近日,山東大學巖土與地下工程研究院常務(wù)副院長林春金教授又去了一趟2000公里之外的廣西。在廣西華潤水泥(合浦)濱海巖溶礦山水害治理科研現(xiàn)場基地,華潤水泥(合浦)有限公司為感謝林春金所在的山東大學巖土團隊豎起了一座碑,上書:山大英才謀良策,新材妙術(shù)顯真章。
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合浦治水豐碑
這不是第一座碑。在這之前,為感謝該團隊解決的工程難題,當?shù)匾呀?jīng)豎起了兩座碑。它們是產(chǎn)學研合作的見證,也是山東大學巖土團隊科研硬實力的象征。
在與地下水患的鏖戰(zhàn)中,該團隊手握科技利器打造了一個令人驚嘆的“堵水神話”。
三天涌水可填滿一個“大明湖”
“礦坑成了湖,家也不敢住……”時至今日,華潤水泥(平南)有限公司時任副總經(jīng)理顧文峰還記得2015年發(fā)生的那一幕。那一年,位于廣西貴港市的華潤水泥平南礦山遭遇涌水事故。
所謂礦山涌水,是指礦山開采過程中涌出的地下水,像脫韁的野馬帶著極強的破壞力,順著礦洞裂縫噴涌而出。林春金說:單是一個巖溶涌水點,每天就涌出9萬方地下水,這相當于1.3個趵突泉24小時不停噴涌的巨大水量。而更讓人絕望的是,涌水總量達到每天36萬立方,這意味著只需短短3天,這些水就能灌滿整個大明湖。
“國家需要的地方就是戰(zhàn)場!”作為山東大學巖土團隊負責人,李術(shù)才教授帶領(lǐng)團隊急赴廣西,他們面對著錯綜復雜的巖溶通道。
勘測現(xiàn)場環(huán)境困難重重,高溫、暴雨交替。面對困境,李術(shù)才在現(xiàn)場成立了臨時黨支部,每周開展技術(shù)分析會、政治學習會和現(xiàn)場安全會,此舉讓年輕人意識到自己肩負的擔子。
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李術(shù)才教授在項目現(xiàn)場
平南礦山屬于巖溶地區(qū),喀斯特地貌是其典型特征。這意味著傳統(tǒng)探測技術(shù)對其束手無策。“巖溶管道像迷宮一樣錯綜復雜。”山東大學巖土團隊成員、工程現(xiàn)場負責人李海燕教授說。
他們選擇了“給大地做體檢”的探測方法。該團隊成員孫懷鳳教授表示:該方法如同“給大地做CT”,通過發(fā)射電磁波、聲波等信號,分析它們在地下傳播時的反應,精準定位地下暗河和溶洞。
此后,他們運用“給礦坑織起防水屏障”的帷幕施工技術(shù)成功實現(xiàn)水害治理。其技術(shù)本質(zhì)是巖溶通道靶向注漿封堵技術(shù),漿液在巖溶裂隙網(wǎng)絡(luò)中擴散、交織并最終凝固,最終形成一道連續(xù)、隔水性能優(yōu)異的“地下混凝土墻”,團隊成員楊磊教授解釋道。
半年后,平南礦山涌水量最大的涌水點——Y01涌水點成功封堵,礦山周邊村莊地面塌陷徹底根治。“以前睡覺怕房子塌,現(xiàn)在踏實了!”三河村村民陳德斌的感慨,成為堵水成效最樸實的見證。
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石灰石礦山水害治理效果圖 數(shù)百次試驗打造治水利器
數(shù)百次試驗打造治水利器
還沒等團隊慶祝大功告成,新任務(wù)下來了,這一次更加棘手。
隨著平南礦山開采面積擴大,剩余涌水點的日涌水量激增至12.59萬方,且呈“滿天星”式分布。山東大學巖土團隊成員李召峰教授等人臨危受命發(fā)起“材料攻堅戰(zhàn)”。
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平南一期涌水點圖
對他們來說,挑戰(zhàn)在于無論采用何種注漿材料,當技術(shù)人員將其放入水中后,立即被沖散。如何讓注漿材料“放到哪里立即變硬”,乃至“釘”在水中?
“又失敗了……”在山東大學駐平南礦山治水基地實驗室里,李召峰又一次看著樣品被水流沖散,眉頭緊鎖。這樣的一幕,已經(jīng)重復了數(shù)百次。為了研發(fā)出能“釘”在激流中的材料,該團隊也已在實驗室里連續(xù)奮戰(zhàn)了近百天。
在分析數(shù)百組試驗數(shù)據(jù)時,李召峰和同事們也在思考:是否可在材料里添加抗分散組分?或者調(diào)整漿液黏度?……
一次次失敗,一次次嘗試,一次次變化……當新型材料在模擬激流中穩(wěn)穩(wěn)“釘住”時,李召峰說:這事穩(wěn)了。
他向記者透露:這種新型材料能適配巖溶管道的復雜通道順利注入,即便在湍流中也能抵御沖刷;同時,具備快速膠凝特性,短時內(nèi)就能凝結(jié)固化,牢牢與巖溶裂隙貼合咬合,最終形成隔水屏障,“滿天星”涌水點全部封堵。
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技術(shù)人員正在現(xiàn)場勘察
不過,這不是終極挑戰(zhàn)。
2021年,華潤水泥旗下合浦礦山告急。不同于平南礦山,合浦礦山三面環(huán)海,礦坑變了“�?�”。李召峰再次領(lǐng)命出征。
濱海巖溶水害治理和內(nèi)陸完全不一樣,濱海治水沒有現(xiàn)成經(jīng)驗,必須針對性創(chuàng)新。為此,李召峰帶領(lǐng)團隊反復試驗,研發(fā)出一種像“水下混凝土”一樣的抗分散微膨脹高抗蝕注漿材料——這種材料能在海水通道中牢牢“扎根”,不被水流沖散,還能抵抗海水的侵蝕;同時,該團隊還創(chuàng)新出“動態(tài)調(diào)控注漿法”,根據(jù)潮汐的漲落實時調(diào)整注漿壓力和用量,就像給涌水點“精準打針”,既保證封堵效果,又不浪費材料。
2025年,華潤水泥(合浦)有限公司為山東大學巖土團隊立下了第三塊治水豐碑,碑文中“禹功新續(xù)合浦岸,山大英才謀良策”這兩句,見證了這段風雨同舟的歲月。
如今,山東大學治水版圖不斷向廣西廣東17座礦山擴展。新的華章,正被這群“地下尖兵”繼續(xù)譜寫。