于潤(rùn)滄院士

        2008年9月4日，遼寧阜新市河西鎮(zhèn)八礦發(fā)生瓦斯爆炸，27人遇難。
        2008年9月18日，山西襄汾尾礦庫(kù)發(fā)生潰壩事故，截至21日17時(shí)，遇難者人數(shù)上升到265人。
        2008年9月21日，河南登封一煤礦發(fā)生煤與瓦斯突出事故，目前已有37人遇難。
        上面這組數(shù)據(jù)顯示的，僅僅是2008年9月4日到21日所發(fā)生的重大礦山事故死亡人數(shù)。而今年年初，國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局公布的統(tǒng)計(jì)顯示，2005年我國(guó)礦難死亡人數(shù)近6000人，2007年是3786人。這些觸目驚心的數(shù)字告訴我們，多少完整的家庭瞬間破碎，多少幸福的人們剎那間痛苦不堪。如此頻繁發(fā)生的礦難事故，怎能不讓我們對(duì)礦業(yè)發(fā)展和礦山開采技術(shù)進(jìn)行重新審視和思考！
近日，記者就相關(guān)問題采訪了我國(guó)著名礦山工程設(shè)計(jì)專家、中國(guó)工程院院士于潤(rùn)滄先生。

        透析我國(guó)礦業(yè)發(fā)展近況

        記者：目前，我國(guó)的礦業(yè)發(fā)展情況如何？ 
        于潤(rùn)滄：我國(guó)是一個(gè)礦產(chǎn)資源相對(duì)豐富、品種比較齊全的國(guó)家，截至2007年初，我國(guó)已發(fā)現(xiàn)171種礦種，查明有資源儲(chǔ)量的礦產(chǎn)159種，其中金屬礦產(chǎn)54種。
        我國(guó)有色金屬產(chǎn)量已連續(xù)5年居世界第一，有色金屬的消費(fèi)量如何呢？我們以銅、鋁、鋅、鉛四種有色金屬為例來說明：銅，從2001年開始連續(xù)5年居世界第一。鋁，從2004年開始連續(xù)3年居世界第一。鋅，從1998年開始連續(xù)8年居世界第一。鉛，從2005年開始連續(xù)2年居世界第一。
        然而，用量大的有色礦產(chǎn)對(duì)外的依存度卻相當(dāng)大。2006年，銅的對(duì)外依存度是61%，鋁是21%，鉛是52%，鋅是36%。據(jù)預(yù)測(cè)，2010年，銅的對(duì)外依存度將上升到70%～75%，鋁的對(duì)外依存度是20%～37%，鉛是28%～50%，鋅是30%～40%；而到了2020年，銅的對(duì)外依存度在60%左右，鋁是23%～34%，鉛是34%～47%，鋅的對(duì)外依存量將上升到45%～60%。
        技術(shù)裝備水平不高也是制約我國(guó)礦業(yè)發(fā)展的重要因素。目前，我國(guó)只有極少數(shù)礦山達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，很多大型礦山設(shè)備仍依靠進(jìn)口。雖然設(shè)備制造廠家很多（包括一些礦業(yè)企業(yè)），但在國(guó)際市場(chǎng)上，缺乏有競(jìng)爭(zhēng)力的自主品牌產(chǎn)品。
        此外，由于礦業(yè)企業(yè)的規(guī)模小、競(jìng)爭(zhēng)力弱，所以在市場(chǎng)上就缺少定價(jià)話語(yǔ)權(quán)。例如：2006年，我們?nèi)珖?guó)的礦產(chǎn)銅產(chǎn)量是75.54萬噸，而智利埃斯康迪達(dá)一個(gè)礦的產(chǎn)量就是125.56萬噸（期間工人還罷工一個(gè)月）。又如，在我國(guó)100多家銅冶煉企業(yè)中，精銅年產(chǎn)量超過10萬噸的企業(yè)只有7家。
        所以說，我國(guó)是一個(gè)礦業(yè)大國(guó)，但還不是一個(gè)礦業(yè)強(qiáng)國(guó)。

于潤(rùn)滄院士（左）1990年赴智利埃斯康迪達(dá)礦考察

        重在構(gòu)建生態(tài)礦業(yè)工程

        記者：怎樣才能實(shí)現(xiàn)礦業(yè)開采的有效創(chuàng)新？ 
        于潤(rùn)滄：我是研究有色金屬礦業(yè)的，還是以有色金屬礦業(yè)為例吧。我認(rèn)為有色金屬礦業(yè)科技創(chuàng)新的領(lǐng)域還是非常廣闊的，而最突出的可能是推進(jìn)礦業(yè)信息化建設(shè)、構(gòu)建生態(tài)礦業(yè)工程和小礦山的重組整合三個(gè)重要領(lǐng)域。
        在這里，我要著重談一下構(gòu)建生態(tài)礦業(yè)工程。
        采礦業(yè)雖然是一個(gè)古老的行業(yè)，它作為人類進(jìn)入文明社會(huì)的奠基石，至今仍然是現(xiàn)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展乃至高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。礦產(chǎn)品的消費(fèi)與GDP增長(zhǎng)的正相關(guān)性非常高，隨著礦產(chǎn)品生產(chǎn)和消費(fèi)量的迅猛增加，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)得以持續(xù)高速發(fā)展，同時(shí)使一些經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)得以依靠礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用實(shí)現(xiàn)脫貧致富，然而由于缺乏工業(yè)過程生態(tài)化的理念，缺乏現(xiàn)代生態(tài)經(jīng)濟(jì)的思想，同時(shí)也受局部經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)惡化和環(huán)境嚴(yán)重破壞。礦產(chǎn)資源開發(fā)帶來諸多生態(tài)和環(huán)境問題，包括植被和地貌景觀破壞、耕地減少、地質(zhì)災(zāi)害、地下水資源受損、酸性水污染等。由于礦山開采，每年占用和破壞土地?cái)?shù)十萬公頃，產(chǎn)生固體廢料上百億噸，有的企業(yè)甚至將未經(jīng)處理的廢水排入江河湖海，造成區(qū)域性的重金屬污染，加之諸多老礦山環(huán)境問題歷史欠賬，又缺乏治理資金，僅就尾礦庫(kù)而言，2003年～2004年國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局對(duì)6000多座尾礦庫(kù)中的2692座尾礦庫(kù)的安全狀況組織了調(diào)查，危庫(kù)、險(xiǎn)庫(kù)、病庫(kù)竟占三分之二以上，潰壩的惡性事故時(shí)有發(fā)生，造成嚴(yán)重的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
        盡管國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)極為重視，將其定為基本國(guó)策，從20世紀(jì)80年代開始制定了許多保護(hù)生態(tài)環(huán)境的法律法規(guī)，如2000年12月頒布的《全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)綱要》，提出了全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的基本原則、目標(biāo)及對(duì)策措施；2006年國(guó)家環(huán)?？偩诸C布了《礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)與污染防治技術(shù)政策》等，不少部門也做出諸多努力，已有無廢礦山、花園式礦山以及復(fù)墾植被的示范性工程存在，但從全局來看，仍處于局部改善、整體惡化的發(fā)展態(tài)勢(shì)。據(jù)資料介紹，截至2005年底，全國(guó)礦山開采共引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害12379起，死亡4251人，地面塌陷面積約35.22萬公頃，造成直接損失161.6億元。因此，構(gòu)建生態(tài)礦業(yè)工程對(duì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
        生態(tài)礦業(yè)工程就是當(dāng)人類開發(fā)礦產(chǎn)資源引起自然生態(tài)平衡遭受破壞時(shí)要建立人為的生態(tài)平衡，也就是人類有意識(shí)地、理性地同時(shí)依靠法律、政策法規(guī)安排既能滿足人類對(duì)礦產(chǎn)資源的需求，也能適應(yīng)生態(tài)、環(huán)境系統(tǒng)承載能力的工程部署，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。這也是科學(xué)發(fā)展觀在礦業(yè)工程中的具體體現(xiàn)。強(qiáng)調(diào)“有意識(shí)地”、“理性地”是要求人們樹立工業(yè)過程生態(tài)化的理念，做到在礦業(yè)項(xiàng)目規(guī)劃、立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、生產(chǎn)、閉坑的全過程，將生態(tài)環(huán)境保護(hù)和環(huán)境治理、生態(tài)修復(fù)融為項(xiàng)目的有機(jī)組成元素，保證各階段的資金投入，落實(shí)各階段的社會(huì)責(zé)任。強(qiáng)調(diào)“法律和政策法規(guī)”是要求通過制定和嚴(yán)格執(zhí)行法律和政策法規(guī)明確各階段的社會(huì)責(zé)任，并使環(huán)保行動(dòng)從非經(jīng)濟(jì)行為變?yōu)榻?jīng)濟(jì)行為，從末端治理變?yōu)樵搭^控制，真正做到有效監(jiān)督和嚴(yán)格獎(jiǎng)懲，真正做到經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)平衡相協(xié)調(diào)。
        我國(guó)有色金屬礦產(chǎn)資源增長(zhǎng)的潛力，主要在生態(tài)環(huán)境脆弱的西部地區(qū)。欲使這一片凈土的經(jīng)濟(jì)得以可持續(xù)發(fā)展，不致形成環(huán)境災(zāi)難，必須從樹立生態(tài)道德價(jià)值觀開始，按照構(gòu)建生態(tài)礦業(yè)工程的原則，進(jìn)行礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用。在生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū)開采礦產(chǎn)資源，環(huán)境投入所占的比重必然會(huì)大一些，青藏鐵路的建設(shè)也是如此，這是對(duì)這類地區(qū)的礦產(chǎn)資源進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)時(shí)必須考慮的因素，也是我們?cè)谥贫ê蛯?shí)施全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略時(shí)要予以權(quán)衡的因素。
        但是，要實(shí)現(xiàn)構(gòu)建生態(tài)礦業(yè)的目標(biāo)，難度是很大的。不僅需要政策法規(guī)的引導(dǎo)與制約，需要資金的支持，更需要多方面技術(shù)創(chuàng)新來推動(dòng)，例如包括非金屬礦物在內(nèi)的資源綜合利用；消滅尾礦庫(kù)和廢石場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)無廢開采的技術(shù)措施；尾礦廢石堆放方式的創(chuàng)新，以利及時(shí)復(fù)墾和進(jìn)行生態(tài)的修復(fù)；更多的原地浸出技術(shù)的開發(fā)等等。
        總之，構(gòu)建生態(tài)礦業(yè)工程是對(duì)人民負(fù)責(zé)，是為子孫后代謀求福祉，是避免環(huán)境災(zāi)難成為阻止我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一種途徑。因此，需要我們礦業(yè)界為之吶喊、奮斗，以持續(xù)辛勤的科技創(chuàng)新努力來推動(dòng)其快速發(fā)展。
        小礦山的重組整合及股份制改造不知道能否算創(chuàng)新，但對(duì)我國(guó)礦業(yè)健康發(fā)展非常重要。

于潤(rùn)滄院士（左三）1998年在布拉格參加世界采礦大會(huì)國(guó)際組委會(huì)

        數(shù)字化礦山是未來趨勢(shì)

        記者：現(xiàn)在，數(shù)字化礦山已成為一個(gè)熱門話題，您能否對(duì)此做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹？
        于潤(rùn)滄：21世紀(jì)是采礦逐步走向智能化的時(shí)代。這是整體科技進(jìn)步的推動(dòng)，也是礦產(chǎn)資源消費(fèi)急劇增長(zhǎng)和開采、加工難度日益提高激勵(lì)的結(jié)果。礦業(yè)信息化建設(shè)的目標(biāo)是產(chǎn)生數(shù)字化礦山。關(guān)于數(shù)字化礦山目前尚無準(zhǔn)確的、公認(rèn)的定義。綜合礦業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家礦山信息化建設(shè)不同的戰(zhàn)略設(shè)想以及不同學(xué)者對(duì)數(shù)字礦山概念的表達(dá)，對(duì)數(shù)字化礦山的概念可以表述為由初級(jí)到高級(jí)的三個(gè)層次：礦山數(shù)字化信息系統(tǒng)、反映真實(shí)礦山整體及相關(guān)現(xiàn)象的虛擬礦山、無人礦井的遠(yuǎn)程遙控操作和自動(dòng)化采礦（Mine Automation， Telemining，Robotic mining）。
        礦山數(shù)字化信息系統(tǒng)包括以下子系統(tǒng)：礦區(qū)地表及礦床模型三維可視化信息系統(tǒng)，礦山工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及巖石力學(xué)數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、存儲(chǔ)、顯示與探采工程分布集成系統(tǒng)，礦山規(guī)劃與開采方案決策優(yōu)化系統(tǒng)，礦山主要設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)信息系統(tǒng)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)，礦山環(huán)境變化及災(zāi)害預(yù)警信息系統(tǒng)，礦山經(jīng)營(yíng)管理及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)分析信息系統(tǒng)。目前我國(guó)一些重點(diǎn)礦山已經(jīng)建設(shè)了或正在建設(shè)包含內(nèi)容不同的礦山數(shù)字化信息系統(tǒng)。
        數(shù)字化虛擬礦山是在上述信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)和更廣泛的集成，運(yùn)用多媒體、模擬、仿真、虛擬技術(shù)使真實(shí)礦山整體及其相關(guān)現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)數(shù)字化再現(xiàn)，為礦山實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理提供非常便捷的手段。這已是我國(guó)個(gè)別礦山正在進(jìn)行的研究課題。
        遠(yuǎn)程遙控操作和自動(dòng)化采礦：在上述數(shù)字化的基礎(chǔ)上，增加設(shè)備自動(dòng)化、智能化，地下通信及實(shí)時(shí)自動(dòng)定位和導(dǎo)航技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)過程的遠(yuǎn)程遙控操作和自動(dòng)化采礦，從單個(gè)工序到整體礦山，使礦山生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、辦公室化。前面已經(jīng)提到，礦業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家目前建設(shè)數(shù)字化礦山的重點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控和自動(dòng)化采礦，Sandvik和Atlas Copco等公司在這方面發(fā)揮了重要的作用。國(guó)外目前已經(jīng)達(dá)到的水平是：
        （1）連續(xù)自動(dòng)完成掘進(jìn)工作面一個(gè)循環(huán)的炮孔或深孔采礦工作面一排扇形炮孔的鑿巖。鑿巖精度得到提高，工時(shí)利用顯著增加，操作人員大幅減少。但設(shè)備移動(dòng)就位和維修仍需工人下井直接干預(yù)。
        （2）地下礦山無線電通信系統(tǒng)的開發(fā)已經(jīng)完成，已有幾種自動(dòng)定位和導(dǎo)航系統(tǒng)在試驗(yàn)礦山使用。
        （3）鏟運(yùn)機(jī)除鏟斗裝載為從地面遙控操作外，行走、卸載、再返回指定裝礦點(diǎn)等其他操作為自動(dòng)化模式。與自動(dòng)化的LHD配套的地下卡車自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)在幾個(gè)礦山實(shí)際應(yīng)用。
        不少國(guó)家都在進(jìn)行試驗(yàn)，建立示范采區(qū)，而真正用于生產(chǎn)的當(dāng)屬采用自然崩落法的礦山，如智利的El Teniente銅礦、南非的Finsch金剛石礦。這類礦山出礦工序周期很長(zhǎng)，而且作業(yè)比較簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。如果以整體礦山實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控和自動(dòng)化采礦為目標(biāo)，盡管近十多年來在單項(xiàng)作業(yè)上已經(jīng)取得了驕人的成果，但數(shù)字化礦山的建設(shè)總體上仍處于嬰幼期。構(gòu)建數(shù)字化礦山的最大技術(shù)難點(diǎn)在于其對(duì)象的不確定性，很難進(jìn)行精確的量測(cè)與控制。礦床開采是一個(gè)復(fù)雜、多變、信息隱蔽、難以預(yù)測(cè)的巨型系統(tǒng)，因此從信息采集、傳輸、處理、集成、顯示到應(yīng)用于生產(chǎn)過程自動(dòng)控制，涉及領(lǐng)域非常廣泛，需要多學(xué)科交叉、創(chuàng)新和經(jīng)驗(yàn)積累。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，數(shù)字化礦山是礦業(yè)發(fā)展的目標(biāo)和方向，而不是一項(xiàng)具體的工程。
        但是數(shù)字化礦山能極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，使企業(yè)在金屬市場(chǎng)不景氣的情況下仍處于競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)地位；能適應(yīng)日益增多的深井開采的條件，使礦工遠(yuǎn)離高地溫、巖爆威脅等惡劣操作環(huán)境，徹底改善礦工的安全和健康狀況，實(shí)現(xiàn)采礦辦公室化。因此，數(shù)字化礦山具有極其重要的意義和強(qiáng)烈的吸引力，同時(shí)也具有廣闊的創(chuàng)新空間。我國(guó)在這方面還僅僅處于醞釀階段。
        記者：數(shù)字化礦山和礦業(yè)發(fā)展的終極目標(biāo)是什么？
        于潤(rùn)滄：數(shù)字化礦山的終極目標(biāo)是為了實(shí)現(xiàn)礦山真正安全、高效、經(jīng)濟(jì)開采。而礦業(yè)發(fā)展的終極目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是既能滿足人類對(duì)礦產(chǎn)資源的需求，也能適應(yīng)生態(tài)、環(huán)境系統(tǒng)的承載能力，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。這也是科學(xué)發(fā)展觀在礦業(yè)工程中的具體體現(xiàn)。

于潤(rùn)滄簡(jiǎn)介
    于潤(rùn)滄，1930年3月20日出生于河北省張家口市。1954年畢業(yè)于東北大學(xué)?，F(xiàn)任中國(guó)有色工程設(shè)計(jì)研究總院教授級(jí)高級(jí)工程師，北京科技大學(xué)兼職教授、博士生導(dǎo)師。在礦山設(shè)計(jì)方面造詣?lì)H深，善于將先進(jìn)科研成果應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)，創(chuàng)造性地解決復(fù)雜的技術(shù)難題。
    在高地應(yīng)力、礦巖破碎的金川鎳礦的設(shè)計(jì)中，開發(fā)出棒磨砂高濃度膠結(jié)充填技術(shù)，開創(chuàng)了大面積機(jī)械化下向膠結(jié)充填法，解決了控制巷道坍塌和“采富保貧”等關(guān)鍵技術(shù)，擴(kuò)大了礦山生產(chǎn)能力，提高了礦山的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)實(shí)現(xiàn)金川資源綜合開發(fā)和合理利用起到了保證作用。承擔(dān)膏體充填新技術(shù)研究并在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。在特大型深井礦山—冬瓜山銅礦的設(shè)計(jì)中，采用“探采結(jié)合”原則促使礦山得以提前建設(shè)，緩解資源緊張；按廢石不出坑、尾礦不入庫(kù)的原則設(shè)計(jì)采礦工藝技術(shù)，為創(chuàng)建我國(guó)第一座大型無廢礦山做出了重大貢獻(xiàn)。