，我国每年缺水500亿吨，655个城市中现在有近400个城市缺水。西部尤其缺水，因为我国水资源分布严重不均，我国淮河流域及以北地区国土面积占全国的63.5%，水资源量仅占全国的19%。

矛盾之一，煤炭资源丰富的西部，却严重缺乏水资源。我国拥有丰富的煤炭资源，煤炭在中国化石能源资源储量中占比约95.6％，是中国储量最丰富的化石能源。我国的西部储存着丰富的煤炭资源，晋、陕、蒙、宁、甘五个省区的煤炭储量占我国探明储量的三分之二左右，产量占全国的70%左右。虽然拥有丰富的煤炭资源，水资源却极度缺乏，总量却仅占全国的3.9%。

矛盾之二，煤矿里有丰富的水资源，水却是安全隐患。我国煤炭开采过程中，每生产1吨煤约产生2吨左右矿井水，每年约产生矿井水80亿吨。

这么丰富的水，我们可以利用吗？曾经，矿井水一直被认为是井下的危险源，煤矿一旦发生透水事故，就会夺去很多矿工的生命。所以，面对丰富的矿井水，常规做法是把矿井水抽采到地面。由于地面缺乏大容量、经济的储水设施，矿井水利用率仅为25%左右，大部分水经处理达标后排放，造成大量水资源浪费。

尤其在西部，蒸发量是年降雨量的6倍左右，大量矿井水外排后很快蒸发损失。目前，我国煤炭开采每年损失矿井水60亿吨，相当于我国每年工业和民用缺水量的60%。

问题已有解！经过20年的持续探索和创新研究，神华集团在世界唯一的2亿吨级现代化矿区——神东矿区建成了煤矿地下水库群。神东矿区年用水量的95%以上都来自煤矿地下水库，解决了神东矿区生产、生活和生态的用水问题。不仅如此，煤矿地下水库的水还供给地面电厂、煤制油煤化工厂。世界煤炭协会认为这个项目是世界首创，而且值得世界主要产煤国推广。

过去，为了保障井下生产安全，矿井水被认为是煤矿水害之源，一直将矿井水外排地表。但将矿井水外排，煤矿水害问题解决了吗？没有！我国矿井水引起的事故占煤矿水害总事故的80%以上。

自1995年起，神华集团顾大钊院士就带领研发团队在神东沿着多条路径探索煤炭开采水资源保护利用技术：一是想办法在煤炭开采过程中不产生矿井水，但是高效率煤炭开采必然产生矿井水；二是如果有水了，井下不敢存，能不能把水存在地面，但因为地表蒸发量非常大，水根本就保不住；三是把水存在井下，他们先后探索实践了充填开采、限高开采、井下储水等多项技术，最终用实践表明——井下储水是可行的。为什么人们惧怕矿井水，因为它就像是林中之虎，人们不知道虎在哪里，因此会害怕它。现在把水储存起来，水就像是笼中之虎，安全就是可以控制的。

转变理念很重要。在神东矿区经过近20年的技术探索和工程实践，顾大钊院士带领的研发团队利用煤炭开采形成的采空区，建设煤矿地下水库，储用矿井水，首次提出了煤矿地下水库储用矿井水理念。

他们研究了采动应力场、裂隙场和渗流场演变机理，掌握了西部矿区煤炭开采地下水运移规律，研究掌握了采空区冒落岩体对矿井水的过滤、吸附和离子交换等作用机理......以此为基础，构建了煤矿地下水库理论框架与技术体系。

在神东矿区，他们整整做了近20年的科研攻关！从1996到1998年，建成了第一个工作面储水设施，存了5万方水，证明可以储水，然后，把每一个工作面加大，将好多工作面连到一块，扩大了储水空间；从1998一直到2006年，做成了第一个地下水库，能储60万方水，但是还会往地面排水；从2006一直到2010年，在不同煤层、不同区域做很多的水库，然后把水库连接，到2010年，终于建成了第一个由四个水库组成的分布式地下水库，同时实现了矿井水不外排。

一方面必须掌握地下水汇集规律，同时井下要有足够空间储存矿井水；另一方面煤矿有用水的需要，有经济动力，才能选择水库的地址。综合各方面因素，神华在96年1月，选择在神东矿区大柳塔矿的一个小工作面储水。2002年一共建成了6座储水设施，储水量达到100万方。在实践的基础上，开发了同层煤和不同层煤的水库选址技术。

在井下建水库一定要知道有多少水，如果说建成了没有水，投资就浪费了。矿井的涌水量是非常稳定的，开采必然导通含水层，第四系孔隙水和基岩裂隙水为矿井水提供了长期稳定的来源。顾大钊院士带领的研发团队通过长期研究，建立了涌水量预测模型，预测了地下水库来水量。

地下水库跟地面水库储水是不一样的，井下水储存在岩体的缝隙里面，具有动态变化特征。因此，发明了由储水系数和储水体积确定煤矿地下水库库容的方法。

坝体由安全煤柱和人工坝体组成，结构特殊，荷载复杂。经过长期研究，研发团队建立了煤柱坝体和人工坝体参数计算模型，针对煤柱坝体和人工坝体连接处，结构的薄弱环节，研发了人工坝体掏槽连接技术。

为了确保地下水库的安全，研发团队为地下水库设置了三重防护阀门：第一，在地面可以实时监测水压、坝体的情况，如果水满可以调到别的水库；第二，发现坝体应力变形，同样也可以往出调水；第三，一旦出现水患，安全阀门会自动打开泄出去一部分水。

研发团队提出了库前沉淀、井下模块化处理、库内净化“三位一体”水处理技术，使采空区成为高效率、低成本的水处理工厂。

现在，神东矿区建成了35座煤矿地下水库，年供水超过6000万方，供应了矿区95%的用水，保障了世界唯一2亿吨级水资源供应，并为周边电厂供水，还建设了1000万方/年的煤制油供水工程。矿区已经由原来的耗水大户变成了一个水源地，不仅可以自己用，还可以给外部供水。

如果没有这个技术，神东一方水的成本是15块钱以上，现在在神东除了需要外调300万方水完全可以自给自足，这个项目每年会给神东创造直接经济效益超过10个亿。现在已经在神华的其他10个矿区全面推广应用。同时，把存在地下的水抽到地面，根据需要进行喷灌或者滴灌，极大地改善了地表生态。神东矿区原来是沙漠化矿区，在神东矿区开发之前，地表植被覆盖率是3%到11%，现在地表植被覆盖率超过了80%。

2015年，国家科技部公布了第三批企业国家重点实验室建设名单，神华集团“煤炭开采水资源保护与利用”国家重点实验室获批，成为整个煤炭行业仅有的8个国家重点实验室之一！为什么要批复这个重点实验室？除了这个问题确实是非常重要之外，还有一个原因就是这个问题还没有完全解决，地面水库研究了一二百年了还在研究，地下水库一定还有很多技术难题，同时还要加大推广应用的力度。

在科研方面，下一步，研发团队将针对西部矿区不同地质、煤层赋存、水文地质条件、开采工艺方法等，开展煤矿地下水库关键技术研发，为煤炭开采和水资源保护利用协调提供技术支撑。还在积极利用电厂余热将高矿化度矿井疏干水处理为高品质淡水，在解除采矿生产安全隐患的同时，为电厂提供高品质水源。

在推广方面，这一技术成果已在神华所属的乌海能源公司、包头能源公司、大雁集团推广应用，并在神宁煤业集团、神新能源公司等规划实施。国土资源部已将煤矿地下水库技术作为先进技术组织在全国推广应用，国家能源局已经将煤矿地下水库技术列入“国家十三五能源规划”技术推广目录。国家科技部已将分布式煤矿地下水库技术列入中美能源合作的议题之一。世界煤炭协会制作煤矿地下水库技术专题案例，面向全球在各大煤炭企业推广。

西部地区矿井大部分适合建设地下水库，如果在西部矿区推广这一技术，每年可有效保护30多亿吨矿井水，相当于1.5亿千瓦装机容量火电厂（耗水14亿吨）、1亿吨煤制油（耗水6亿吨）、1000亿立方米煤制天然气（耗水7亿吨）、2万口页岩气井（耗水3亿吨）一年所需的水资源总量，意义十分重大。

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