千里西江,发端于云贵高原,悠悠东去直通粤港澳,一直都是中国西南地区重要的出海通道之一。西江干流河道总长2074.8公里,流域面积35万多平方公里,占珠江全流域的78%,径流总量则占全流域72%。西江流域内有34个地级市、4个省会城市、200个县区、1000多个城镇、34个少数民族。基本途径广西70%县市,并造就了广西独特的喀斯特地形地貌,辖区范围内石灰石矿产丰富。由于西江运输条件的便利及石灰石矿产丰富,沿河修建较多的水泥厂。华润水泥西江流域附近就拥有多个石灰石矿山,如:武宣、贵港、平南、南宁、红水河、封开、肇庆等,占据华润水泥半壁江山。
辖区内西江沿岸一带的石灰石开采、建筑工程施工等不断出现地下突涌水、透水,并造成次生地质灾害频发,危及周边百姓生命及财产安全、影响企业正常生产,华润水泥也是也是其中之一,其中平南水泥矿山受及影响最具代表性。平南公司是华润水泥产能第二大的生产基地,拥有5条5000t/d的熟料生产线,年消耗石灰石1200万吨。该基地石灰石矿山为凹陷开采,面积5414亩,矿区三面环水,南面为浔江,东面为秦川河,北面为无名河,其中浔江属珠江流域上游主干流,流量为1.4万立方米/秒;秦川河常年流水,流量为10立方米/秒。岩溶地质强发育、地下水管道复杂。
随着近几年来矿区地面凹陷开采的深度越来越大,矿坑涌水不断增加,不仅增大了企业的生产成本,自2009年至2015年数据统计: 因矿山抽排水所产生的投资费用由384万元/年增加至1427万元/年,明显呈逐年大幅增涨趋势。
连续疏干抽排地下水使矿坑周围地下水位下降,村民水井水量减少,农田缺水,矿山采坑东面、北东面的村庄出现大量的岩溶地面塌陷,造成多个鱼塘干涸、田地破坏,严重影响了周边生态环境。特别是给矿山下一台段矿权正常办理造成严重制约。平南公司曾多次尝试各种解决办法,但均收效甚微(2006年和2009分别平南水泥邀请广西区内知名水文地质单位在矿区内选择部分涌水点进行注浆治理,治理效果较差,未能完成用水点封堵),这一问题是否能够得到解决,已成为事关平南公司生死存亡的大事。
石灰石矿山尤其是喀斯特地质条件下的地下涌水是一个世界级难题,当时没有成功的经验可以借鉴。对此,华润水泥迎难而上,由控股运营管理部牵头,西南大区(当时广西大区)、平南水泥相关人员参与,成立了“平南水泥矿山治水工作小组”。2013年11月28日华润水泥控股运营部首次组织“平南公司石灰石矿山采坑地下水渗漏防治工作研讨会”,本人有幸成为治理工作启动组成员。此次研讨会议确定该项目的初步思路:从降低石灰石生产成本,防范地质灾害频发风险,保证矿山资源,认为对一、二期矿山采坑地下水渗漏进行合理的防治处理是非常必要的。国内无同类项目治水成功案例和经验,但是单从技术角度来看,是有相应技术和手段进行地下止水或减缓地下水渗透量的。平南地处属喀什特地貌,地下岩石裂隙非常发育,如未开展勘察无法设定理目标和治理方案无法测算投资,建议先开展勘察和设计工作,根据勘察结论再对治理实施做进一步探讨。
基于上述要求,我开始编制《平南公司石灰石矿山采坑地下水防治前地质与水文勘察方案和招标文件》,由于此类项目无相应案例,遇到问题需查阅大量的资料和翻阅平南水泥2004年至2013年期间所有的水文地质资料,工作量大,且无头绪,而且5400多亩的矿区内寻找小于50cm的岩溶管道,无疑为大海捞针。在公司领导的英明的指导下了,以及多次咨询外部专家和召开专家评审会,每次评审会邀请国内行业顶尖水泥地质专家参与,每次都有新的收获。2014年7月完成了矿山涌水点勘察方案和治理设计的任务书制定,并于2014年11月确定勘察单位并进场勘察。勘察期间多次因为地下岩溶管道、径流带的划分存在多次分歧,研讨会上大家争得面红耳赤,大家出发点都希望这个项目能顺利完成,实现目标。经过多次专家和勘察单位研讨和论证,以及多次物探和钻探多种手段进行勘察,基本圈定来水方向和主要径流带,历经约一年,2015年8月勘察单位提供水文地质勘察报告。
期间2015年上半年就开始启动治水招标文件编制工作,此类工程为地下岩溶工程,针对工程量的设置、治水目标、考核方式也均未有案例进行参考,如何合理控制治水成本,又能达到治理效果。此问题又是一大难题,每碰到一个问题公司领导都孜孜不倦的给我分析思路,同时邀请外部专家进行方案的可行性论证。2015年下半年控股运营部组织进行了治水方案论证及施工招标,在全国范围内邀请治水技术攻关合作伙伴。2015年8月,公司组织相关人员赴山东济南及湖南张家界永顺县治水工地现场考察,了解国内开展在复杂岩溶区域动水水害治理工作的开展情况。经多方评调研和招标,确定山东大学为治理设计和施工单位,并于2015年12月份签订了华润水泥(平南)有限公司河景一二期石灰石矿山采坑治水工程(第一阶段)治水合同。该项目签订合同后即将过年,且需要在明年雨季来临之前要初见成效。山东大学成立了以时任副校长李术才教授(中国共产党第二十届中央委员会候补委员、2019年被评为工程院院士)为首的平南项目实施与咨询小组,由李海燕教授担任现场组长,小组成员包含6位教授、3位副教授、2位讲师。项目实施过程中,全程均有3位以上的教授/讲师常驻现场,有5位博士和硕士研究生在现场开展科学与技术方面的研究工作,团队专业包含:岩土工程、岩溶地质学、地球物理勘探、工程力学、建筑材料、建井工程、有机与无机化学、钻探工程等。
在合作过程中,华润水泥与山东大学共同在矿山现场成立“山东大学华润水泥(平南)治水项目现场实验室”,针对治水过程中的难点和技术问题开展联合攻关研究。经过反复理论、实验、工程实践和反复验证、修改完善,最终确定了“非连续帷幕注浆截流+关键通道探查与封堵+止浆垫控流”综合治理方案。
为确保治水工作取得实效,华润水泥在项目实施过程中积极邀请国内顶尖专家深度参与。尤其是针对影响治水的关键性问题,如管道探查、注浆封堵、爆破震动影响等,经多方联系,邀请了代表了国内最高水平的专家,包括我国岩土与防护工程专家钱七虎院士、防护与爆炸专家周丰峻院士、工程力学专家郑健龙院士、矿山灾害注浆治理专家武强院士、边坡与岩溶专家范秋雁教授等参与进来,为关键问题的解决提供了强大的技术支持。
一次次量的积累促成了质的飞跃,2016年6月17日晨8点20分,通过华润水泥运营部、平南公司与山东大学堵水团队6个月的共同努力,Y01主出水点实现成功封堵(Y01涌水点枯水期涌水量为71200m³/d)。 当面雨季到来时候未出现矿坑被淹的情况。
2017年3月19日,中国岩石力学与工程学会在广西南宁组织召开了“岩溶地区复杂条件下凹陷式开采矿山突涌水治理关键技术”项目成果鉴定会。包括钱七虎、周丰峻、陈政清、郑健龙四位院士在内的鉴定委员会专家一致认为在矿山凹陷式开采涌水探测与治理领域,本研究成果达到了国际领先水平,并建议在同类型项目中大规模推广应用。此次大会中我作为会务筹备人员和项目成员感到无比的自豪,也第一次见到那么多学术大咖们参与我们项目鉴定,心中无比激动。该项目凹陷矿山涌水治理国内无参考案例,2013平南矿山地下水勘察启动,2016年初见成效到2017年成功治理,离不开大家对攻克难题的信心与执着,我们团队体现了水泥人“新四特精神”特质:特别有激情、特别能创新、特别能战斗、特别能奉献。
该项目取得的成功改善了该区域地下水环境,使厂区及周边地面塌陷、道路沉降、房屋开裂、构筑物基础不均匀沉降等次生地质灾害发生频次明显得到抑制,缓解了当地政府与周边村民的关系;矿山涌透水得到有效解决,政府批准深部采矿权资源;政府解禁了对凹陷矿山开采限制,提高了矿山资源综合利用率,使矿区周边生态环境得到有效修复。同时缓解了与周边村民、政府间的关系,维护了华润水泥乃至华润集团是个负责任大企业的良好社会声誉。与华润水泥的使命相贴合:为大众提供优质产品和服务及系统解决方案,推动绿色发展, 引领数字化转型,实现基业长青。
该项目成功后,其整体成果在平南矿山二期治水(2019-2020年)、合浦水泥矿山涌水治理(2020-2022年)中也得到了成功应用,后续两个项目我也有幸参与到其中,两个项目取得了显著的经济效益及社会效益。期间2022年11月我有幸加成为中国预备党员,2022年度被公司评为卓越工程师。
一路走来离不开华润水泥公司、党支部、领导以及专家对我的栽培与教导,离不开同事对我的帮助,我将不忘初心、牢记使命,不断激励我前行。