采煤業(yè)如何更綠色 工程院院士錢(qián)鳴高提出系統(tǒng)思考

工作中的錢(qián)鳴高。 資料圖片

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作為我國(guó)礦山壓力與巖層控制學(xué)科主要奠基人之一，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)教授、中國(guó)工程院院士錢(qián)鳴高關(guān)注人與環(huán)境的關(guān)系，潛心研究煤礦綠色開(kāi)采技術(shù)。他認(rèn)為，煤炭行業(yè)不僅要關(guān)注如何出煤，還要重視環(huán)境容量，在人與自然之間建起生態(tài)平衡機(jī)制。

1950年春天，18歲的錢(qián)鳴高第一次來(lái)到遼寧撫順西露天礦時(shí)，就被眼前的景象震撼了：三層樓高的罐籠、能把數(shù)十噸原煤提上來(lái)的德國(guó)卷?yè)P(yáng)機(jī)……這一切，給生長(zhǎng)在水鄉(xiāng)江蘇無(wú)錫的他，留下了極深印象。

2019年初冬時(shí)節(jié)，在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)的一幢小樓里，88歲高齡，已是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)教授、中國(guó)工程院院士的錢(qián)鳴高聊起那次經(jīng)歷，記憶仍很清晰。

從那時(shí)起，他與煤礦打了幾十年交道。他從事與資源地生態(tài)環(huán)境相關(guān)的“礦山壓力研究”，提出的“鳴高模型”得到國(guó)際學(xué)術(shù)界認(rèn)可;他和團(tuán)隊(duì)提出“綠色開(kāi)采技術(shù)”和“科學(xué)采礦”理念，為減少采礦對(duì)環(huán)境的破壞指出了方向。

把中國(guó)礦壓研究推進(jìn)到國(guó)際先進(jìn)水平

新中國(guó)成立初期，出于能源工業(yè)發(fā)展需要，我國(guó)急需采煤工程方面的專業(yè)人才，當(dāng)時(shí)的東北工學(xué)院號(hào)召學(xué)生在自愿基礎(chǔ)上改報(bào)采礦工程專業(yè)，已經(jīng)考取機(jī)械系的錢(qián)鳴高報(bào)名轉(zhuǎn)入采礦系。

“采礦是一門(mén)艱苦的專業(yè)，當(dāng)時(shí)報(bào)考的人很少。”他回憶道：“初生牛犢不怕虎。那時(shí)候，我既不熟悉采煤，也不知道這門(mén)學(xué)科深淺，只是覺(jué)得越是艱苦的專業(yè)，越有希望做出成績(jī)來(lái)。”

那時(shí)，我國(guó)采礦科學(xué)事業(yè)幾近空白。“沒(méi)有能源，就談不上工業(yè)化。我國(guó)當(dāng)時(shí)能源90%靠煤炭，但是煤炭科學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有跟上。”錢(qián)鳴高說(shuō)。

采煤，也是巖體由穩(wěn)定到破壞的過(guò)程，因此礦山“巖體力學(xué)”大部分表現(xiàn)為巖體破斷后的力學(xué)效應(yīng)。新中國(guó)成立以后，煤炭得到一定程度的開(kāi)發(fā)，但是事關(guān)資源地生態(tài)環(huán)境的“礦山壓力研究”卻遲遲沒(méi)有跟上。1954年，錢(qián)鳴高來(lái)到原北京礦業(yè)學(xué)院攻讀采礦工程專業(yè)研究生。1957年，留校任教的他，科研方向就是礦山壓力及其控制。

采礦學(xué)科實(shí)踐性很強(qiáng)，它要求研究者具備扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，又要不斷深入現(xiàn)場(chǎng)。經(jīng)過(guò)20多年持續(xù)摸索和實(shí)踐驗(yàn)證，錢(qián)鳴高終于提出了采場(chǎng)上覆巖層在受開(kāi)采影響破斷后巖塊互相咬合形成的結(jié)構(gòu)模式，即“砌體梁”力學(xué)模型，使得工作面各種來(lái)壓現(xiàn)象和支護(hù)原理得到了合理、充分的解釋，并在實(shí)踐中得到了驗(yàn)證。

1982年，在英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)舉辦的國(guó)際巖層力學(xué)討論會(huì)上，錢(qián)鳴高的成果進(jìn)一步得到了國(guó)際學(xué)術(shù)界的高度認(rèn)可，有學(xué)者稱之為“鳴高模型”，由此把中國(guó)礦壓研究推進(jìn)到國(guó)際先進(jìn)水平。該模型還獲得了國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)。

為減少采礦對(duì)環(huán)境的破壞指出了方向

作為我國(guó)礦山壓力與巖層控制學(xué)科主要奠基人之一，錢(qián)鳴高通過(guò)研究巖層破斷后的力學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)礦山壓力和巖層移動(dòng)的影響，延伸到“綠色開(kāi)采技術(shù)”和“科學(xué)采礦”理念。

“過(guò)去采礦的教育僅僅講授如何出煤，主要講系統(tǒng)和工藝，對(duì)保護(hù)環(huán)境、環(huán)境容量與行業(yè)的經(jīng)濟(jì)規(guī)律都沒(méi)有介紹，因此不是完整的‘采煤學(xué)’。”錢(qián)鳴高認(rèn)為。

關(guān)注到煤炭開(kāi)采活動(dòng)對(duì)開(kāi)采地生態(tài)環(huán)境的破壞，錢(qián)鳴高帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)提出了以控制“關(guān)鍵層”為基礎(chǔ)的煤礦綠色開(kāi)采技術(shù)：包括煤與瓦斯共采、保水開(kāi)采、控制地表沉陷、矸石減排等，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

為解決煤炭開(kāi)采和利用的負(fù)外部性問(wèn)題，錢(qián)鳴高還提出以珍惜資源、發(fā)展機(jī)械化和自動(dòng)化、保護(hù)環(huán)境和保證工人安全為主要內(nèi)容的“科學(xué)采礦”理念?？茖W(xué)采礦意味著環(huán)境容量和安全保障，該理念一經(jīng)提出，就在行業(yè)內(nèi)引起了強(qiáng)烈反響。一些煤礦大力發(fā)展充填技術(shù)和復(fù)墾技術(shù)，有的學(xué)者還制定了科學(xué)產(chǎn)能以及煤礦開(kāi)采科學(xué)性的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，為各種條件下的科學(xué)采礦指出了方向，這一理念實(shí)際上也為煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色行業(yè)指出了方向。

“以前，煤炭行業(yè)從業(yè)者關(guān)注更多的是如何出煤，采煤方法事實(shí)上只體現(xiàn)在具體的采煤技術(shù)和工藝上，忽視了生產(chǎn)與自然的關(guān)系。”錢(qián)鳴高說(shuō)。

對(duì)煤炭行業(yè)綠色發(fā)展提出系統(tǒng)思考

近年來(lái)，污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)深入推進(jìn)，對(duì)煤炭行業(yè)提出了高質(zhì)量發(fā)展的新要求。同時(shí)，煤炭作為我國(guó)主體能源的地位仍未改變。在“去煤化”呼聲涌起的背景下，煤炭革命的路究竟該怎樣走?對(duì)此，錢(qián)鳴高也有深入思考。

“煤礦開(kāi)采是人類獲取自然資源的手段，但與其他行業(yè)相比，煤炭行業(yè)建設(shè)周期長(zhǎng)、退出機(jī)制不完善、對(duì)環(huán)境負(fù)面影響較大。”錢(qián)鳴高說(shuō)，另一方面，在“獲取—使用—回歸”循環(huán)中，由于處理燃燒廢棄物的利潤(rùn)有限，所以“回歸”環(huán)節(jié)沒(méi)有得到重視，“如果在‘回歸’過(guò)程中超出了環(huán)境容量，且處理無(wú)序，不僅危害自然，對(duì)人類自身的傷害更大”。

在錢(qián)鳴高看來(lái)，人類使用的萬(wàn)物來(lái)自于自然，經(jīng)過(guò)使用后又回歸自然，因此“獲取—使用—回歸”的循環(huán)對(duì)人與自然的關(guān)系至關(guān)重要，“我們往往對(duì)‘使用’特別感興趣，因?yàn)樗苯优c自身利益有關(guān)，而‘獲取’‘回歸’與我們賴以生存的環(huán)境有關(guān)，但是，目前環(huán)境價(jià)值在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中又難以用價(jià)格來(lái)衡量”。

經(jīng)過(guò)多年探索，錢(qián)鳴高形成了關(guān)于煤炭行業(yè)綠色發(fā)展問(wèn)題的系統(tǒng)思考，他也曾在多個(gè)場(chǎng)合呼吁，在環(huán)境容量?jī)?nèi)開(kāi)發(fā)和利用煤炭資源，在人類和自然之間建立起復(fù)合的生態(tài)平衡機(jī)制。

錢(qián)鳴高強(qiáng)調(diào)，“煤炭行業(yè)必須實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，研究煤炭的經(jīng)濟(jì)規(guī)律，嚴(yán)格管理，盡量減少負(fù)外部性，研究和完善煤炭開(kāi)采和利用與環(huán)境相協(xié)調(diào)的科學(xué)技術(shù)。這樣，煤炭行業(yè)不僅能為社會(huì)做出巨大貢獻(xiàn)，而且會(huì)成為被社會(huì)尊重的行業(yè)，這是值得煤炭科技、經(jīng)濟(jì)和管理工作者思考的問(wèn)題!”