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中国工程院院士钱鸣高数十年潜心研究——采煤业如何更绿色

2019/12/3 11:07:30 来源:人民日报

导言:作为我国矿山压力与岩层控制学科主要奠基人之一,中国矿业大学(北京)教授、中国工程院院士钱鸣高关注人与环境的关系,潜心研究煤矿绿色开采技术。他认为,煤炭行业不仅要关注如何出煤,还要重视环境容量,在人与自然之间建起生态平衡机制。

  钱鸣高数十年潜心研究——采煤业如何更绿色(自然之子)

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  作为我国矿山压力与岩层控制学科主要奠基人之一,中国矿业大学(北京)教授、中国工程院院士钱鸣高关注人与环境的关系,潜心研究煤矿绿色开采技术。他认为,煤炭行业不仅要关注如何出煤,还要重视环境容量,在人与自然之间建起生态平衡机制。

  1950年春天,18岁的钱鸣高第一次来到辽宁抚顺西露天矿时,就被眼前的景象震撼了:三层楼高的罐笼、能把数十吨原煤提上来的德国卷扬机……这一切,给生长在水乡江苏无锡的他,留下了极深印象。

  2019年初冬时节,在中国矿业大学(北京)的一幢小楼里,88岁高龄,已是中国矿业大学(北京)教授、中国工程院院士的钱鸣高聊起那次经历,记忆仍很清晰。

  从那时起,他与煤矿打了几十年交道。他从事与资源地生态环境相关的“矿山压力研究”,提出的“鸣高模型”得到国际学术界认可;他和团队提出“绿色开采技术”和“科学采矿”理念,为减少采矿对环境的破坏指出了方向。

  把中国矿压研究推进到国际先进水平

  新中国成立初期,出于能源工业发展需要,我国急需采煤工程方面的专业人才,当时的东北工学院号召学生在自愿基础上改报采矿工程专业,已经考取机械系的钱鸣高报名转入采矿系。

  “采矿是一门艰苦的专业,当时报考的人很少。”他回忆道:“初生牛犊不怕虎。那时候,我既不熟悉采煤,也不知道这门学科深浅,只是觉得越是艰苦的专业,越有希望做出成绩来。”

  那时,我国采矿科学事业几近空白。“没有能源,就谈不上工业化。我国当时能源90%靠煤炭,但是煤炭科学远远没有跟上。”钱鸣高说。

  采煤,也是岩体由稳定到破坏的过程,因此矿山“岩体力学”大部分表现为岩体破断后的力学效应。新中国成立以后,煤炭得到一定程度的开发,但是事关资源地生态环境的“矿山压力研究”却迟迟没有跟上。1954年,钱鸣高来到原北京矿业学院攻读采矿工程专业研究生。1957年,留校任教的他,科研方向就是矿山压力及其控制。

  采矿学科实践性很强,它要求研究者具备扎实的基础理论知识,又要不断深入现场。经过20多年持续摸索和实践验证,钱鸣高终于提出了采场上覆岩层在受开采影响破断后岩块互相咬合形成的结构模式,即“砌体梁”力学模型,使得工作面各种来压现象和支护原理得到了合理、充分的解释,并在实践中得到了验证。

  1982年,在英国纽卡斯尔大学举办的国际岩层力学讨论会上,钱鸣高的成果进一步得到了国际学术界的高度认可,有学者称之为“鸣高模型”,由此把中国矿压研究推进到国际先进水平。该模型还获得了国家自然科学奖。

  为减少采矿对环境的破坏指出了方向

  作为我国矿山压力与岩层控制学科主要奠基人之一,钱鸣高通过研究岩层破断后的力学结构对矿山压力和岩层移动的影响,延伸到“绿色开采技术”和“科学采矿”理念。

  “过去采矿的教育仅仅讲授如何出煤,主要讲系统和工艺,对保护环境、环境容量与行业的经济规律都没有介绍,因此不是完整的‘采煤学’。”钱鸣高认为。

  关注到煤炭开采活动对开采地生态环境的破坏,钱鸣高带领团队提出了以控制“关键层”为基础的煤矿绿色开采技术:包括煤与瓦斯共采、保水开采、控制地表沉陷、矸石减排等,产生了巨大的经济效益和社会效益。

  为解决煤炭开采和利用的负外部性问题,钱鸣高还提出以珍惜资源、发展机械化和自动化、保护环境和保证工人安全为主要内容的“科学采矿”理念。科学采矿意味着环境容量和安全保障,该理念一经提出,就在行业内引起了强烈反响。一些煤矿大力发展充填技术和复垦技术,有的学者还制定了科学产能以及煤矿开采科学性的评分标准,为各种条件下的科学采矿指出了方向,这一理念实际上也为煤炭行业转变为绿色行业指出了方向。

  “以前,煤炭行业从业者关注更多的是如何出煤,采煤方法事实上只体现在具体的采煤技术和工艺上,忽视了生产与自然的关系。”钱鸣高说。

  对煤炭行业绿色发展提出系统思考

  近年来,污染防治攻坚战深入推进,对煤炭行业提出了高质量发展的新要求。同时,煤炭作为我国主体能源的地位仍未改变。在“去煤化”呼声涌起的背景下,煤炭革命的路究竟该怎样走?对此,钱鸣高也有深入思考。

  “煤矿开采是人类获取自然资源的手段,但与其他行业相比,煤炭行业建设周期长、退出机制不完善、对环境负面影响较大。”钱鸣高说,另一方面,在“获取—使用—回归”循环中,由于处理燃烧废弃物的利润有限,所以“回归”环节没有得到重视,“如果在‘回归’过程中超出了环境容量,且处理无序,不仅危害自然,对人类自身的伤害更大”。

  在钱鸣高看来,人类使用的万物来自于自然,经过使用后又回归自然,因此“获取—使用—回归”的循环对人与自然的关系至关重要,“我们往往对‘使用’特别感兴趣,因为它直接与自身利益有关,而‘获取’‘回归’与我们赖以生存的环境有关,但是,目前环境价值在市场经济中又难以用价格来衡量”。

  经过多年探索,钱鸣高形成了关于煤炭行业绿色发展问题的系统思考,他也曾在多个场合呼吁,在环境容量内开发和利用煤炭资源,在人类和自然之间建立起复合的生态平衡机制。

  钱鸣高强调,“煤炭行业必须实现高质量发展,研究煤炭的经济规律,严格管理,尽量减少负外部性,研究和完善煤炭开采和利用与环境相协调的科学技术。这样,煤炭行业不仅能为社会做出巨大贡献,而且会成为被社会尊重的行业,这是值得煤炭科技、经济和管理工作者思考的问题!”

  谷业凯

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