采煤業(yè)如何更綠色

作為我國礦山壓力與巖層控制學(xué)科主要奠基人之一，中國礦業(yè)大學(xué)(北京)教授、中國工程院院士錢鳴高關(guān)注人與環(huán)境的關(guān)系，潛心研究煤礦綠色開采技術(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歲的錢鳴高第一次來到遼寧撫順西露天礦時，就被眼前的景象震撼了：三層樓高的罐籠、能把數(shù)十噸原煤提上來的德國卷揚(yáng)機(jī)……這一切，給生長在水鄉(xiāng)江蘇無錫的他，留下了極深印象。

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

從那時起，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”得到國際學(xué)術(shù)界認(rèn)可;他和團(tuán)隊(duì)提出“綠色開采技術(shù)”和“科學(xué)采礦”理念，為減少采礦對環(huán)境的破壞指出了方向。

把中國礦壓研究推進(jìn)到國際先進(jìn)水平

新中國成立初期，出于能源工業(yè)發(fā)展需要，我國急需采煤工程方面的專業(yè)人才，當(dāng)時的東北工學(xué)院號召學(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)械系的錢鳴高報(bào)名轉(zhuǎn)入采礦系。

“采礦是一門艱苦的專業(yè)，當(dāng)時報(bào)考的人很少。”他回憶道：“初生牛犢不怕虎。那時候，我既不熟悉采煤，也不知道這門學(xué)科深淺，只是覺得越是艱苦的專業(yè)，越有希望做出成績來。”

那時，我國采礦科學(xué)事業(yè)幾近空白。“沒有能源，就談不上工業(yè)化。我國當(dāng)時能源90%靠煤炭，但是煤炭科學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有跟上。”錢鳴高說。

采煤，也是巖體由穩(wěn)定到破壞的過程，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)。新中國成立以后，煤炭得到一定程度的開發(fā)，但是事關(guān)資源地生態(tài)環(huán)境的“礦山壓力研究”卻遲遲沒有跟上。1954年，錢鳴高來到原北京礦業(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，又要不斷深入現(xiàn)場。經(jīng)過20多年持續(xù)摸索和實(shí)踐驗(yàn)證，錢鳴高終于提出了采場上覆巖層在受開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，在英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)舉辦的國際巖層力學(xué)討論會上，錢鳴高的成果進(jìn)一步得到了國際學(xué)術(shù)界的高度認(rèn)可，有學(xué)者稱之為“鳴高模型”，由此把中國礦壓研究推進(jìn)到國際先進(jìn)水平。該模型還獲得了國家自然科學(xué)獎。

為減少采礦對環(huán)境的破壞指出了方向

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

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

關(guān)注到煤炭開采活動對開采地生態(tài)環(huán)境的破壞，錢鳴高帶領(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，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

為解決煤炭開采和利用的負(fù)外部性問題，錢鳴高還提出以珍惜資源、發(fā)展機(jī)械化和自動化、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)能以及煤礦開采科學(xué)性的評分標(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。”錢鳴高說。

對煤炭行業(yè)綠色發(fā)展提出系統(tǒng)思考

近年來，污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)深入推進(jìn)，對煤炭行業(yè)提出了高質(zhì)量發(fā)展的新要求。同時，煤炭作為我國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?對此，錢鳴高也有深入思考。

“煤礦開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、退出機(jī)制不完善、對環(huán)境負(fù)面影響較大。”錢鳴高說，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有限，所以“回歸”環(huán)節(jié)沒有得到重視，“如果在‘回歸’過程中超出了環(huán)境容量，且處理無序，不僅危害自然，對人類自身的傷害更大”。

在錢鳴高看來，人類使用的萬物來自于自然，經(jīng)過使用后又回歸自然，因此“獲取—使用—回歸”的循環(huán)對人與自然的關(guān)系至關(guān)重要，“我們往往對‘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)境價值在市場經(jīng)濟(jì)中又難以用價格來衡量”。

經(jīng)過多年探索，錢鳴高形成了關(guān)于煤炭行業(yè)綠色發(fā)展問題的系統(tǒng)思考，他也曾在多個場合呼吁，在環(huán)境容量內(nèi)開發(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)不僅能為社會做出巨大貢獻(xiàn)，而且會成為被社會尊重的行業(yè)，這是值得煤炭科技、經(jīng)濟(jì)和管理工作者思考的問題!”