錢鳴高：建設煤炭強國關鍵靠人才

當前，我國煤炭產量已由建國初的年產幾千萬噸發(fā)展到40億噸，接近全世界產量的40%~50%。“我國采煤量是世界第一，采煤技術也處于世界先進水平，但煤炭開采環(huán)境保護還是個很大的問題。”近日，中國工程院院士錢鳴高在接受《中國科學報》采訪時直言。

作為我國礦山壓力與巖層控制學科的主要奠基人之一，錢鳴高提出的巖塊結構力學模型讓中國采礦理論提升到國際先進水平。新世紀以來，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、科學采礦和資源經濟，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，我國應建立與全球第一的采煤產量相匹配的“一套完整的采煤學體系”，讓采礦工程專業(yè)畢業(yè)的學生具有駕馭技術、環(huán)境保護和經濟規(guī)律的能力，成為具有全局視野的人才。

礦山壓力 前進動力

1950年春，東北工學院到上海招生時，錢鳴高原本報考了該校機械系。但開學前，學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，得知國家急需采煤工程專業(yè)人才，便改到采礦系學習，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院之一的礦業(yè)學院讀研究生，他珍惜學習的機會，經常帶病下礦井，超負荷工作。之后，錢鳴高留校任教，他把目光轉向影響煤礦安全生產的礦山壓力問題。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力場平衡，這會導致工作空間難以維護，而滲流場的改變也會導致瓦斯涌出和爆炸以及地下水系的變化。

“出煤的同時，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。他認為巖層經過采動破斷為巖塊，而巖塊由于互相擠壓可能形成巖結構，由此提出了采場上覆巖層破斷后重新組合成的“砌體梁”結構力學模型和穩(wěn)定條件。

這個結構力學模型很快得到了檢驗。1978年，大屯孔莊煤礦因需要，希望先采下層煤，后采上層煤。經過實地勘察上下相距20米的煤層后，錢鳴高認為根據巖層塊體運動形成“砌體梁”式排列，上行開采是可行的。隨后的開采試驗結果符合他的預期。其間，測定的塊體運動的全部信息也證實了他提出的模型的可靠性。

1982年，錢鳴高到英國紐卡斯爾參加巖層力學國際會議，他作的關于“采場上覆巖層活動規(guī)律”的報告獲得國際學術界認可，一些國際學者將他的模型稱為“鳴高模型”，這也把中國的礦壓研究提升到國際先進水平。

科學開采 協同發(fā)展

但煤炭在為國民經濟發(fā)展作出重大貢獻的同時也受到社會的詬病。因為煤炭大規(guī)模開采利用超過了環(huán)境容量，對水資源、土地以及區(qū)域環(huán)境帶來嚴重影響。

“這些與采動后的巖層運動，尤其是裂隙場的形成密切相關。”錢鳴高說。由此，他和團隊提出了采動巖體力學的概念和以控制關鍵層為基礎的煤礦“綠色開采技術”，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在煤炭系統得到大力發(fā)展。

這一由中國學者率先提出的綠色開采概念，在國內外引起了很大反響。印度學者、國際采礦專家A. K. Ghose評論稱：“綠色開采不僅僅是一個新的術語，同時還試圖為煤礦開采及其對環(huán)境的多種影響的整體認識引入一個統一概念。”

同時，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面環(huán)境問題，錢鳴高在許多場合反復強調，“科學采礦”的理念應該得到發(fā)展，他主張“珍惜資源、發(fā)展機械化和自動化、保護環(huán)境和保證工人安全”的多方面協同發(fā)展?？茖W采礦理念在行業(yè)內同樣引起強烈反響。

“當前，其他可替代的能源尚未形成規(guī)模，煤炭至今甚至在相當時間內仍然是主體能源。煤炭行業(yè)必須在環(huán)境容量內科學消費。”錢鳴高說，“這是煤炭科技‘由大變強’的必由之路，也是煤炭學科的發(fā)展方向。”

煤炭轉型 關鍵在人

為滿足國家需要，從2000年至2014年，我國煤炭年產量從10億噸增加到近40億噸，在短短15年內翻了兩番，形成了煤炭行業(yè)經濟的“黃金十年”。隨著低碳經濟的發(fā)展和去煤化呼聲的日益高漲，錢鳴高說，是時候深刻反思煤炭發(fā)展“黃金十年”帶來的一系列問題了。

資源型城市的轉型是其中一大難題。由于經濟結構的不平衡，這類城市的經濟發(fā)展更像“坐過山車”。以2015年全國城市人均GDP為例，資源充沛的鄂爾多斯、克拉瑪依、東營等地高居榜單前三位，人均收入遠超北京、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’。”錢鳴高認為，這與我國對資源經濟研究不夠有很大關系。

資源省市的轉型關鍵是人才和資金。在錢鳴高看來，煤炭行業(yè)之所以陷入今天的被動局面，跟人才嚴重不足有關。當前煤炭行業(yè)需要的是既懂煤炭開采和利用，又懂科技、經濟、管理和法律等知識的綜合型人才。

“我國地質條件多樣，在復雜生產的同時，應該按照上世紀北京礦業(yè)學院原院長吳子牧要求的那樣，形成我們在這一領域的學派和體系，對國際科技造成影響力。這也是轉變?yōu)槊禾繌妵仨氝M行的工作。”他說。