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媒體聚焦
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中國煤炭報:中國工程院院士王國法


發布時間: 2019年06月27日


       在公眾的印象中,煤炭是不可再生且污染嚴重的能源,而千百年來,井下采煤惡劣的環境和頻發的安全事故,也讓大家對煤炭更多停留在“臟累苦險”的認知。數據稱,中國因煤炭開采而失去生命的礦工達到20萬人,煤炭開采行業被認為是“高危行業”,煤礦安全成為永遠繞不開的話題。

如何實現煤炭綠色開采,如何讓礦工從高險的工作中、從苦力勞動中解放出來,實現無人化開采,成為像王國法等行業領軍科學家的攻克目標。

 

       王國法首次提出了液壓支架與圍巖“強度耦合、剛度耦合、穩定性耦合”的“三耦合”原理和設計方法;主持的黃陵一礦智能化開采總體設計項目,首次實現常態化工作面有人巡視、無人操作的智能化采煤,獲得中國工業大獎;主持建立了中國綜采和液壓支架技術標準體系,實現成套技術完全國產化;主持了煤礦支護設備標準體系的建設,負責起草液壓支架國家和行業標準十幾項。

       王國法的科研實踐,含有中國科學家的普遍邏輯和價值取向。他斷言,當前是中國要從集成創新向原始創新邁進的一個轉型期。

 

王國法

       中國煤炭科工集團首席科學家,天地科技股份有限公司開采設計事業部總工程師。他是中國煤炭高效綜采技術與裝備體系的主要開拓者之一,建立了煤炭高效綜采的主體技術理論和標準體系,為提高中國的煤礦機械化、智能化技術與裝備水平做出了重要貢獻。

       2015年被評為“全國勞動模范”。2017年當選中國工程院院士。

       獲國家科技進步一等獎1項、二等獎4項和三等獎1項,30余項成果獲省部級科技進步獎;出版專著6部,發表論文100余篇,作為第一發明人授權發明專利20余項。獲得全國杰出工程師獎、孫越崎能源大獎等。

精彩觀點

1. 煤炭是可以清潔高效利用的最經濟安全的能源。

2. 目前存在著去煤化或煤炭被污名化的現象,是行業利益博弈的聲音。

3. 煤礦智能化是煤炭工業高質量發展的核心技術支撐。

4. 智能化煤礦工人能與白領一樣穿著西服、扎著領帶來采煤。

5. 要讓在煤礦工作成為青年人才喜愛的職業。

6. 要實現煤炭完全無人化開采的煤炭夢,我們還要在創新的路上披荊斬棘。

7. 科學創新沒有捷徑,我們只有心無旁鶩、持之以恒,才能夠水到渠成。

      “我們國家改革開放40年來快速的發展,得益于創新。但是我們的創新大多數是從引進消化吸收、創新、集成創新到再創新的這樣一個階段。我們的原始創新不足。”王國法關注著外部世界的形勢變化,他說,當前中國面臨的外部困難,對科研事業是警醒,“技術的源頭還在別人的手里,基礎研究的欠賬太多,所以就容易被卡住脖子,‘萬河之水始于源、參天之木立于根’,要加強在基礎理論、基礎研究、基礎材料等方面的創新。解決問題的能力是創新力的核心,是創新人才的根本價值所在。我們能夠實現的,只能夠是我們內心最渴望的東西。只有創新的激情,加上科學的方法,才能夠實現我們的目標。

正名: 煤炭也可以是清潔高效的能源

      提到煤炭,大眾認知中總是會和“污染”、“落后”掛鉤,在行業中甚至出現了去煤化的觀點。王國法則認為,“去煤化”或“煤炭被污名化”聲音的出現,是行業利益博弈所致。從煤炭本身來看,也可以成為清潔高效利用的最經濟安全的能源。

      王國法掌握著一組數據:化石能源目前仍然是世界的主要基礎能源,在世界一次能源消費結構中仍然占86%。石油、煤炭、天然氣三分天下。非化石能源和可再生能源實際上發展得很快,但是仍然只占14%。

      而中國已經成為世界前六位的產煤大國,煤炭成為中國的主體能源。目前,煤炭在中國一次能源生產和消費結構中仍然占70%或60%以上。

      最高領導層也曾指出,中國的國情,是在相當長一段時間內,甚至從長遠來講,還是以煤為主的格局。因此,對煤的注意力不要分散,在發展新能源、可再生能源的同時,還要做好煤炭這篇文章。

      王國法稱,可以通過技術來消除煤炭對環境的負面效應,實現安全高效綠色的開發和清潔高效利用。

      他舉例:比如目前清潔高效燃煤發電技術,包括超超臨界發電、循環流化床發電、IGCC發電。“這些技術已經取得了重要的突破,已經可以實現有害氣體的近零排放”,“IGCC發電甚至可以實現二氧化碳的近零排放。”

      中國支持建設的煤電項目占中國境外在建煤電項目的四分之一。圖片來源:Benita5

      此外,煤炭清潔轉化技術、燃煤工業鍋爐的高效燃燒技術、污染物的控制與資源化利用技術,都取得了重要的進展,這些為煤炭的清潔利用提供了有效的科技支撐。

夢想: 讓礦工穿著西服采煤

      千百年來,井下采煤惡劣的環境和頻發的安全事故,使煤炭開采行業被稱為“高危行業”,煤礦安全成為永遠繞不開的話題,尤其是中國這種煤炭開采大國。

      如何實現煤炭綠色開采,如何讓礦工從高險的工作中解脫出來,從苦力勞動中解放出來,實現無人化開采,是王國法30年前進入煤炭行業之后,一直從事的工作。

      “激情是創新的催化劑。我們干任何事情、干任何事業都需要有激情。創新更需要有激情。”雖然不是主動選擇煤炭行業,但一旦選擇,王國法認為就要堅持。

      在中煤科工集團開采裝備技術研究所所長(液壓支架研究室主任)的職位上,王國法一干就是20年,他說正是這種不變,成就了認真鉆研一件事,努力做好一件事的意志。

      了解,當初王國法幾乎走遍了全國所有礦區,一年出差要在200天以上,而且經常連續12小時待在井下,有時需要連續奮戰24小時。

      也因此,王國法見證、參與了中國煤炭開采由落后到世界領先的發展過程。

      他帶領團隊研發了系列高效綜采成套技術和裝備,使煤炭生產效率提高30倍以上,安全生產條件得到根本保障,為國家經濟社會發展提供了近70%的一次能源;把中國煤炭開采成套技術和裝備出口到澳大利亞、德國等全世界主要產煤國家。

      2012年至2016年,王國法主持了陜煤集團黃陵一號煤礦智能化無人開采總體設計、集成創新項目,實現了常態化遠程監控工作面無人操作的智能化開采,并在20多個煤礦推廣應用。2016年,該項目獲得中國工業大獎。

      2017年中國工程院新增院士名單,王國法從煤炭行業中第一輪15進5,最終晉級1人的激烈競爭中獲勝。

      王國法介紹,智能化無人開采有四種模式:一,在薄煤層和中厚煤層發展了智能化無人開采模式;二,在厚煤層發展了大采高工作面、智能耦合人機協同高效綜采模式;三,在特厚煤層放頂煤工作面,研發了智能操控與人工干預相結合的放頂煤模式;四,在復雜煤層條件、大傾角煤層條件下,采用機械化加智能化這樣一種開采模式。

      不久前,在中國礦業大學演講現場,主辦方就播放了他們在陜西黃陵采掘現場的錄像,機械智能化掘進一覽無余,工作面上實現了無人化開采。王國法形容那個場景是,不見礦工身和影,只見煤炭滾滾來。“實現了我們煤炭工人穿著西服、扎著領帶來采煤的這樣一個夢想。”

      王國法的研究,攻克了不少井下地理的復雜構造,比如在復雜煤層50多度大傾角的條件下,通過機械化加智能化技術的融合,解決了綜采設備在50多度大傾角的條件下穩定運行的世界難題,實現了由不能采到能夠安全高效開采這樣一個突破。“我們井下的固定崗位作業逐漸由機器來代替人工的作業。”

      據他介紹,國家煤礦安全監察局今年1月份已經發布了《煤礦機器人重點產品研發目錄》,提出了五類38種煤礦機器人的研制,從掘進、到采煤、到運輸三類作業機器人和安控與救援機器人。

      那么,中國有超過500萬煤礦工人,假如全面實行無人化開采作業,是否會造成勞動力過剩和失業,先進的技術與人力用工矛盾是否會發生?

      王國法承認,在科學進步的過程中,這樣的疑問不可避免。但煤礦發展智能化無人開采的目的,不是要讓煤礦職工下崗,而是要從根本上改變傳統的作業方式和勞動方式,改善作業環境與條件,“使我們的煤炭工人能夠更有尊嚴地去工作,有更好的工作條件。”

      去年,王國法在德國參觀過一個年產4600萬噸的露天煤礦,根本見不到底下有人作業,他注意到,這不意味著不需要人力,這個公司的1500人,都在辦公室里工作,只是工人不需要到工作面上去。

      王國法說,山東的棗礦集團目前已經提出了要全面取消工人夜班作業,“為什么現在能夠提出來全面取消夜班?也是我們智能化技術的進步,我們生產力得到了充分的發展,有了科技的支撐,才能夠真正地取消夜班。”

目標: 全面實現智慧煤礦

      改革開放40年來,中國的煤炭開采從人工、半機械化、機械化,發展到綜合機械化,已經開始了向自動化和智能化邁進。

      而人工智能和大數據技術的到來,讓王國法的夢想有了實現的可能,“技術創新,需要符合科學規律,腳踏實地。煤炭傳統產業升級,需要的是關鍵技術突破。”

      王國法不止在一個公開場合提到過,不要濫用概念,把許多完全不符合“智能化”的產品,冠以“智慧”、“智能”的名義,進行過度包裝和宣傳,也不要“盲目抵觸”,對于“智能化”、“智慧礦山”這種新鮮事物,不去深入了解,一味表示反對。

      王國法認為所謂的數字化、人工智能和信息化都是實現“智慧礦山”或“智能化礦山”的基礎技術手段。

      與智慧社會、智慧城市和智慧交通類似,王國法希望能夠實現建設智慧煤礦的目標。也就是讓煤礦的主體實現智能化,將物聯網、云計算、大數據、人工智能、自動化控制、機器人化等與現在礦山開發技術深度融合,開發礦山感知、互聯網、分析、自學習、預測、決策、控制的完整智能系統,實現煤礦全面智能運行、科學綠色開發、全產業鏈運行的一種新模式。

      在煤礦智能化發展戰略上,中國已經提出了三階段目標。

      第一個階段,到2021年,全國建成100個智能化示范礦井,初步形成煤礦開拓設計、地質保障、生產安全等主要環節的數字化傳輸、自動化運行的技術體系,基本實現約定工作面減人提效生產、工作面內少人或無人作業、井下固定崗位無人值守、遠程監控。

      第二個階段,到2025年,大型煤礦基本實現智能化。形成煤礦智能化建設的技術規范與標準體系,實現開拓設計、地質保障、采掘、運通、洗選、物流等系統的智能化決策和自動化協同運行,僅剩重點崗位集群作業。

      第三個階段,到2035年,要全面實現煤礦的智能化開采,構建多產業鏈、多系統集成的煤礦智能化系統,建成智能感知、智能決策、自動執行的智慧煤礦體系,實現煤炭工業綠色清潔可持續發展。

      從路線圖來看,時間座標并不遠,但其中要克服的困難不言而喻。

      王國法承認,“雖然距離煤炭完全無人開采這樣一個夢想,要走的路還很長,但是我們在不斷地向完善這樣一個目標去發展,不斷地在取得進展。”

      雖然當前個別礦井已經實現了有人巡視、無人操作的采煤新方法,王國法說,每一項技術離完全完善都有很大的距離,因為地下開采是一個非常復雜的事情。“很多專家說登天容易入地難,這并不過分。我們的地下開采,有很多規律,就像地震學一樣,地下的這些活動更復雜,它是不連續的一些活動,在不連續的條件下的作業,實際上難度更大。我們要解決的難題還很多。”

召喚: 青年們,向煤炭進軍

      煤炭工程領域目前面臨人才瓶頸,年輕人不愿意進入這個行業,這是讓王國法感到憂心的事情。

      下井挖煤這種傳統的作業方式,容易讓人產生吃苦受罪的印象。而王國法寄希望于智能化的開采全面實現后,能夠更好地吸引到年輕人才的流向。

      “我們發展的目標就是要使生產力得到更大的解放、更大的提高。將來我們的工作時間就不需要那么多了,就不需要那么艱苦了。大家就可以輕輕松松地做這個事情了,可以使這個煤炭真正成為對我們青年人有吸引力的一個職業。”

      王國法所展示出來的圖片和視頻,向外界傳遞出一個信號:智能化、現代化的煤礦作業,可以改寫煤礦作業水準,采煤、運煤不等于苦累臟。

      “人生道路有千萬條,或者直線,或者曲折。直線的,它可能比較擁擠。就像我們現在,很多精英全都擠到了金融(業領域),可能擠得大家都走不動。有的道路可能是曲折的、不擠的,但是也未必不能夠曲徑通幽。沒有人能夠預知哪一條路是距離成功最近的。條條道路都得有人走,條條道路都可能通向成功。”

      王國法這個話,有他自己的人生經歷作依據,他自己早年就是非煤院校畢業的,本科是山東大學冶金系軋鋼專業,研究生是東北大學流體機械及流體動力工程專業,畢業后被分配到煤炭科學研究總院北京開采研究所,從事煤炭綜合機械化開采技術與裝備研發,而不是因為喜歡煤炭才選擇了這個行業。

      他的科研經歷,應合了那樣一句話:哪里需要就被哪里搬。

      王國法說,當代青年尤其是大學生,具備了創新意識、創新能力,在當下處于第三次工業革命與第四次工業革命的歷史交匯期,以人工智能、大數據、互聯網+為標志的新技術革命浪潮滾滾,青年人是可以在建設綠色+智慧礦業的道路上,發揮創造力、建功立業的。