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科学网—钱鸣高:建设煤炭强国关键靠人才

2019年11月08日 17:20来源:未知手机版

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当前,我国煤炭产量已由建国初的年产几千万吨发展到40亿吨,接近全世界产量的40%~50%。 我国采煤量是世界第一,采煤技术也处于世界先进水平,但煤炭开采环境保护还是个很大的问题。 近日,中国工程院院士钱鸣高在接受《中国科学报》采访时直言。

作为我国矿山压力与岩层控制学科的主要奠基人之一,钱鸣高提出的岩块结构力学模型让中国采矿理论提升到国际先进水平。新世纪以来,目睹煤炭开采带来的环境问题,他又提出要研究绿色采矿、科学采矿和资源经济,让煤炭工业健康发展。

如今,87岁的钱鸣高仍然心系于此。他呼吁,我国应建立与全球第一的采煤产量相匹配的 一套完整的采煤学体系 ,让采矿工程专业毕业的学生具有驾驭技术、环境保护和经济规律的能力,成为具有全局视野的人才。

矿山压力 前进动力

1950年春,东北工学院到上海招生时,钱鸣高原本报考了该校机械系。但开学前,学校组织南方新生参观抚顺煤都。被眼前景象震撼的钱鸣高返校后,得知国家急需采煤工程专业人才,便改到采矿系学习,由此开始了与煤炭打交道的一生。

毕业后,钱鸣高被分配到北京八大学院之一的矿业学院读研究生,他珍惜学习的机会,经常带病下矿井,超负荷工作。之后,钱鸣高留校任教,他把目光转向影响煤矿安全生产的矿山压力问题。由于煤炭是从地层中获取资源,采矿必然破坏地层原来岩体的应力场平衡,这会导致工作空间难以维护,而渗流场的改变也会导致瓦斯涌出和爆炸以及地下水系的变化。

出煤的同时,保证安全是第一位的。 钱鸣高一直思考如何破解矿山压力难题。他认为岩层经过采动破断为岩块,而岩块由于互相挤压可能形成岩结构,由此提出了采场上覆岩层破断后重新组合成的 砌体梁 结构力学模型和稳定条件。

这个结构力学模型很快得到了检验。1978年,大屯孔庄煤矿因需要,希望先采下层煤,后采上层煤。经过实地勘察上下相距20米的煤层后,钱鸣高认为根据岩层块体运动形成 砌体梁 式排列,上行开采是可行的。随后的开采试验结果符合他的预期。其间,测定的块体运动的全部信息也证实了他提出的模型的可靠性。

1982年,钱鸣高到英国纽卡斯尔参加岩层力学国际会议,他作的关于 采场上覆岩层活动规律 的报告获得国际学术界认可,一些国际学者将他的模型称为 鸣高模型 ,这也把中国的矿压研究提升到国际先进水平。

科学开采 协同发展

但煤炭在为国民经济发展作出重大贡献的同时也受到社会的诟病。因为煤炭大规模开采利用超过了环境容量,对水资源、土地以及区域环境带来严重影响。

这些与采动后的岩层运动,尤其是裂隙场的形成密切相关。 钱鸣高说。由此,他和团队提出了采动岩体力学的概念和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,尤其是各种充填开采技术在煤炭系统得到大力发展。

这一由中国学者率先提出的绿色开采概念,在国内外引起了很大反响。印度学者、国际采矿专家A. K. Ghose评论称: 绿色开采不仅仅是一个新的术语,同时还试图为煤矿开采及其对环境的多种影响的整体认识引入一个统一概念。

同时,为了把煤炭开采从高危行业中消除,以及解决煤炭开采利用的负面环境问题,钱鸣高在许多场合反复强调, 科学采矿 的理念应该得到发展,他主张 珍惜资源、发展机械化和自动化、保护环境和保证工人安全 的多方面协同发展。科学采矿理念在行业内同样引起强烈反响。

当前,其他可替代的能源尚未形成规模,煤炭至今甚至在相当时间内仍然是主体能源。煤炭行业必须在环境容量内科学消费。 钱鸣高说, 这是煤炭科技 由大变强 的必由之路,也是煤炭学科的发展方向。

煤炭转型 关键在人

为满足国家需要,从2000年至2014年,我国煤炭年产量从10亿吨增加到近40亿吨,在短短15年内翻了两番,形成了煤炭行业经济的 黄金十年 。随着低碳经济的发展和去煤化呼声的日益高涨,钱鸣高说,是时候深刻反思煤炭发展 黄金十年 带来的一系列问题了。

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