于潤滄院士

        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，山西襄汾尾礦庫發(fā)生潰壩事故，截至21日17時，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，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局公布的統(tǒng)計顯示，2005年我國礦難死亡人數(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)問題采訪了我國著名礦山工程設(shè)計專家、中國工程院院士于潤滄先生。

        透析我國礦業(yè)發(fā)展近況

        記者：目前，我國的礦業(yè)發(fā)展情況如何？ 
        于潤滄：我國是一個礦產(chǎn)資源相對豐富、品種比較齊全的國家，截至2007年初，我國已發(fā)現(xiàn)171種礦種，查明有資源儲量的礦產(chǎn)159種，其中金屬礦產(chǎn)54種。
        我國有色金屬產(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)對外的依存度卻相當(dāng)大。2006年，銅的對外依存度是61%，鋁是21%，鉛是52%，鋅是36%。據(jù)預(yù)測，2010年，銅的對外依存度將上升到70%～75%，鋁的對外依存度是20%～37%，鉛是28%～50%，鋅是30%～40%；而到了2020年，銅的對外依存度在60%左右，鋁是23%～34%，鉛是34%～47%，鋅的對外依存量將上升到45%～60%。
        技術(shù)裝備水平不高也是制約我國礦業(yè)發(fā)展的重要因素。目前，我國只有極少數(shù)礦山達(dá)到國際先進(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)），但在國際市場上，缺乏有競爭力的自主品牌產(chǎn)品。
        此外，由于礦業(yè)企業(yè)的規(guī)模小、競爭力弱，所以在市場上就缺少定價話語權(quán)。例如：2006年，我們?nèi)珖牡V產(chǎn)銅產(chǎn)量是75.54萬噸，而智利埃斯康迪達(dá)一個礦的產(chǎn)量就是125.56萬噸（期間工人還罷工一個月）。又如，在我國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，我國是一個礦業(yè)大國，但還不是一個礦業(yè)強(qiáng)國。

于潤滄院士（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)雖然是一個古老的行業(yè)，它作為人類進(jìn)入文明社會的奠基石，至今仍然是現(xiàn)代國民經(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，我國的經(jīng)濟(jì)得以持續(xù)高速發(fā)展，同時使一些經(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，同時也受局部經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動，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數(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，僅就尾礦庫而言，2003年～2004年國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局對6000多座尾礦庫中的2692座尾礦庫的安全狀況組織了調(diào)查，危庫、險庫、病庫竟占三分之二以上，潰壩的惡性事故時有發(fā)生，造成嚴(yán)重的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
        盡管國家對環(huán)境保護(hù)極為重視，將其定為基本國策，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《全國生態(tài)環(huán)境保護(hù)綱要》，提出了全國生態(tài)環(huán)境保護(hù)的基本原則、目標(biāo)及對策措施；2006年國家環(huán)保總局頒布了《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。據(jù)資料介紹，截至2005年底，全國礦山開采共引發(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)平衡遭受破壞時要建立人為的生態(tài)平衡，也就是人類有意識地、理性地同時依靠法律、政策法規(guī)安排既能滿足人類對礦產(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、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)明確各階段的社會責(zé)任，并使環(huán)保行動從非經(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)。
        我國有色金屬礦產(chǎn)資源增長的潛力，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大一些，青藏鐵路的建設(shè)也是如此，這是對這類地區(qū)的礦產(chǎn)資源進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價時必須考慮的因素，也是我們在制定和實(shí)施全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略時要予以權(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，例如包括非金屬礦物在內(nèi)的資源綜合利用；消滅尾礦庫和廢石場，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，但對我國礦業(yè)健康發(fā)展非常重要。

于潤滄院士（左三）1998年在布拉格參加世界采礦大會國際組委會

        數(shù)字化礦山是未來趨勢

        記者：現(xiàn)在，數(shù)字化礦山已成為一個熱門話題，您能否對此做一個簡單介紹？
        于潤滄：21世紀(jì)是采礦逐步走向智能化的時代。這是整體科技進(jìn)步的推動，也是礦產(chǎn)資源消費(fèi)急劇增長和開采、加工難度日益提高激勵的結(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)者對數(shù)字礦山概念的表達(dá)，對數(shù)字化礦山的概念可以表述為由初級到高級的三個層次：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、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)營管理及經(jīng)濟(jì)活動分析信息系統(tǒng)。目前我國一些重點(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)時動態(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。這已是我國個別礦山正在進(jìn)行的研究課題。
        遠(yuǎn)程遙控操作和自動化采礦：在上述數(shù)字化的基礎(chǔ)上，增加設(shè)備自動化、智能化，地下通信及實(shí)時自動定位和導(dǎo)航技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)過程的遠(yuǎn)程遙控操作和自動化采礦，從單個工序到整體礦山，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)程遙控和自動化采礦，Sandvik和Atlas Copco等公司在這方面發(fā)揮了重要的作用。國外目前已經(jīng)達(dá)到的水平是：
        （1）連續(xù)自動完成掘進(jìn)工作面一個循環(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，工時利用顯著增加，操作人員大幅減少。但設(shè)備移動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)等其他操作為自動化模式。與自動化的LHD配套的地下卡車自動化系統(tǒng)已經(jīng)在幾個礦山實(shí)際應(yīng)用。
        不少國家都在進(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，而且作業(yè)比較簡單，易于實(shí)現(xiàn)自動化。如果以整體礦山實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控和自動化采礦為目標(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)在于其對象的不確定性，很難進(jìn)行精確的量測與控制。礦床開采是一個復(fù)雜、多變、信息隱蔽、難以預(yù)測的巨型系統(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生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，使企業(yè)在金屬市場不景氣的情況下仍處于競爭優(yōu)勢地位；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，同時也具有廣闊的創(chuàng)新空間。我國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)。

于潤滄簡介
    于潤滄，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)任中國有色工程設(shè)計研究總院教授級高級工程師，北京科技大學(xué)兼職教授、博士生導(dǎo)師。在礦山設(shè)計方面造詣頗深，善于將先進(jìn)科研成果應(yīng)用于工程設(shè)計，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、尾礦不入庫的原則設(shè)計采礦工藝技術(shù)，為創(chuàng)建我國第一座大型無廢礦山做出了重大貢獻(xiàn)。