行走在采矿科技前沿的智者——写在钱鸣高院士逝世后的第一个生辰纪念日之际

2022年9月23日,中国共产党优秀党员,中国工程院院士,著名采矿工程专家,中国矿山压力与岩层控制学科的主要奠基人,中国矿业大学、中国矿业大学(北京)教授钱鸣高同志因病在北京逝世,享年90岁。钱院士将一生都奉献给了祖国的煤炭教育和科研事业,是一直行走在采矿科技前沿的智者。早在20世纪80年代,钱鸣高就突破假说,确立了“砌体梁”力学模型,开创了属于我国自己的采矿岩层控制学学派,他在采矿科学中不断深耕细研,将采矿学科不断推向更高水平;并与时俱进在国际上首次提出绿色采矿的概念,引领着科学采矿的航向……他的陨落,是我国矿业能源科学界的巨大损失!

2022年12月11日,是钱院士去世后的第一个生辰纪念日。作为幸运地得到钱院士多次指导和关心的我,应该把他更加丰满的科学家形象展示给世人,籍此表达我对他深切的怀念和感激之情。

钱院士是闻名国内外采矿界的科学大家。他创立了采场上覆岩层的“砌体梁”力学模型和“关键层”理论,又在2003年提出了煤炭绿色开采技术体系,是一位权威的采矿科学巨匠。但由于所学专业不同等原因,我对他研究的理论和科学体系却知之甚少。

2006年,正是所谓“煤炭工业黄金十年”的鼎盛之年。这一年有一天我参加了一个行业发展论坛,有幸聆听了钱院士关于煤炭产业科学发展的报告。钱院士目光如炬、思维敏捷,虽然他说话带一点儿南方口音,但很有力量,从他深入浅出的报告中,我第一次听到了“如果煤炭开采不是安全的,不是保护环境的,不是机械化高效率地开采,就不是科学采矿,而是在利益驱动下的野蛮采矿”的说法,我非常震惊!进入了21世纪的我们,竟然还有野蛮采矿!报告中,他阐述了采煤机械化程度和百万吨死亡率的关系,提出了煤炭资源开发要与环境相协调,阐述了煤炭产业链、价值链的问题以及煤炭资源型城市发展等问题,层层递进、科学完整。他前瞻性的研判,让还沉浸在行业快速发展兴奋中的人们,得到一次科学精神的洗礼。

会后,我代表《中国煤炭》杂志诚挚地向钱院士约稿,并得到了他的肯定回复。2006年《中国煤炭》杂志第11期刊发了钱院士《煤炭产业特点与科学发展》这篇重量级论文。同时也因于此,我和钱院士有了多次交往。在我后来采访和拜访钱院士期间,他对科学采矿谈过多次,如今回忆起来,这一理念的提出正是他科学研究递进式发展的必然结果。下面,我就钱院士这方面的递进式学术成就进行简单介绍。

钱鸣高1954在东北工学院大学毕业后,到北京矿业学院开始研究生学习,这时的指导老师虽然有两个,一个是苏联教授,一个是学校的张正平教授,但以苏联教授为主。19世纪50年代北京矿业学院召开了一次小型会议,吴子牧院长对余力(留苏归来的副博士)说,在采矿方面应该形成我们中国自己的学派。这句话,钱院士说他一直铭记在心。但应该从哪里开始科学研究?那时我国的煤炭开采很落后,采煤工作面大都采用单体木支柱,采煤生产中冒顶事故不断。他经过思考,认为研究矿山压力应该是采煤的学问所在,如果解决了这个问题就可以避免冒顶事故,从而保护矿工的生命安全。但应该怎么研究?那时前人可供参考的文献非常少,这让他一度很苦恼。在不断下井观察的过程中,他寻求着工作面冒顶和工作面矿山压力形成的原因,发现了周期来压的现象,同时发现层状老顶破断成块状的运动是有一定规律的。在此启发下,他推断破断的岩层可能会形成承载结构。

钱院士告诉我,“砌体梁”研究只是科学采矿的第一步,采矿中还有很多科学问题要解决。20世纪90年代,国际采矿界对岩层控制科学的研究不断深入。在已有采场基本顶岩层“砌体梁”结构模型基础上,钱鸣高教授进一步提出了岩层控制的“关键层”理论,目的是为了研究覆岩中厚硬岩层对层状矿体开采过程中矿山压力的影响以及采动对环境的影响。研究中,钱鸣高得出岩层移动形成的裂隙场分布规律,最突出的是“O”形圈规律,为抽采瓦斯提供了重要依据。有了“关键层”理论的支撑,人们对采场矿压、开采沉陷、采动岩体中水与瓦斯的运移就有了统一的认识和完整的力学描述,对进一步从理论上解决煤矿安全高效绿色生产问题提供了科学依据。1996年钱鸣高和他的学生一起在《煤炭学报》发表了《岩层控制的关键层理论研究》学术论文。

钱院士“绿色开采”理念的提出,使得保水开采、充填开采技术进一步发展和应用,对煤炭开采造成的环境问题有了一定帮助。但钱院士认为,煤炭行业的整体健康发展还缺乏一个统一的指导思想。

钱院士说,煤炭是经过亿万年形成的不可再生的能源资源,地球只给予一次,应该特别珍惜。煤炭开采不仅具有环境负外部性,而且由于煤矿井下作业环境和开采期间地应力的多变及由其引起的煤岩、瓦斯的动力事故难以预测,还具有严重的安全负外部性,在这些问题没有根本解决之前,煤炭开采业属于本质不安全的高危产业。说到这里,钱鸣高院士深情地告诉我,矿工的劳动是神圣而伟大,他们点燃自己照亮别人,他始终记得在大学入学时老师说的一句话“ШАХΤёРПЕРВЫЙВСЕГДA!”(矿工始终是第一位的),保护矿工的生命安全应该是煤炭科技工作者的初心和使命。他指出,由于煤炭开发利用形成环境和安全的负外部性,再加上经济管理的不当,煤炭虽然作为主体能源为国民经济做出了巨大贡献,但也时常受到社会的责难。如何让矿工和矿工的劳动得到社会的尊重,提高他们的社会地位,让煤炭行业成为一个受人尊重的行业,这是钱院士对科学采矿进行更加深层次思考和研究的初衷。

钱院士认为,“由于经济持续快速增长,煤炭供不应求,价格回升。企业经济情况有一定好转,其中得益最多的是资源回收率低、安全与环境得不到保障的乡镇煤矿。但整个煤炭行业远未达到经济有竞争力、充分考虑安全与环境保护的健康发展状态”,并且指出“煤炭产品的价值并不是由它的原产品来体现,而是用整个产业链来体现的”“煤炭是一种特殊商品,价格并不能体现开采时的科技含量”,而且煤炭的“生产成本不仅与技术水平有关,还与安全与环保投入有关”“要研究资源开发利用及其对环境影响全过程的完全成本,使进行资源开发的行业得以健康发展”。钱院士认为“提高煤炭生产经济性是煤炭企业提升竞争力的必然选择。提高煤炭生产经济性,需要逐步破解政策、机制、规划、管理、价格、技术等诸多难题,才能使企业、社会、环境进入和谐发展的轨道。”

钱院士分析道,同样质量的煤炭,赋存条件不同、生产中采用的科技手段不同,成本就不一样。“煤炭产品的赢利与所在地的区位、煤层赋存、煤质状况、开采的难易和能转化的程度有关,这些因素只影响其成本而不影响价格。”他指出“为了科学发展在煤炭行业得到落实,必须解决煤炭行业中安全、环境和保护资源等问题。因此煤炭企业应该考虑安全成本、资源成本、环境成本、发展成本以及改革稳定成本等内容。”

钱院士指出,煤炭行业在满足经济发展的同时,必须解决行业负外部性带来的一系列问题,否则整个行业的社会地位和形象就大大受损。一方面,要大力构建科学采矿的技术体系,另一方面还要尊重客观规律,在确定煤炭产能时应以满足实现安全生产和环境容量为前提,建议进一步严格和提高企业办煤矿的进入门槛。对于目前不具备安全开采条件的煤田实施限量开采或者延后开采,从而提高煤炭科学产能的比例,切实保障煤矿的安全生产,保护生态环境。他认为这方面应该学习石油行业坚持可持续产能的做法。

钱院士认为,“我国煤炭资源以西部为主,而该地区是干旱与半干旱地区,生态十分脆弱。因此如何进行资源与环境协调开采是科学发展观对采矿人员提出的要求。”

钱院士指出,“早期形成的煤炭城市,大部分处于欠发达地区,在煤炭产业鼎盛时期,没有注意产业转型和产业结构调整,因此没有一个煤炭资源型城市转变为经济发达城市。其结果是:科技进步与机械化带来的富余人员很难下岗,给煤炭企业带来沉重的包袱。而这些遗留下来的问题,在市场经济条件下得不到解决。煤炭产地以它的资源为国家做出了贡献,最后破坏了环境,留下了贫穷。历史的教训必须汲取。”

在2012年的采访中,钱院士表示,由于煤炭资源的特殊性,煤炭资源开发和退出周期都比较长,因资源开发而集结的城镇,如何在资源枯竭后变资源优势为经济优势,是值得研究的经济问题。他认为,我们应该学习西方国家的经验,在矿区开始衰败之时就通过一定的政府经济援助促使劳动力向繁荣区域转移,并对这些城市的新型产业提供贷款或提供土地、税收等方面的优惠,以此改变资源型城市的经济结构,从鼓励失业人员外迁转变为鼓励企业迁入,促进资源城市长远持久稳定和繁荣。

因此,钱院士认为,煤炭行业应该用科学发展观来研究煤炭的内部与外部的经济关系,研究煤炭及伴生资源和相应自然环境的经济价值,回答社会对煤炭行业“不完全成本”的经济运行状态不理解等问题。我们应该提出实现科学采矿的经济条件,以厘清煤炭从资源本身、开发、形成价值到利益分配和企业责任的经济关系,继而形成“煤炭资源经济学”,促进行业健康发展。

2020年中秋节前的一天,是我最后一次见到钱院士,他和我谈到了矿业院校的学科建设问题。钱院士谈到,科学采矿意味着必须进行科学采煤。“科学采煤”在英文中的表达是“SustainableCoalMining”,而“Sustainable”是“可持续的”意思,所以科学采矿的核心要义就是促进煤炭行业可持续发展,而科技和人才是其重要支撑。

钱院士多次说过“上天不易,入地更难”,告诉我“煤炭高科技开采是一个复杂的巨大系统,不仅涉及地测、采矿、通风、机电等系统,还涉及地理信息系统、灾害分析与预警、决策支持等技术。要实现科学采矿,必须完善目前的人才培养模式、加强基础理论研究。”以便为煤炭行业的可持续发展提供保障。钱院士认为,数十年来,我国煤炭工业高等院校和科研机构为煤矿的科技进步做出了巨大贡献,但高科技成果还不尽人意,无法全面实现各类条件下传统煤矿作业方式向现代化矿井的转型。究其原因,主要是在利益驱动下,科研项目就事论事的多,再加上浮躁的心理、追求名利的心态,导致基础理论研究投入严重不足,研究成果很难有根本性的突破。但好在在“十二五”和“十三五”期间得以改善。但还要继续加强煤与瓦斯突出机理、冲击地压、煤层自然发火防治、矿井突水、深井钻井和井壁支护、煤矿围岩支护机理等基础理论研究。

钱院士指出,企业人员的继续教育和再培训也非常重要,因为市场经济是企业家的经济,企业家的行为和知识素养很大程度上决定了行业能否健康发展。钱院士认为,只有立足行业自身培养出一支强大的懂得科技、经济和管理的人才队伍,由他们践行科学发展的使命,才能改变煤炭行业的传统形象,变人员密集、粗放发展的低科技行业为科学管理、集约发展的高科技行业。

经过六十多年的辛勤耕耘,钱院士在教学和科研领域取得了令人瞩目的非凡成就,但成绩的背后离不开其夫人何其敏老师的大力支持。60多年来,钱院士和何老师夫妇伉俪情深、携手共进,何老师始终是钱院士坚守煤炭科研教学阵地的坚强后盾,她一直把家庭营造成钱院士事业奋斗的温馨港湾。

钱鸣高1957年在北京矿业学院硕士研究生毕业后留校任教,在校工作期间认识了何其敏老师。何其敏当时就读北京矿业学院露采56级,61年毕业。毕业后,何其敏就和志同道合的钱鸣高结婚了。当时国家的煤炭事业技术人才非常缺乏,为了祖国露天煤矿事业的发展,新婚燕尔的她就来到了刚刚成立矿井建设筹备处的河南义马北露天煤矿。当时的义马北露天是一片荒原,条件非常艰苦,但出生在南京大城市的何老师没有丝毫怨言,和筹备处的男同志一样推进着北露天煤矿的建设,并且得到领导的重点培养。作为该露天煤矿建设初期不可多得的科技人才,当时义马北露天的领导很想调钱鸣高老师过去,以便留下何其敏,但北京矿业学院不放,最后校领导把何其敏调回了学校,以便让钱鸣高更专心地投入教学和科研工作。转眼间,“文革”开始了,北京矿业学院决定搬迁四川,钱鸣高是第一批赶赴四川的,当时的他是先遣队(“劳改队”)队长,何老师义无反顾地支持他,让他放心地挑这副重担。学校刚搬至四川时,由于条件所限,老师和其孩子们不能住在一起,老师住在“革命堡”的牛毛毡中参加建校劳动,孩子住在“柑子园”,一周见一次家长,但每次去见孩子的基本上都是何其敏老师。

1983年,钱鸣高光荣地加入了中国共产党,并被聘为教授,同时中国矿业大学采矿专业的博士培养业点也获得了国家批复,钱鸣高成为了博士生导师。1984年1月钱鸣高担任煤炭工业部矿山压力中心站站长,并招收了我国煤炭行业第一个采矿博士。1984年钱鸣高被授予“国家中青年有突出贡献专家”光荣称号,1987年开始担任中国矿业大学采矿工程系系主任。钱鸣高非常珍惜这份荣誉和责任,带领教职员工进一步加紧学科建设,在人才培养和科学研究上齐头并进。

1988年,钱鸣高主编的《矿山压力及其控制》教材荣获1988年全国高等学校优秀教材奖,1989年,基于钱鸣高优异的教学成绩和突出的科研成果,被评为江苏省优秀研究生教师,1990年成为国务院颁发的政府特殊津贴获得者,1991年获江苏省劳动模范称号,1994年,钱鸣高荣获第二届中国科学技术发展基金会孙越崎科技教育基金能源大奖,1995年当选为中国工程院院士,1996年荣获全国“五·一”劳动奖章。

名气更大的钱院士,从来没有为个人和家庭图一分利,也没有想过得到行政方面的进一步提拔,而是在培养科学采矿人才、加快采矿科学研究、推进行业科学发展方面进入了更高境界。1997年,钱鸣高被国务院学位委员会聘为采矿学科召集人,为国家的采矿学科建设和人才培养发挥了重要作用。他甘当人梯,为国家不断推出矿业界科学新人,他们中的很多人都成长为中国工程院院士。在他的带领下,中国矿业大学和中国矿业大学(北京)的“采矿”学科在全国高校中名列第一,这为学校后来成为“双一流”学科学校奠定了重要基础。2000年钱鸣高荣获全国先进工作者的称号,2007年当选为中国煤炭学会第六届理事会名誉理事长。

对煤炭事业孜孜以求的钱院士,虽然已到耄耋之年,但仍在为继续推进科学采矿事业和培育高素质人才而谋划长远、鞠躬尽瘁。

对笔者的工作,钱院士也是指导很多,他建议我多多学习和研究资源经济学,鼓励我办好《中国煤炭》杂志,发挥杂志的科学引领作用,坚持经济管理和科技创新兼容并蓄,并要突出行业改革发展的探索,让杂志成为行业志士同仁谋求行业科学发展的重要平台。2019年,钱院士还应邀为《中国煤炭》杂志争取入选中国科技核心期刊写了推荐信。至今,他的谆谆教诲依然萦绕在我的耳边,成为指导我们继续前行的宝贵精神财富。

钱鸣高(右)为《中国煤炭》杂志写推荐信

近3年来,在新冠疫情延宕起伏的日子里,钱院士的身体也遭受了巨大痛苦,而他都以巨大的勇气面对病魔、配合治疗。并且只要他清醒,就仍在思考如何由煤炭大国向煤炭强国转变,如何实现煤矿的科学开采,如何为行业培养人才、吸引人才等等。并且钱院士想的很多事儿都是30年以后和50年以后的事情,比如,当煤炭在能源消费中的占比不到40%时,我们应该怎么办?完全的煤矿智能化要怎样实现等等……他始终行走在采矿科学的前沿,前瞻性地思考行业的科学发展,直至生命的最后一刻。

钱院士,在即将到来的,您走后的第一个生辰纪念日之际,请接受我们对您的深切怀念和不舍追忆;也请您放心,我们会不辜负您的期望,为继续推进科学的采矿和采矿的科学而接续奋斗,煤炭行业在您“科学采矿”的光辉思想指引下,也一定会高质量发展,终将把煤炭行业建设成受人尊重的行业!

在此十分感谢中国矿业大学(北京)档案馆朱彤馆长,钱旭教授和能源与矿业学院周宏伟院长的热心帮助,感谢中国矿业大学许家林教授对文中科学性的审核。

THE END
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