——记中国煤炭科工集团首席科学家、中煤科工开采研究院安全与生态环境研究分院院长张玉军

杨 戈  吴应清  吕腾波

　　在我国广袤的能源版图上，煤炭始终是保障国家能源安全的“压舱石”。但长期以来，“采煤毁水、采矿陷地”的困境，让煤炭开采与生态保护如同一组难解的命题。中煤科工开采研究院有限公司安全与生态环境研究分院院长张玉军，怀揣着“让煤炭开采既安全又绿色”的愿景，在煤海深处深耕二十载，用一项项创新技术破解生态难题。

　　从农村娃到煤矿开采学者，从初入行业的懵懂学子到引领领域发展的学术带头人，张玉军的成长轨迹，始终与我国煤炭工业的绿色转型同频共振。他用脚步丈量矿区的每一寸土地，用智慧搭建起安全开采与生态保护的桥梁，在黑暗的地下世界里，开辟出一条光明之路。

与采矿结缘

　　1978年，张玉军出生在河北张家口怀安县的一个小村庄。那是一个偏居一隅的贫困村落，全村只有几十户人家，“面朝黄土背朝天”是当地人最真实的生活写照。在张玉军的记忆里，童年的日子充满了艰辛，“那时候农村条件差，同龄人大多读到初中就辍学务农，能坚持上学本身就是一种奢侈”。

　　父亲一句朴实的话，成了他求学路上最坚定的动力——“不想再吃老一辈的苦，就好好读书，走出山村去！”这句话像一颗种子，在张玉军心中生根发芽。他从小就展现出对学习的热爱与韧劲，即便在简陋的学习条件下，他的成绩始终名列前茅。

　　初中毕业那年，张玉军站在了人生的第一个十字路口。当时，考上中专就意味着端上了“铁饭碗”，这对于一个农村家庭而言，无疑是很大的诱惑。填报志愿时，他原本已经填好了中专志愿，却在最后一刻，被他的班主任劝阻。班主任看到了张玉军身上的潜力，鼓励他：“你有能力考上高中、考上大学，未来会有更广阔的天地。”

　　知识改变命运！这番话点醒了张玉军，他毅然修改志愿，选择了高中这条路。然而，高考时，一向擅长的数学意外失手，让他与理想院校失之交臂。凭借着“服从调剂”的选项，他被河北理工大学（现华北理工大学）采矿工程专业录取。

　　“当时对采矿工程完全没有概念，甚至不知道这个专业具体是做什么的。”张玉军回忆道。那时他并不知道，采矿工程因为是“艰苦专业”，采取了降分录取的政策，他才得以被录取。这个看似“歪打正着”的选择，却让他与中国煤炭事业从此结下了不解之缘。

　　1998年，张玉军踏入大学校园，彼时煤炭行业正处于低谷，采矿工程专业备受冷落，“以前1个专业招3个班，我们那届只招了1个班”。但随着学习的深入和实习的展开，张玉军逐渐对这个专业产生了感情。“采矿工程是一门实打实的学科，关乎矿工的生命安全，关乎国家的能源供给，有着不可替代的价值。”

　　张玉军深知，要想在这个领域有所建树，就必须打下坚实的基础。这激发出他强烈的好奇心和求知欲。于是，他埋头于书本之间，刻苦钻研专业知识，同时积极参与各种实践活动，将理论与实践紧密结合。

　　大学4年，张玉军都憋着一股劲儿。高考数学失利的阴影，促使他在大学数学上下足了功夫，4年高数成绩全部满分，让授课老师都为之震惊。而专业课程的学习，则让他逐渐走进了采矿这个陌生而又充满挑战的领域。

　　张玉军以优异的成绩完成了学业，并成功考入煤炭科学研究总院攻读硕士学位。在煤科院，他遇到了生命中的第一位导师——康永华研究员。“康老师不仅在学术上给予我悉心的指导，更在科研态度上为我树立了榜样。”张玉军回忆，康老师时常叮嘱他：“做科研不能怕辛苦，必须亲自到现场去，盯紧每一个数据，才能取得真实可靠的结果。”导师的话声声句句敲在张玉军的心坎上，成为他日后科研工作的座右铭。

　　为了获取安徽皖北、淮北矿区水体下开采项目导水裂缝带高度的关键数据，张玉军和师兄跟着施工队伍24小时三班倒。他们住的地方是村民腾出的羊圈，夏天蚊虫叮咬，冬天四面透风，在采煤沉陷区搭起的土坯房子，裂缝比手指头还宽，随时要倒塌似的，让张玉军住得提心吊胆。

　　“那段日子虽然苦，但让我明白了科研不是纸上谈兵，必须扎根现场。”正是在这样的历练中，张玉军养成了“求真务实、扎根一线”的科研态度。更让他难忘的是，临近毕业前3个月，导师突然提出调整论文方向，这对他来说是巨大的挑战。“老师说我基础扎实、善于积累，相信我能完成。”顶着压力，张玉军理清思路、昼夜奋战，不仅按时完成了论文，还开创性地研究了弱固结砂岩溃沙防治与控水开采相关理论，成为该领域早期研究的重要成果。

　　2005年硕士毕业，张玉军顺利留在开采研究院工作，深耕煤矿开采领域。随着工作经验的积累，他逐渐意识到，传统的煤矿开采方式存在着资源浪费、环境污染、安全隐患等诸多弊端。如何实现煤矿的安全、高效、绿色开采，成为他科研工作的重点。

　　古希腊哲学家芝诺曾说过，关于知识，一个人知道的越多，不知道的也就越多。在工作中，张玉军就越发感觉到自己在之前学习的内容是远远不够的。他明白，在这个信息爆炸的时代，知识更新的速度远超过我们的想象。如果不主动学习，不跟上时代的步伐，就很容易被行业淘汰。在博士生导师李凤明的鼓励下，他在职攻读博士学位，为下一步的工作充电。“博士期间，我把研究方向从顶板水拓展到底板水，实现了水害防治领域的全覆盖，为后来的科研工作打下了全面的基础。”

　　“煤矿是一个大熔炉，奋斗者只有经过千锤百炼，脱胎换骨，才能实现更大的人生价值。”从怀安乡村的追梦少年，到开采研究院的科研骨干，张玉军的每一步都走得坚定而扎实。农村生活的艰辛磨砺了他的意志，求学路上的波折让他更懂坚持的意义，导师的言传身教塑造了他的科研品格。这些经历如同涓涓细流，汇聚成他科研路上不竭的动力，指引着他朝着“让煤炭开采更安全、更绿色”的目标不断前行。

创新破解难题

　　煤炭开采，既要“采得出”，更要“采得安全、采得环保”。长期以来，矿井水害、地表沉陷、水资源破坏等问题，一直是制约煤炭行业高质量发展的“卡脖子”难题。“我国煤矿地质条件复杂，水体类型多样，高强度开采下，水害防控与水资源保护面临巨大挑战。”张玉军深知，传统的“疏水降压”模式虽然能保障安全，却会导致地下水位大幅下降，破坏生态环境；而单纯的“保水开采”又可能影响煤炭资源回收率，难以平衡安全、经济与生态三者的关系。

　　带着这样的思考，张玉军在科研一线不断探索，逐渐形成了自己的核心研究方向：围绕矿井水安全防控与水资源保护、特殊采煤与采动损害防治，构建煤矿区低损害绿色开采技术体系。20年来，他带领团队攻克了一个又一个技术难关，用一项项实打实的创新成果，为煤炭行业的绿色转型注入了强劲动力。

　　“控水开采”理念的提出与实践，是张玉军最具代表性的科研成果之一。“传统开采要么‘疏水保安全’，要么‘保水弃资源’，我们要做的是实现‘控水保安全、保水促生态’的协同发展。”张玉军解释道，所谓“控水开采”，就是充分利用覆岩破坏规律和含水层特征，通过控制采动裂缝的导水性，精准调控工作面涌水量，既保证开采安全，又最大限度保护水资源。

　　这一理念看似简单，实则需要攻克一系列技术难题。为了掌握不同矿区的覆岩破坏规律，张玉军带领团队跑遍了全国14大煤炭基地，收集整理了179组厚及特厚煤层导水裂缝带高度实测数据，绘制出我国高强度开采导水裂缝带高度分布特征图。“导水裂缝带就像地下的‘透水通道’，只有摸清它的发育规律，才能精准控制。”

　　在蒙东扎赉诺尔矿区，这里的顶板有六七层弱固结砂岩含水层，突水溃砂风险极高。当地煤矿原本只能采3～4米厚的煤层，资源回收率极低。张玉军团队针对该矿区的地质条件，创新提出“可控疏水+分阶段控制放煤”的控水方案：先采3米厚煤层，观察覆岩破坏和涌水情况，待溃砂溃水风险解除后，再逐步提高开采厚度，依次逐步波及不同含水层，最终实现12米厚煤层的安全开采，资源回收率大幅提升。

　　“我们就像给地下水装了个‘调节阀’，只疏放影响安全的30%水量，保护70%的地下水资源。”张玉军介绍，通过这种方式，该矿区不仅彻底杜绝了突水溃砂灾害，煤炭回收率大幅提高，还保护了周边的地下水资源，实现了安全、经济、生态三重效益。如今，“控水开采”技术已在我国40多个矿区被推广应用，成功破解了不同地质条件下的开采难题，推动我国煤矿控（保）水开采技术迈上新台阶。

　　如果说“控水开采”解决了“水”的问题，那么“主动预裂弱化覆岩技术”则破解了“岩”的制约。传统的采动覆岩控制技术要么降低开采厚度，浪费煤炭资源；要么采用充填开采，效率低下、成本高昂。“我们要找到一种既不影响产能，又能主动控制覆岩破坏的方法。”张玉军带领团队经过多年研究，创新提出“主动预裂弱化覆岩强度，控制采动裂缝发育”的新思路。

　　这项技术的核心原理，是通过水力压裂等手段，将原本坚硬完整的顶板岩层提前压裂，使其强度降低，从而抑制导水裂缝带向上发育。“这就好比给岩层做‘微创手术’，改变其力学特性，从而实现对破坏高度的精准控制。”张玉军用生动的比喻解释这个复杂的技术原理。为了验证这一技术，团队开展了大量数值模拟和物理模拟实验，对比分析了不同弱化层位的覆岩破坏特征，最终确定了最优技术方案。这项技术在国家自然科学基金的支持下，经过4年攻关，已在多个矿区成功验证，能将导水裂缝带高度降低20%以上。

　　在煤矿开采过程中，如何实时监测覆岩和地表的移动变形情况，及时发现并处理安全隐患，是保障矿井安全的重要一环。然而，传统的监测方法往往存在精度低、效率低等问题。张玉军深知，要想提高监测效果，就必须引入先进的科技手段。

　　经过多年研发与实践，张玉军团队成功构建了煤矿区沉陷及保水开采“空天地孔”多参量协同动态监测系统。系统集成了卫星遥感、无人机摄影测量、地面测量及覆岩钻孔监测等多种技术手段，实现了对覆岩和地表移动变形的全方位、全过程动态监测。通过实时传输监测数据至云平台，系统能够自动分析处理数据并生成监测报告，为矿井的安全生产提供了有力支持。

　　在北票采煤沉陷区的实践中，张玉军团队成功应用了这一系统。通过布设上千个地表监测点和几十个覆岩钻孔传感器，系统实时监测了沉陷区的移动变形情况，验证了部分采煤沉陷区地面建设用地的适宜性。这一系统的成功应用，不仅提高了矿井和沉陷区的监测精度，还为采煤沉陷区的综合治理和利用提供了科学依据。

　　科研路上从来没有坦途。“控水开采”技术推广初期，不少煤矿企业心存疑虑：“万一控制不住水，造成突水事故怎么办？”为了打消企业的顾虑，张玉军带领团队一次次深入矿区，现场勘察、制订方案、全程指导。在蒙东矿区，他们驻扎在当地，每天跟进开采进度，及时调整控水参数，最终用零事故、高回收的实际效果赢得了企业的信任。

　　正是这份坚持，让张玉军的科研之路越走越宽。如今，他的研究成果不仅得到了行业认可，更在实践中创造了巨大的社会经济效益，同时保护了宝贵的地下水资源。

传承与开拓

　　在前行的道路上，张玉军始终保持着对科学的敬畏之心和对煤炭事业的热爱之情。他深知，科研工作不是一蹴而就的，而是需要长期地积累和不懈地努力。正是这种坚持不懈的精神，让他在煤矿地质领域取得了丰硕的成果。

　　“科研不是一个人的战斗，而是一个团队的接力。”在张玉军看来，推动行业发展，既要产出高水平成果，更要培养高素质人才。作为中煤科工开采研究院安全与生态环境研究院院长，他始终把团队建设和人才培养放在重要位置，用自己的言传身教，为行业培养一批又一批青年骨干。

　　张玉军的团队是一支年轻而精干的队伍。30名成员聚焦3个核心方向：矿井水安全防控与水资源保护、沉陷区治理与生态修复、煤基固废处置与资源化利用。张玉军描述起他的团队建设思路：“这3个方向看似独立，实则紧密相连，我们将固废材料作为纽带，把矿井水安全防控和沉陷区治理技术串联起来，形成一个完整的技术体系。”

　　为了让团队成员快速成长，张玉军根据每个人的特点制定个性化培养方案：“擅长基础研究的，就让他专注于理论创新；擅长现场实践的，就让他扎根矿区解决实际问题；擅长市场推广的，就让他负责成果转化。”他常对年轻人说：“一个人的发展，既要靠平台，更要靠自己。要给自己制定短期计划和长期目标，一步一个脚印往前走。”

　　在团队管理中，张玉军延续了自己“扎根一线”的作风。无论是野外勘察还是井下监测，他总是带头冲在前面。“有时候去偏远的矿区出差，20多个小时火车加几个小时汽车，没有座位就铺张报纸坐在地上。”团队成员回忆道，“张院长从来不说苦，他常说，搞煤矿科研，不深入现场就没有发言权。”

　　对于研究生培养，张玉军更是倾尽全力。他要求学生“既要读万卷书，也要行万里路”，每个研究生都必须参与现场项目，在实践中积累经验。“我的导师带我第一次下井、第一次测数据，教会了我科研的态度；现在我也要把这种精神传递给我的学生。”张玉军说，他带学生有3个“要求”：一是要踏实，不搞花架子；二是要创新，不墨守成规；三是要担当，有家国情怀。“煤炭行业需要一代代人的坚守，我希望能为行业培养更多既懂技术又有担当的年轻人。”张玉军如是说。

　　前段时间，在一次学术会议上，一位高校青年教师激动地找到张玉军：“张老师，我是读着您的论文成长起来的！”这时张玉军才意识到，自己在煤矿科研这条道路上已经奔跑了20年。二十载深耕煤海，他用智慧破解了一个又一个技术难题，用脚步丈量了一个又一个矿区，用担当培养了一批又一批青年人才。张玉军的科研历程，是我国煤炭行业绿色转型的生动缩影；他的科研精神，是新时代科研工作者的鲜活写照。

　　如今，47岁的张玉军依然保持着当初那份执着和热情。他办公室的灯光常常亮到很晚。在那里，他或是查阅文献，或是规划团队的科研方向，或是思考如何将最新的研究成果转化为实实在在的生产力。在张玉军的身上，我们看到了一代中国煤矿开采学家的成长轨迹——他们既继承了老一辈科学家的严谨求实，又勇于开拓创新；他们既深耕专业领域，又心系国家需求；他们既在实验室里刻苦钻研，更在矿井现场挥洒汗水。

　　在这条守望煤海深处绿色开采的路途上，张玉军和他的团队仍在风雨兼程。因为他们知道，在那深邃的地层之下，不仅蕴藏着宝贵的煤炭资源，其开采与利用更与万千矿工的生命安全和矿区周边的生态环境息息相关。这份沉甸甸的责任，将一直激励着他们在科研的道路上不断攀登新的高峰。

　　“特殊采煤这个领域，在我们这一代绝不能没落，我要推动这个行业继续往前走。”这是张玉军对自己许下的承诺。

专家简介

　　张玉军，研究员、博士生导师，中国煤炭科工集团首席科学家，孙越崎青年科技奖获得者。现任中煤科工开采研究院有限公司安全与生态环境研究分院院长。中国煤炭学会煤矿开采损害技术鉴定委员会委员，中国煤炭学会环境保护专委会委员，中国安全生产协会绿色矿山专业委员会副主任委员，山西省煤炭学会千人智库高级专家。长期致力于矿井水安全防控与水资源保护理论及技术、特殊采煤与岩层控制技术研究。2024年中国知网（CNKI）高被引学者（TOP1%），主持国家自然科学基金面上项目2项，主持和参与国家科技重大专项、“973”计划等项目20余项，煤炭企业合作项目100余项。20余项主要科学成果获省部级科技进步奖，其中一等奖3项、二等奖10项、三等奖11项。授权国内发明专利11项。公开发表科技论文70余篇，其中《科学引文索引》/《工程索引》（SCI/EI）收录30余篇，主编和参与出版专著4部。参与修订了《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》。