文稿 | 靜靜
編輯 | 章劍鋒
出品 | 網(wǎng)易科技《科學(xué)大師》欄目
他是誰(shuí)
王國(guó)法，中國(guó)煤炭科工集團(tuán)首席科學(xué)家，天地科技股份有限公司開(kāi)采設(shè)計(jì)事業(yè)部總工程師。他是中國(guó)煤炭高效綜采技術(shù)與裝備體系的主要開(kāi)拓者之一，建立了煤炭高效綜采的主體技術(shù)理論和標(biāo)準(zhǔn)體系，為提高中國(guó)的煤礦機(jī)械化、智能化技術(shù)與裝備水平做出了重要貢獻(xiàn)。
2015年被評(píng)為“全國(guó)勞動(dòng)模范”。2017年當(dāng)選中國(guó)工程院院士。
獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)4項(xiàng)和三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，30余項(xiàng)成果獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)；出版專著6部，發(fā)表論文100余篇，作為第一發(fā)明人授權(quán)發(fā)明專利20余項(xiàng)。獲得全國(guó)杰出工程師獎(jiǎng)、孫越崎能源大獎(jiǎng)等。
精彩觀點(diǎn)
1. 煤炭是可以清潔高效利用的最經(jīng)濟(jì)安全的能源。
2. 目前存在著去煤化或煤炭被污名化的現(xiàn)象，是行業(yè)利益博弈的聲音。
3. 煤礦智能化是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐。
4. 智能化煤礦工人能與白領(lǐng)一樣穿著西服、扎著領(lǐng)帶來(lái)采煤。
5. 要讓在煤礦工作成為青年人才喜愛(ài)的職業(yè)。
6. 要實(shí)現(xiàn)煤炭完全無(wú)人化開(kāi)采的煤炭夢(mèng)，我們還要在創(chuàng)新的路上披荊斬棘。
7. 科學(xué)創(chuàng)新沒(méi)有捷徑，我們只有心無(wú)旁鶩、持之以恒，才能夠水到渠成。
文章全文：
1960年出生的王國(guó)法院士，看上去還很年輕，但他可是一位擁有重大科研創(chuàng)新成就的領(lǐng)軍科學(xué)家。
礦難頻發(fā)、煤炭污染，這些人們并不陌生的情形，有可能因?yàn)樗目萍紕?chuàng)新而被遏制，甚至是杜絕。
學(xué)的不是煤炭，卻因?yàn)檫x擇而愛(ài)上了煤炭事業(yè)。已到知天命年齡的王國(guó)法在過(guò)去30年中，執(zhí)著地在做一件事情：煤炭安全高效綠色開(kāi)采技術(shù)與裝備的研發(fā)和工程實(shí)踐。
在公眾的印象中，煤炭是不可再生且污染嚴(yán)重的能源，而千百年來(lái)，井下采煤惡劣的環(huán)境和頻發(fā)的安全事故，也讓大家對(duì)煤炭更多停留在“臟累苦險(xiǎn)”的認(rèn)知。
數(shù)據(jù)稱，中國(guó)因煤炭開(kāi)采而失去生命的礦工達(dá)到20萬(wàn)人，煤炭開(kāi)采行業(yè)被認(rèn)為是“高危行業(yè)”，煤礦安全成為永遠(yuǎn)繞不開(kāi)的話題。
如何實(shí)現(xiàn)煤炭綠色開(kāi)采，如何讓礦工從高險(xiǎn)的工作中、從苦力勞動(dòng)中解放出來(lái)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化開(kāi)采，成為像王國(guó)法等行業(yè)領(lǐng)軍科學(xué)家的攻克目標(biāo)。
王國(guó)法首次提出了液壓支架與圍巖“強(qiáng)度耦合、剛度耦合、穩(wěn)定性耦合”的“三耦合”原理和設(shè)計(jì)方法；主持的黃陵一礦智能化開(kāi)采總體設(shè)計(jì)項(xiàng)目，首次實(shí)現(xiàn)常態(tài)化工作面有人巡視、無(wú)人操作的智能化采煤，獲得中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)；主持建立了中國(guó)綜采和液壓支架技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，實(shí)現(xiàn)成套技術(shù)完全國(guó)產(chǎn)化；主持了煤礦支護(hù)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)，負(fù)責(zé)起草液壓支架國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)十幾項(xiàng)。
王國(guó)法的科研實(shí)踐，含有中國(guó)科學(xué)家的普遍邏輯和價(jià)值取向。他斷言，當(dāng)前是中國(guó)要從集成創(chuàng)新向原始創(chuàng)新邁進(jìn)的一個(gè)轉(zhuǎn)型期。
“我們國(guó)家改革開(kāi)放40年來(lái)快速的發(fā)展，得益于創(chuàng)新。但是我們的創(chuàng)新大多數(shù)是從引進(jìn)消化吸收、創(chuàng)新、集成創(chuàng)新到再創(chuàng)新的這樣一個(gè)階段。我們的原始創(chuàng)新不足?！蓖鯂?guó)法關(guān)注著外部世界的形勢(shì)變化，他說(shuō)，當(dāng)前中國(guó)面臨的外部困難，對(duì)科研事業(yè)是警醒，“技術(shù)的源頭還在別人的手里，基礎(chǔ)研究的欠賬太多，所以就容易被卡住脖子，'萬(wàn)河之水始于源、參天之木立于根’，要加強(qiáng)在基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)研究、基礎(chǔ)材料等方面的創(chuàng)新。解決問(wèn)題的能力是創(chuàng)新力的核心，是創(chuàng)新人才的根本價(jià)值所在。我們能夠?qū)崿F(xiàn)的，只能夠是我們內(nèi)心最渴望的東西。只有創(chuàng)新的激情，加上科學(xué)的方法，才能夠?qū)崿F(xiàn)我們的目標(biāo)。”
正名： 煤炭也可以是清潔高效的能源
提到煤炭，大眾認(rèn)知中總是會(huì)和“污染”、“落后”掛鉤，在行業(yè)中甚至出現(xiàn)了去煤化的觀點(diǎn)。王國(guó)法則認(rèn)為，“去煤化”或“煤炭被污名化”聲音的出現(xiàn)，是行業(yè)利益博弈所致。從煤炭本身來(lái)看，也可以成為清潔高效利用的最經(jīng)濟(jì)安全的能源。
王國(guó)法掌握著一組數(shù)據(jù)：化石能源目前仍然是世界的主要基礎(chǔ)能源，在世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)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(shí)際上發(fā)展得很快，但是仍然只占14%。
而中國(guó)已經(jīng)成為世界前六位的產(chǎn)煤大國(guó)，煤炭成為中國(guó)的主體能源。目前，煤炭在中國(guó)一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中仍然占70%或60%以上。
最高領(lǐng)導(dǎo)層也曾指出，中國(guó)的國(guó)情，是在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，甚至從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)講，還是以煤為主的格局。因此，對(duì)煤的注意力不要分散，在發(fā)展新能源、可再生能源的同時(shí)，還要做好煤炭這篇文章。
王國(guó)法稱，可以通過(guò)技術(shù)來(lái)消除煤炭對(duì)環(huán)境的負(fù)面效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)安全高效綠色的開(kāi)發(fā)和清潔高效利用。
他舉例：比如目前清潔高效燃煤發(fā)電技術(shù)，包括超超臨界發(fā)電、循環(huán)流化床發(fā)電、IGCC發(fā)電?！斑@些技術(shù)已經(jīng)取得了重要的突破，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)有害氣體的近零排放”，“IGCC發(fā)電甚至可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳的近零排放?！?/p>
中國(guó)支持建設(shè)的煤電項(xiàng)目占中國(guó)境外在建煤電項(xiàng)目的四分之一。圖片來(lái)源：Benita5
此外，煤炭清潔轉(zhuǎn)化技術(shù)、燃煤工業(yè)鍋爐的高效燃燒技術(shù)、污染物的控制與資源化利用技術(shù)，都取得了重要的進(jìn)展，這些為煤炭的清潔利用提供了有效的科技支撐。
夢(mèng)想： 讓礦工穿著西服采煤
千百年來(lái)，井下采煤惡劣的環(huán)境和頻發(fā)的安全事故，使煤炭開(kāi)采行業(yè)被稱為“高危行業(yè)”，煤礦安全成為永遠(yuǎn)繞不開(kāi)的話題，尤其是中國(guó)這種煤炭開(kāi)采大國(guó)。
如何實(shí)現(xiàn)煤炭綠色開(kāi)采，如何讓礦工從高險(xiǎn)的工作中解脫出來(lái)，從苦力勞動(dòng)中解放出來(lái)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化開(kāi)采，是王國(guó)法30年前進(jìn)入煤炭行業(yè)之后，一直從事的工作。
“激情是創(chuàng)新的催化劑。我們干任何事情、干任何事業(yè)都需要有激情。創(chuàng)新更需要有激情。”雖然不是主動(dòng)選擇煤炭行業(yè)，但一旦選擇，王國(guó)法認(rèn)為就要堅(jiān)持。
在中煤科工集團(tuán)開(kāi)采裝備技術(shù)研究所所長(zhǎng)（液壓支架研究室主任）的職位上，王國(guó)法一干就是20年，他說(shuō)正是這種不變，成就了認(rèn)真鉆研一件事，努力做好一件事的意志。
據(jù)了解，當(dāng)初王國(guó)法幾乎走遍了全國(guó)所有礦區(qū)，一年出差要在200天以上，而且經(jīng)常連續(xù)12小時(shí)待在井下，有時(shí)需要連續(xù)奮戰(zhàn)24小時(shí)。
也因此，王國(guó)法見(jiàn)證、參與了中國(guó)煤炭開(kāi)采由落后到世界領(lǐng)先的發(fā)展過(guò)程。
他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了系列高效綜采成套技術(shù)和裝備，使煤炭生產(chǎn)效率提高30倍以上，安全生產(chǎn)條件得到根本保障，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了近70%的一次能源；把中國(guó)煤炭開(kāi)采成套技術(shù)和裝備出口到澳大利亞、德國(guó)等全世界主要產(chǎn)煤國(guó)家。
2012年至2016年，王國(guó)法主持了陜煤集團(tuán)黃陵一號(hào)煤礦智能化無(wú)人開(kāi)采總體設(shè)計(jì)、集成創(chuàng)新項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了常態(tài)化遠(yuǎn)程監(jiān)控工作面無(wú)人操作的智能化開(kāi)采，并在20多個(gè)煤礦推廣應(yīng)用。2016年，該項(xiàng)目獲得中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)。
2017年中國(guó)工程院新增院士名單，王國(guó)法從煤炭行業(yè)中第一輪15進(jìn)5，最終晉級(jí)1人的激烈競(jìng)爭(zhēng)中獲勝。
王國(guó)法介紹，智能化無(wú)人開(kāi)采有四種模式：一，在薄煤層和中厚煤層發(fā)展了智能化無(wú)人開(kāi)采模式；二，在厚煤層發(fā)展了大采高工作面、智能耦合人機(jī)協(xié)同高效綜采模式；三，在特厚煤層放頂煤工作面，研發(fā)了智能操控與人工干預(yù)相結(jié)合的放頂煤模式；四，在復(fù)雜煤層條件、大傾角煤層條件下，采用機(jī)械化加智能化這樣一種開(kāi)采模式。
不久前，在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)演講現(xiàn)場(chǎng)，主辦方就播放了他們?cè)陉兾鼽S陵采掘現(xiàn)場(chǎng)的錄像，機(jī)械智能化掘進(jìn)一覽無(wú)余，工作面上實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化開(kāi)采。王國(guó)法形容那個(gè)場(chǎng)景是，不見(jiàn)礦工身和影，只見(jiàn)煤炭滾滾來(lái)?！皩?shí)現(xiàn)了我們煤炭工人穿著西服、扎著領(lǐng)帶來(lái)采煤的這樣一個(gè)夢(mèng)想?！?/p>
王國(guó)法的研究，攻克了不少井下地理的復(fù)雜構(gòu)造，比如在復(fù)雜煤層50多度大傾角的條件下，通過(guò)機(jī)械化加智能化技術(shù)的融合，解決了綜采設(shè)備在50多度大傾角的條件下穩(wěn)定運(yùn)行的世界難題，實(shí)現(xiàn)了由不能采到能夠安全高效開(kāi)采這樣一個(gè)突破。“我們井下的固定崗位作業(yè)逐漸由機(jī)器來(lái)代替人工的作業(yè)。”
據(jù)他介紹，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局今年1月份已經(jīng)發(fā)布了《煤礦機(jī)器人重點(diǎn)產(chǎn)品研發(fā)目錄》，提出了五類38種煤礦機(jī)器人的研制，從掘進(jìn)、到采煤、到運(yùn)輸三類作業(yè)機(jī)器人和安控與救援機(jī)器人。
網(wǎng)易科技《科學(xué)大師》記者向王國(guó)法提出一個(gè)疑問(wèn)，中國(guó)有超過(guò)500萬(wàn)煤礦工人，假如全面實(shí)行無(wú)人化開(kāi)采作業(yè)，是否會(huì)造成勞動(dòng)力過(guò)剩和失業(yè)，先進(jìn)的技術(shù)與人力用工矛盾是否會(huì)發(fā)生？
王國(guó)法承認(rèn)，在科學(xué)進(jìn)步的過(guò)程中，這樣的疑問(wèn)不可避免。但煤礦發(fā)展智能化無(wú)人開(kāi)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(tǒng)的作業(yè)方式和勞動(dòng)方式，改善作業(yè)環(huán)境與條件，“使我們的煤炭工人能夠更有尊嚴(yán)地去工作，有更好的工作條件。”
去年，王國(guó)法在德國(guó)參觀過(guò)一個(gè)年產(chǎn)4600萬(wàn)噸的露天煤礦，根本見(jiàn)不到底下有人作業(yè)，他注意到，這不意味著不需要人力，這個(gè)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(guó)法告訴《科學(xué)大師》，山東的棗礦集團(tuán)目前已經(jīng)提出了要全面取消工人夜班作業(yè)，“為什么現(xiàn)在能夠提出來(lái)全面取消夜班？也是我們智能化技術(shù)的進(jìn)步，我們生產(chǎn)力得到了充分的發(fā)展，有了科技的支撐，才能夠真正地取消夜班?！?/p>
目標(biāo)： 全面實(shí)現(xiàn)智慧煤礦
改革開(kāi)放40年來(lái)，中國(guó)的煤炭開(kāi)采從人工、半機(jī)械化、機(jī)械化，發(fā)展到綜合機(jī)械化，已經(jīng)開(kāi)始了向自動(dòng)化和智能化邁進(jìn)。
而人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的到來(lái)，讓王國(guó)法的夢(mèng)想有了實(shí)現(xiàn)的可能，“技術(shù)創(chuàng)新，需要符合科學(xué)規(guī)律，腳踏實(shí)地。煤炭傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，需要的是關(guān)鍵技術(shù)突破?！?/p>
王國(guó)法不止在一個(gè)公開(kāi)場(chǎng)合提到過(guò)，不要濫用概念，把許多完全不符合“智能化”的產(chǎn)品，冠以“智慧”、“智能”的名義，進(jìn)行過(guò)度包裝和宣傳，也不要“盲目抵觸”，對(duì)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(duì)。
王國(guó)法認(rèn)為所謂的數(shù)字化、人工智能和信息化都是實(shí)現(xiàn)“智慧礦山”或“智能化礦山”的基礎(chǔ)技術(shù)手段。
與智慧社會(huì)、智慧城市和智慧交通類似，王國(guó)法希望能夠?qū)崿F(xiàn)建設(shè)智慧煤礦的目標(biāo)。也就是讓煤礦的主體實(shí)現(xiàn)智能化，將物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、自動(dòng)化控制、機(jī)器人化等與現(xiàn)在礦山開(kāi)發(fā)技術(shù)深度融合，開(kāi)發(fā)礦山感知、互聯(lián)網(wǎng)、分析、自學(xué)習(xí)、預(yù)測(cè)、決策、控制的完整智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)煤礦全面智能運(yùn)行、科學(xué)綠色開(kāi)發(fā)、全產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)行的一種新模式。
在煤礦智能化發(fā)展戰(zhàn)略上，中國(guó)已經(jīng)提出了三階段目標(biāo)。
第一個(gè)階段，到2021年，全國(guó)建成100個(gè)智能化示范礦井，初步形成煤礦開(kāi)拓設(shè)計(jì)、地質(zhì)保障、生產(chǎn)安全等主要環(huán)節(jié)的數(shù)字化傳輸、自動(dòng)化運(yùn)行的技術(shù)體系，基本實(shí)現(xiàn)約定工作面減人提效生產(chǎn)、工作面內(nèi)少人或無(wú)人作業(yè)、井下固定崗位無(wú)人值守、遠(yuǎn)程監(jiān)控。
第二個(gè)階段，到2025年，大型煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化。形成煤礦智能化建設(shè)的技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)體系，實(shí)現(xiàn)開(kāi)拓設(shè)計(jì)、地質(zhì)保障、采掘、運(yùn)通、洗選、物流等系統(tǒng)的智能化決策和自動(dòng)化協(xié)同運(yùn)行，僅剩重點(diǎn)崗位集群作業(yè)。
第三個(gè)階段，到2035年，要全面實(shí)現(xiàn)煤礦的智能化開(kāi)采，構(gòu)建多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的煤礦智能化系統(tǒng)，建成智能感知、智能決策、自動(dòng)執(zhí)行的智慧煤礦體系，實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)綠色清潔可持續(xù)發(fā)展。
從路線圖來(lái)看，時(shí)間座標(biāo)并不遠(yuǎn)，但其中要克服的困難不言而喻。
王國(guó)法承認(rèn)，“雖然距離煤炭完全無(wú)人開(kāi)采這樣一個(gè)夢(mèng)想，要走的路還很長(zhǎng)，但是我們?cè)诓粩嗟叵蛲晟七@樣一個(gè)目標(biāo)去發(fā)展，不斷地在取得進(jìn)展?！?/p>
雖然當(dāng)前個(gè)別礦井已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了有人巡視、無(wú)人操作的采煤新方法，王國(guó)法說(shuō)，每一項(xiàng)技術(shù)離完全完善都有很大的距離，因?yàn)榈叵麻_(kāi)采是一個(gè)非常復(fù)雜的事情。“很多專家說(shuō)登天容易入地難，這并不過(guò)分。我們的地下開(kāi)采，有很多規(guī)律，就像地震學(xué)一樣，地下的這些活動(dòng)更復(fù)雜，它是不連續(xù)的一些活動(dòng)，在不連續(xù)的條件下的作業(yè)，實(shí)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(jìn)軍
煤炭工程領(lǐng)域目前面臨人才瓶頸，年輕人不愿意進(jìn)入這個(gè)行業(yè)，這是讓王國(guó)法感到憂心的事情。
下井挖煤這種傳統(tǒng)的作業(yè)方式，容易讓人產(chǎn)生吃苦受罪的印象。而王國(guó)法寄希望于智能化的開(kāi)采全面實(shí)現(xiàn)后，能夠更好地吸引到年輕人才的流向。
“我們發(fā)展的目標(biāo)就是要使生產(chǎn)力得到更大的解放、更大的提高。將來(lái)我們的工作時(shí)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(gè)事情了，可以使這個(gè)煤炭真正成為對(duì)我們青年人有吸引力的一個(gè)職業(yè)?！?/p>
王國(guó)法所展示出來(lái)的圖片和視頻，向外界傳遞出一個(gè)信號(hào)：智能化、現(xiàn)代化的煤礦作業(yè)，可以改寫煤礦作業(yè)水準(zhǔn)，采煤、運(yùn)煤不等于苦累臟。
“人生道路有千萬(wàn)條，或者直線，或者曲折。直線的，它可能比較擁擠。就像我們現(xiàn)在，很多精英全都擠到了金融(業(yè)領(lǐng)域)，可能擠得大家都走不動(dòng)。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(méi)有人能夠預(yù)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?！?/p>
王國(guó)法這個(gè)話，有他自己的人生經(jīng)歷作依據(jù)，他自己早年就是非煤院校畢業(yè)的，本科是山東大學(xué)冶金系軋鋼專業(yè)，研究生是東北大學(xué)流體機(jī)械及流體動(dòng)力工程專業(yè)，畢業(yè)后被分配到煤炭科學(xué)研究總院北京開(kāi)采研究所，從事煤炭綜合機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)與裝備研發(fā)，而不是因?yàn)橄矚g煤炭才選擇了這個(gè)行業(yè)。
他的科研經(jīng)歷，應(yīng)合了那樣一句話：哪里需要就被哪里搬。
王國(guó)法說(shuō)，當(dāng)代青年尤其是大學(xué)生，具備了創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力，在當(dāng)下處于第三次工業(yè)革命與第四次工業(yè)革命的歷史交匯期，以人工智能、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+為標(biāo)志的新技術(shù)革命浪潮滾滾，青年人是可以在建設(shè)綠色+智慧礦業(yè)的道路上，發(fā)揮創(chuàng)造力、建功立業(yè)的。
參考:《五洲四海山東人》《煤炭報(bào)獨(dú)家： 對(duì)話王國(guó)法院士，6000字干貨》
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