當(dāng)前，我國(guó)煤炭產(chǎn)量已由建國(guó)初的年產(chǎn)幾千萬噸發(fā)展到40億噸，接近全世界產(chǎn)量的40%~50%。“我國(guó)采煤量是世界第一，采煤技術(shù)也處于世界先進(jìn)水平，但煤炭開采環(huán)境保護(hù)還是個(gè)很大的問題�！苯�，中國(guó)工程院院士錢鳴高在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)直言。
作為我國(guó)礦山壓力與巖層控制學(xué)科的主要奠基人之一，錢鳴高提出的巖塊結(jié)構(gòu)力學(xué)模型讓中國(guó)采礦理論提升到國(guó)際先進(jìn)水平。新世紀(jì)以來，目睹煤炭開采帶來的環(huán)境問題，他又提出要研究綠色采礦、科學(xué)采礦和資源經(jīng)濟(jì)，讓煤炭工業(yè)健康發(fā)展。
如今，87歲的錢鳴高仍然心系于此。他呼吁，我國(guó)應(yīng)建立與全球第一的采煤產(chǎn)量相匹配的“一套完整的采煤學(xué)體系”，讓采礦工程專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生具有駕馭技術(shù)、環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)規(guī)律的能力，成為具有全局視野的人才。
礦山壓力 前進(jìn)動(dòng)力
1950年春，東北工學(xué)院到上海招生時(shí)，錢鳴高原本報(bào)考了該校機(jī)械系。但開學(xué)前，學(xué)校組織南方新生參觀撫順煤都。被眼前景象震撼的錢鳴高返校后，得知國(guó)家急需采煤工程專業(yè)人才，便改到采礦系學(xué)習(xí)，由此開始了與煤炭打交道的一生。
畢業(yè)后，錢鳴高被分配到北京八大學(xué)院之一的礦業(yè)學(xué)院讀研究生，他珍惜學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，經(jīng)常帶病下礦井，超負(fù)荷工作。之后，錢鳴高留校任教，他把目光轉(zhuǎn)向影響煤礦安全生產(chǎn)的礦山壓力問題。由于煤炭是從地層中獲取資源，采礦必然破壞地層原來巖體的應(yīng)力場(chǎng)平衡，這會(huì)導(dǎo)致工作空間難以維護(hù)，而滲流場(chǎng)的改變也會(huì)導(dǎo)致瓦斯涌出和爆炸以及地下水系的變化。
“出煤的同時(shí)，保證安全是第一位的。”錢鳴高一直思考如何破解礦山壓力難題。他認(rèn)為巖層經(jīng)過采動(dòng)破斷為巖塊，而巖塊由于互相擠壓可能形成巖結(jié)構(gòu)，由此提出了采場(chǎng)上覆巖層破斷后重新組合成的“砌體梁”結(jié)構(gòu)力學(xué)模型和穩(wěn)定條件。
這個(gè)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型很快得到了檢驗(yàn)。1978年，大屯孔莊煤礦因需要，希望先采下層煤，后采上層煤。經(jīng)過實(shí)地勘察上下相距20米的煤層后，錢鳴高認(rèn)為根據(jù)巖層塊體運(yùn)動(dòng)形成“砌體梁”式排列，上行開采是可行的。隨后的開采試驗(yàn)結(jié)果符合他的預(yù)期。其間，測(cè)定的塊體運(yùn)動(dòng)的全部信息也證實(shí)了他提出的模型的可靠性。
1982年，錢鳴高到英國(guó)紐卡斯?fàn)枀⒓訋r層力學(xué)國(guó)際會(huì)議，他作的關(guān)于“采場(chǎng)上覆巖層活動(dòng)規(guī)律”的報(bào)告獲得國(guó)際學(xué)術(shù)界認(rèn)可，一些國(guó)際學(xué)者將他的模型稱為“鳴高模型”，這也把中國(guó)的礦壓研究提升到國(guó)際先進(jìn)水平。
科學(xué)開采 協(xié)同發(fā)
展
但煤炭在為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出重大貢獻(xiàn)的同時(shí)也受到社會(huì)的詬病。因?yàn)槊禾看笠?guī)模開采利用超過了環(huán)境容量，對(duì)水資源、土地以及區(qū)域環(huán)境帶來嚴(yán)重影響。
“這些與采動(dòng)后的巖層運(yùn)動(dòng)，尤其是裂隙場(chǎng)的形成密切相關(guān)�！卞X鳴高說。由此，他和團(tuán)隊(duì)提出了采動(dòng)巖體力學(xué)的概念和以控制關(guān)鍵層為基礎(chǔ)的煤礦“綠色開采技術(shù)”，包括煤與瓦斯共采、保水開采、控制地表沉陷、矸石減排等，尤其是各種充填開采技術(shù)在煤炭系統(tǒng)得到大力發(fā)展。
這一由中國(guó)學(xué)者率先提出的綠色開采概念，在國(guó)內(nèi)外引起了很大反響。印度學(xué)者、國(guó)際采礦專家A. K. Ghose評(píng)論稱：“綠色開采不僅僅是一個(gè)新的術(shù)語，同時(shí)還試圖為煤礦開采及其對(duì)環(huán)境的多種影響的整體認(rèn)識(shí)引入一個(gè)統(tǒng)一概念。”
同時(shí)，為了把煤炭開采從高危行業(yè)中消除，以及解決煤炭開采利用的負(fù)面環(huán)境問題，錢鳴高在許多場(chǎng)合反復(fù)強(qiáng)調(diào)，“科學(xué)采礦”的理念應(yīng)該得到發(fā)展，他主張“珍惜資源、發(fā)展機(jī)械化和自動(dòng)化、保護(hù)環(huán)境和保證工人安全”的多方面協(xié)同發(fā)展�？茖W(xué)采礦理念在行業(yè)內(nèi)同樣引起強(qiáng)烈反響。
“當(dāng)前，其他可替代的能源尚未形成規(guī)模，煤炭至今甚至在相當(dāng)時(shí)間內(nèi)仍然是主體能源。煤炭行業(yè)必須在環(huán)境容量?jī)?nèi)科學(xué)消費(fèi)。”錢鳴高說，“這是煤炭科技‘由大變強(qiáng)’的必由之路，也是煤炭學(xué)科的發(fā)展方向�！�
煤炭轉(zhuǎn)型 關(guān)鍵在人
為滿足國(guó)家需要，從2000年至2014年，我國(guó)煤炭年產(chǎn)量從10億噸增加到近40億噸，在短短15年內(nèi)翻了兩番，形成了煤炭行業(yè)經(jīng)濟(jì)的“黃金十年”。隨著低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和去煤化呼聲的日益高漲，錢鳴高說，是時(shí)候深刻反思煤炭發(fā)展“黃金十年”帶來的一系列問題了。
資源型城市的轉(zhuǎn)型是其中一大難題。由于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的不平衡，這類城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展更像“坐過山車”。以2015年全國(guó)城市人均GDP為例，資源充沛的鄂爾多斯、克拉瑪依、東營(yíng)等地高居榜單前三位，人均收入遠(yuǎn)超北京、上海等一線城市;而資源耗盡的城市如鶴崗、雙鴨山等排名墊底。
“依靠資源開發(fā)形成的城市，一旦資源枯竭，便陷入困境，形成‘資源陷阱’�！卞X鳴高認(rèn)為，這與我國(guó)對(duì)資源經(jīng)濟(jì)研究不夠有很大關(guān)系。
資源省市的轉(zhuǎn)型關(guān)鍵是人才和資金。在錢鳴高看來，煤炭行業(yè)之所以陷入今天的被動(dòng)局面，跟人才嚴(yán)重不足有關(guān)。當(dāng)前煤炭行業(yè)需要的是既懂煤炭開采和利用，又懂科技、經(jīng)濟(jì)、管理和法律等知識(shí)的綜合型人才。
“我國(guó)地質(zhì)條件多樣，在復(fù)雜生產(chǎn)的同時(shí)，應(yīng)該按照上世紀(jì)北京礦業(yè)學(xué)院原院長(zhǎng)吳子牧要求的那樣，形成我們?cè)谶@一領(lǐng)域的學(xué)派和體系，對(duì)國(guó)際科技造成影響力。這也是轉(zhuǎn)變?yōu)槊禾繌?qiáng)國(guó)必須進(jìn)行的工作。”他說。
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