上天不易，入地更难。

    我国煤炭资源分布不均，地质条件复杂，煤矿中的坚硬顶板、冲击地压、低渗透性煤层瓦斯抽采、煤与瓦斯突出等一直是制约矿井安全高效生产的技术难题。这涉及一个共性的核心问题——煤岩体结构改造，即在煤岩体中人工增加裂缝，弱化其强度、改善其渗透性等。与传统方法不同，中国矿业大学黄炳香教授独辟蹊径，开拓了新的研究方向——煤岩体水力致裂。他研制了煤炭行业唯一的大尺寸真三轴水力致裂实验系统，多年攻关研究形成了煤岩体水力致裂的理论与工艺技术体系，成功应用于山西、内蒙古、陕西、河南等省（自治区）数个矿区的30多个煤矿。他还对煤层气地面井水力致裂增产，页岩气、可燃冰开采技术难题开展了相关研究。在前人基础上，他提出了煤与煤系伴生资源共采与矿井闭坑的理论与技术框架，关注采前和采后的科学采矿问题，实现采前、采中和采后的“矿井全生命周期的科学采矿”，为矿山行业可持续发展提供了新的思路。

    独辟水力致裂方向

    1978年，黄炳香出生于一个贫苦家庭，从小就学习刻苦，1997年高考时，机缘巧合进入西北地区唯一一家矿业类院校的西安科技大学采矿工程专业读书。2001年，黄炳香因为各方面表现突出，成为本专业唯一一名被免试推荐的研究生。2004年，黄炳香又以优秀的成绩硕士毕业，并来到了中国矿业大学采矿工程系任教。

    万事开头难。水力致裂在中国矿业大学是一个新的研究方向，在学院的殷切期望和大力支持下，黄炳香成立了水力致裂课题组，开始研究煤岩体水力致裂理论及其在煤矿的各方面应用。他亲力亲为，日夜奋战，广泛查阅最新资料，进行大量基础实验和数据分析。对于实验的每一个小细节，都要做到国际规范化水准，即便对于看似失败的实验，也反复琢磨，常常从中发现新的规律。晚上十点多，学生晚归时常常看到他仍然静静地在办公室聚精会神地推敲论文。

    皇天不负有心人。黄炳香自行研制了大尺寸真三轴水力致裂实验系统，具备流压致裂、渗流、驱赶瓦斯、水力割缝（70MPa）等一体化功能；系统研究了煤岩体水力致裂的机理与裂缝扩展规律，揭示了采动煤岩体水力致裂弱化的时空关系，提出了较为系统的煤岩体水力致裂控制方法；提出并研究了煤层水力致裂（注水）的驱赶瓦斯理论、深孔水力致裂驱赶瓦斯浅孔抽采的增透与消突方法、基于水力致裂驱赶的煤层强度弱化、增透、消突、减尘等的一体化方法。

    研以致用服务煤矿

    一种新技术的开发，从实验室迈向工业化，转化为生产力，要经历一个漫长的攀登过程，水力致裂技术也不例外，很多煤矿不愿去承担风险，这使得黄炳香有了技术，却苦于没有用武之地。

    然而，黄炳香坚定地认为自己的研究课题、思路和方法可行，一定能做出实用成果。他跑遍了徐州周边的煤矿企业，终于说服神火集团的一个煤矿试用水力致裂技术。黄炳香带领研究生在现场跟班，一呆就是几十天，获得了很有价值的现场资料。

    随后，神华神东集团的一个煤矿因综采工作面端头坚硬顶板问题找到黄炳香，在仅有5万元材料费的情况下，试验取得满意效果，神东公司的领导下井考察效果后，将神东公司中有类似问题的6个煤矿统一交由黄炳香进行解决。只要想到能够帮助煤矿解决安全生产问题，黄炳香就劲头十足，忙得不亦乐乎。

    山西大同矿区具有全国典型的坚硬顶板，坚硬顶板瞬间垮落可造成采煤工作面大范围冒顶并形成飓风，挤出采空区瓦斯导致瓦斯爆炸等次生灾害。该问题长期制约大同矿区的安全生产，此前同煤尝试引进了波兰专家的水力致裂技术和装备，也未能试验成功。在现场专家的一片质疑中，黄炳香接下了这个难题。他自己研发了成套的技术与装备，开始坚硬顶板水力致裂试验。施工期间正值春节，黄炳香坚守项目一线，经过充足的准备，试验取得圆满成功，一次性成功致裂开大同矿区这个全国最典型的坚硬顶板，取得突破性的进展。

    同煤集团领导都赞扬这次成功试验意义重大，同煤集团总工程师于斌说：“矿大黄炳香的技术为我们同煤集团实实在在解决了现场技术难题。”

    随着水力致裂的成功应用，越来越多的煤矿开始主动找中国矿业大学寻求水力致裂的技术支持，哪怕是很小的煤矿现场问题，黄炳香都认真去解决，他的煤岩体水力致裂技术得到了大家的一致认可，逐渐地形成了“理论—技术—装备—技术服务”的发展模式。目前，黄炳香的研究成果已在大同煤矿集团、神东集团、华北油田煤层气公司等全国大型集团公司的31个矿井和2个煤层气田推广应用，在解决现场技术难题中已取得显著实效。

    科技成果领跑国际

    科学需要忘我的献身精神和严谨的治学态度。而黄炳香正是凭着献身科学的精神，在水力致裂的研究方向上渐行渐深。

    他发明了一种基于压裂实现卸荷、应力阻断与让压的强地压巷道压裂应力转移方法。这项技术成功解决了大同塔山、同忻等煤矿坚硬顶板临空巷道冲击地压与大变形等技术难题，技术效果更是得到了现场的充分验证。相关专家鉴定，煤层坚硬顶板水力致裂控制理论与技术达到国际领先水平。黄炳香作为第一完成人获得了国家安全生产监督管理总局颁发的安全生产科技成果奖一等奖。

    对于坚硬顶煤的冒放性控制这个技术难题，黄炳香提出基于顶煤水力致裂弱化与老顶（定向）水力致裂诱导矿压破煤，形成了顶煤顶板水力致裂控制顶煤冒放性的方法。该技术已在榆林柳巷煤矿等多个煤矿应用，尤其在不适宜爆破的高瓦斯矿井具有显著的技术经济效益。相关院士、专家鉴定，坚硬特厚煤层综放开采顶煤水力致裂控制理论与技术达到国际领先水平。他作为第一完成人获得了中国煤炭工业协会颁发的中国煤炭工业科学技术一等奖。

    黄炳香主持的多项国家自然科学基金项目，教育部新世纪优秀人才、江苏省六大人才高峰等项目受到同行的认可和好评，发表论文50余篇（SCI、EI检索37篇），出版《煤岩体水力致裂理论及其应用》等专著2部，获发明专利11项等。

    黄炳香学术思想活跃、治学态度严谨求实，获得了国家优秀青年科学基金（2015）、江苏省“六大人才高峰”A类（2014）、教育部新世纪优秀人才支持计划（2012）、孙越崎青年科技奖（2012）、江苏省“333人才培养工程”中青年科学技术带头人（2013）、江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师（2012）、江苏省优秀博士学位论文（2010）等荣誉与奖项。

    与此同时，黄炳香31岁便被破格评为副教授，33岁被评为博导，35岁破格晋升为教授，是中国矿业大学优秀创新团队首席专家、中国矿业大学学术骨干。

    心系煤矿思索矿业

    传统煤矿仅开采煤炭资源，对煤系伴生的其他资源考虑较少或没有考虑。2013年全国煤炭行业出现产能过剩、价格断崖式下跌，行业效益整体下滑。同时，我国东部大量井工煤矿的煤炭资源枯竭，处境艰难。而煤系伴生资源种类多且储量丰富，利用现有煤矿开采系统开采伴生资源成本低，因此他提出可以尝试转变思路，由传统的仅开采煤炭，转变为煤与煤系伴生资源共采，提出了“煤与煤系伴生资源共采的理念”。使产品多样化，突破单一行业的限制，实现企业的最佳经济与社会效益。

    他阐明了“煤与煤系伴生资源共采的理论与技术框架”。按开采方式对煤系伴生资源进行了分类，分析了其赋存特征、分布及储量概况。探讨了煤系伴生多资源共采的资源所有权统一与共探方法，技术经济评价方法与资源共采规划、协调开采方法，围岩活动与多场演化规律，污染元素迁移规律等理论问题。

    面对煤炭行业形势不景气、资源枯竭与产能落后的矿井的淘汰，关闭矿井的数量正在逐年增加。仅1990—2013年期间，中国煤矿由8万多处减少到1.2万处。大量闭坑矿井带来的安全与环境问题日益突出，且闭坑矿井的大量地下空间和资源可进行有条件的再利用。他在分析闭坑矿井的数量、特征以及地下空间特点的基础上，提出了矿井闭坑的工程背景、科学问题、关键技术、实践等基本问题框架。探讨了闭坑矿井的评价标准和责任体系、采空区覆岩长期沉陷规律、采空区水、气与污染物质的多场耦合与迁移规律、地下空间长期稳定性评价标准、地下空间利用方法等理论问题。

    虽然科学采矿已经为行业所共识，但以往主要关注开采中的相关问题，对采前的伴生资源规划共采与采后的矿井闭坑很少关注。在钱鸣高院士等提出的科学采矿理念基础上，他提出了煤与煤系伴生资源共采与矿井闭坑的理论与技术框架，关注采前和采后的科学采矿问题，实现采前、采中和采后的“矿井全生命周期的科学采矿”。这些新理念都是在国家对能源结构的宏观调控以及重视生态环保的大背景下提出来的，政府与煤矿企业携手转变开采理念，积极探索煤系伴生资源的综合勘探与共采实践，提高资源利用率，推动煤炭产业结构调整，为矿山行业可持续发展提供新的思路，符合国家的战略发展方向，引领行业积极转型，具有重要的意义。

    如今，作为一名国家重点学科的年轻教授，黄炳香正以更加饱满的热情、科学严谨的治学态度，向压裂理论与技术的不同分支方向迈进，向一道道压裂解决煤炭及煤系伴生资源安全高效开采的工程难题发起挑战，为祖国的采矿事业奉献自己的力量。