8月21日20時26分，陜西省延安市延川縣新泰煤礦內(nèi)，發(fā)生一起瓦斯閃爆事故。據(jù)央視新聞報道稱，事故原因初步核實疑為瓦斯超限爆炸引發(fā)。目前，事故已致11人遇難。

       這起事故再度讓公眾聚焦到一個關(guān)鍵問題：為何在不斷強化煤礦安全的背景下，礦難仍時有發(fā)生？近二十年間，國內(nèi)煤礦安全治理水平已得到很大提升。綜合歷年《中國煤炭工業(yè)年鑒》等數(shù)據(jù)可知，2001~2018 年中國每年礦難死亡人數(shù)和百萬噸煤死亡率都呈現(xiàn)出急劇下降趨勢。

       2022年3月14日，中國國家礦山安全監(jiān)察局公布的數(shù)據(jù)顯示，2021年，中國礦山共發(fā)生事故356起、死亡503人，同比分別下降16%和12.7%。但另一方面，對中國來說，礦難治理仍是國家治理的重要任務。國家礦山安全監(jiān)察局副局長張昕去年3月曾表示，礦山安全生產(chǎn)形勢依然嚴峻復雜，重大災害日趨嚴重，一些地區(qū)和企業(yè)違法違規(guī)行為屢禁不止、企業(yè)主體責任落實不到位、安全基礎(chǔ)薄弱、監(jiān)管監(jiān)察能力不足等問題依然突出，亟待解決。

       如何讓采礦更安全？是中國工程院院士、中國礦業(yè)大學（北京）校長葛世榮長期研究的問題。日前，身為國家礦山安全監(jiān)察局礦山智能化專家委員會主任的他，在接受《中國新聞周刊》采訪時，分析了近幾年礦難事故成因的變化趨勢。對于此前本刊報道的山西代縣精誠鐵礦瞞報事故，他還指出，精誠鐵礦屬于金屬礦，人們今天常忽視的一點是：在3000余處煤礦之外，金屬礦等非煤礦山數(shù)量達近3萬處，且開采方式傳統(tǒng)，更容易出現(xiàn)安全事故。

       非煤礦山安全生產(chǎn)值得重視

       中國新聞周刊：為何國內(nèi)礦難時有發(fā)生？此前，我們調(diào)查報道了山西代縣礦工死亡瞞報事件，事情發(fā)生在忻州代縣的精誠鐵礦。在涉及瞞報的17名死亡礦工中，調(diào)查顯示，死亡原因有多種，如滑塌事故、礦洞內(nèi)焊接風管時不小心把風管烤爆、冒頂和巖爆等。你如何看待這些原因？

       葛世榮： 風管烤爆屬于典型的違章作業(yè)，因為礦山風管里有的存有瓦斯，也會附著易爆粉塵，這些易爆物質(zhì)極易引發(fā)爆炸事故。冒頂、巖爆也是礦難中常見事故，冒頂是在開采中巷道上部礦巖層塌落下來的現(xiàn)象，一般是源于防護不當或支護質(zhì)量不好。巖爆就像礦區(qū)地震一樣，巖體內(nèi)被掏空后，上部巖體聚積的壓力不斷增加，最終導致巖石難以承受，發(fā)生爆裂崩塌而產(chǎn)生強烈沖擊破壞。

       中國煤炭開采以深部地下開采為主，約85％的煤炭產(chǎn)量來自于地下600~1000米深的礦井，井下地質(zhì)環(huán)境復雜，發(fā)生瓦斯、突水、巖爆等事故的概率大。而且，中國不僅地下深礦數(shù)量最多，井下礦工數(shù)量也最多，平均每天約有50萬人在地下作業(yè)，屬于世界上深部礦井最多、災害礦井最多、煤炭產(chǎn)量最多的國家。這樣“三多”因素疊加的煤礦開采條件中國獨有，一旦發(fā)生事故，就會造成少則幾人、多則數(shù)十人的慘重傷亡。近年來，由于大多數(shù)煤礦已采用全機械化開采，部分實現(xiàn)智能化生產(chǎn)，安全事故發(fā)生率已明顯下降。

       精誠鐵礦屬于金屬礦。人們今天常忽視的一點是，我國除有3000余處煤礦之外，還有非煤礦山近3萬處，比如金屬礦、化工礦等，量大面廣。這幾年，煤礦的安全形勢大有好轉(zhuǎn)，但非煤礦山安全生產(chǎn)值得高度重視。有些金屬礦頻發(fā)冒頂事故，因為還采用傳統(tǒng)的開采方式，鉆孔后用炸藥炸礦石，再裝載倒運，沒有類似于采煤工作面的液壓支架作為頂板支撐，暴露的頂部巖層很容易發(fā)生冒頂。

       中國新聞周刊： 你多年來一直在研究煤礦智能化技術(shù)，國內(nèi)累計建成智能化采煤工作面1043個、掘進工作面1277個，建有智能化工作面的煤礦達694處。目前，國內(nèi)煤礦智能化技術(shù)已發(fā)展到怎樣的水平，能在多大程度上減少安全事故的發(fā)生？

       葛世榮：礦山智能化的目標是“減人、增安、提效”，當前煤礦災害監(jiān)測與智能預警技術(shù)和智能化采掘運輸技術(shù)正在推廣應用，其顯著成效是智能化煤礦的百萬噸死亡率為0.024，比全國煤礦降低一半。

       今年2月，內(nèi)蒙古阿拉善盟新井煤業(yè)公司露天煤礦發(fā)生大面積坍塌事故，50多名礦工被掩埋致死。從目前情況看，屬于違章違規(guī)生產(chǎn)所致。從預防技術(shù)來看，如果有智能預警技術(shù)，就能對發(fā)生滑坡的邊坡表面形變和內(nèi)部受力狀態(tài)進行監(jiān)測和穩(wěn)定性預判，一旦發(fā)現(xiàn)邊坡趨于失穩(wěn)滑動，就能提前預警預報。不過，現(xiàn)在的智能預警技術(shù)還不夠精準，只能監(jiān)測表面形變。此外，對于滑坡、瓦斯涌出、冒頂這種漸進性災害，現(xiàn)在技術(shù)具有一定能力做到提前預警，但對巖爆、突水、瓦斯突出等突發(fā)性災害，預測準確性和即時性還有待提高。

       解決減少礦難事故和傷亡人數(shù)的難題，最根本的辦法就是做到兩點：災害提前預警和無人化、少人化作業(yè)。通過使用煤礦機器人和無人駕駛技術(shù)，在危險作業(yè)區(qū)實現(xiàn)現(xiàn)場無人、遠程操控，這些都需要大數(shù)據(jù)、5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)支持。

       中國新聞周刊：目前，我國的煤礦機器人研發(fā)和應用已經(jīng)到了怎樣的水平？尤其在高風險煤礦和深部煤層的采掘上，煤礦機器人能發(fā)揮什么作用？

       葛世榮：全國煤礦已投入使用1000多臺煤礦機器人，采掘機器人和安全巡檢機器人應用較為普遍，大型煤礦平均一個工作面已由原來需要二十幾位礦工，減到了3~5人。總體而言，智能化采掘工作面人員減少了70％，效率提高了20％左右。

       整體而言，我國煤礦智能化技術(shù)目前處于初級階段，運維過程中仍有約50％的人為干預，從初級到中級還要5~10年，中級智能化煤礦將實現(xiàn)半自主化操作，人為干預降至20％。按照國家相關(guān)規(guī)劃，到2035年我國基本實現(xiàn)煤礦智能化，也就是總體達到高級水平：全自主操作運行模式，對所有生產(chǎn)和安全保障環(huán)節(jié)具有全面感知能力，機器人自主決策運行，但鑒于煤礦生產(chǎn)條件復雜性和危險性，仍需有約5％的工序人機交互監(jiān)控。

       目前的煤礦智能化最大瓶頸，還在于煤礦“數(shù)據(jù)孤島”“信息煙囪”問題突出。今年6月，國家礦山安全監(jiān)察局發(fā)布了《智能化礦山數(shù)據(jù)融合共享規(guī)范》，就是為了打通“數(shù)據(jù)孤島”和“信息煙囪”。由于煤礦智能化是按生產(chǎn)環(huán)節(jié)來逐步實現(xiàn)，比如掘進、開采、運輸、安全監(jiān)控等，每個環(huán)節(jié)各有系統(tǒng)，系統(tǒng)和系統(tǒng)間不兼容。我曾到一家煤礦調(diào)研智能化運行情況，其生產(chǎn)環(huán)節(jié)和管理部門就有100多個信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)?，F(xiàn)在，須把這些五花八門、種類繁多的數(shù)據(jù)系統(tǒng)、裝備系統(tǒng)全部統(tǒng)一起來，才能提高煤礦智能化常態(tài)運行水平。

       能源清不清潔，不能按照出身來論

       中國新聞周刊：除了煤礦智能化技術(shù)以外，作為煤炭工程專家，你還長期關(guān)注中國的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型以及煤炭在其中扮演的角色。最近兩三年，當“靠天吃飯”的可再生能源遭遇到越來越“常態(tài)化”的極端天氣，國家在政策層面開始調(diào)整并重新意識到煤炭重要的保供作用。你如何看待政策的這種調(diào)整？

       葛世榮：在2021年大規(guī)模拉閘限電之前，就出現(xiàn)了一些危險信號——當時，由于之前的退煤政策影響，煤礦數(shù)量削減很多，許多電廠的煤炭儲備也不足。另一方面，煤電機組年運行小時數(shù)嚴重不足，很多機組達不到3000小時，一般須達到4500小時才具有盈利能力，當時的煤電企業(yè)虧損嚴重。對于這種情況，業(yè)界很擔憂，一旦遇到枯水期或極端天氣，風電、光伏、水電等“靠天吃飯”的可再生電力不穩(wěn)定，火電供應又頂不上，就很容易出現(xiàn)突發(fā)性的電力短缺，后來發(fā)生的拉閘限電情況果然印證了這點。

       這一教訓之后，國家層面意識到當前我國的煤炭保供能力和火電供應能力依然十分重要，因此，近兩年及時調(diào)整了相關(guān)政策，強調(diào)要發(fā)揮煤炭的主體能源作用。2022年，我國煤炭新增產(chǎn)能3億多噸，很多原來被關(guān)停的煤礦在保障安全前提下也重啟生產(chǎn)，這些舉措大幅度提高了煤炭保供能力。今年來看，我國煤炭供應調(diào)節(jié)能力很強，迎峰度夏的煤電“壓艙石”十分穩(wěn)固。

       我國“雙碳”目標提出后，積極推進能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，新能源裝機容量已經(jīng)超過了火電裝機容量。但在極端天氣下，中國能源轉(zhuǎn)型期帶來的電力系統(tǒng)不穩(wěn)定問題顯現(xiàn)。這個問題的本質(zhì)是轉(zhuǎn)型期的電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)還沒有達到穩(wěn)健狀態(tài)。換句話說，較為穩(wěn)定的煤電作用被削減得太多了，而受季節(jié)性影響較大的風光水可再生能源發(fā)展很快，但儲能容量沒有跟上，導致電力調(diào)峰能力存在差距，造成整個電力系統(tǒng)韌性不足。例如能源生產(chǎn)大省山東，新能源和可再生能源發(fā)電裝機占比約40％，但卻是電力缺口第一省份，今年迎峰度夏的晚高峰時段存在1000萬千瓦的供電缺口，好在山東省在煤炭保供方面進行了前期預判，山能集團所屬煤礦發(fā)揮了保供穩(wěn)定器作用。

       這說明，關(guān)鍵時刻能頂?shù)蒙系哪茉茨壳斑€是煤電，面對我國能源稟賦國情，去煤炭和減煤電不可操之過急。統(tǒng)籌能源安全和雙碳目標時，首先要保障我國能源的安全性和可靠性，再有序穩(wěn)妥地對能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化。在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型期，整個電力系統(tǒng)要多元化發(fā)展，煤電、可再生能源、核電、新能源、智慧電網(wǎng)發(fā)揮各自優(yōu)勢，提高電力系統(tǒng)韌性。尤其要考慮到經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的用電需求量一定是不斷增長，我國煤炭生產(chǎn)供應處于“西多東少、北煤南運”的格局，構(gòu)建煤炭的柔性供應能力很重要。

       中國新聞周刊：多元化的電力系統(tǒng)中，煤電至少應占多大比例？要想不操之過急，煤炭在整個能源結(jié)構(gòu)中又該如何漸進式減容？

       葛世榮：截至2022年底，中國煤電發(fā)電量占比仍然高達58.4％，應該屬于戰(zhàn)略性能源，如果戰(zhàn)略性能源不穩(wěn)定，整個能源系統(tǒng)的安全就會受到?jīng)_擊。因此，我認為比較合適的速度是在未來30~40年內(nèi)，把煤電占比從超過50％降到20％左右，不能切換得太快，而且這20％的煤電不再是固體煤炭直接燃燒發(fā)電，而是變革性的低碳化煤基能源發(fā)電。

       上海交通大學教授、中國工程院院士黃震發(fā)表的論文中提出了一個很有價值的參考數(shù)據(jù)：很多已實現(xiàn)碳達峰的發(fā)達國家，新能源發(fā)電比例并沒有超過50％，日本的煤電目前仍在40％左右。我國提出的目標是到2060年，中國非化石能源消費比重要達到80％，其中，風電、光伏和水電占比合計達到60％。這種結(jié)構(gòu)下，留給煤電的比例只有10％左右，這是當前高碳排放的燃煤發(fā)電比例。那么這樣的電力系統(tǒng)是否有足夠的韌性？我想，如果非化石能源消費占比調(diào)整為60％~65％，相應地抬高低碳化煤電占比，這樣既可以增強電力系統(tǒng)的韌性，又可以減輕新能源大規(guī)模儲能容量的壓力。

       中國新聞周刊：這樣調(diào)整之后，煤炭發(fā)電占比提高，減碳的目標是否就更難達成？

       葛世榮：這還是一種基于傳統(tǒng)煤炭利用方式的看法。未來，通過煤炭清潔利用技術(shù)創(chuàng)新，可以在保障煤電供應能力的同時，減少二氧化碳排放。去年3月，我們團隊開展了我國“以煤為主”的能源結(jié)構(gòu)研究，探討碳達峰目標下煤炭能源的“壓艙石”作用如何體現(xiàn)。我們研究發(fā)現(xiàn)，已實現(xiàn)碳達峰的國家有“三個20％”：實現(xiàn)碳達峰之前，這些國家的煤炭在能源消費結(jié)構(gòu)占比長期在20％以上；美歐通過“減煤增氣”實現(xiàn)達峰，平均增加了20％的天然氣發(fā)電，才減少相應比例的燃煤發(fā)電；一些碳達峰國家的煤電占比仍保持在20％以上。

       從中，我們想到的一個重要問題是：到2060年，我國實現(xiàn)了碳中和，10％的煤炭發(fā)電占比是不是太低了？中國的能源稟賦是富煤缺油少氣，煤炭儲量占化石能源儲量的94％，石油和天然氣的對外依存度很高，無論管道運輸還是海運，都是一種可能受制于人的“卡脖子”能源依賴，而可再生能源則是“靠天吃飯”的“卡嗓子”能源供應。美國能生產(chǎn)大量頁巖氣，實現(xiàn)天然氣自主之后的減煤是可控的，中國不適合完全復制西方“減煤增氣”的碳達峰路徑，中國實現(xiàn)碳中和要按照我們自身的能源結(jié)構(gòu)特點設(shè)計路徑。因此，煤炭在我國能源發(fā)展中的主體作用體現(xiàn)為：近期保供，遠期降碳。

       中國新聞周刊：中國的碳中和路徑應該是怎樣的？

       葛世榮：要確保我國能源安全和保障能力，其中立足國情的重要方面在于煤炭清潔化利用。近期，我們提出了一個新概念：煤基能源。傳統(tǒng)的煤炭能源是煤炭“一燒了之”。煤基能源是把煤炭資源通過各種清潔化方式，轉(zhuǎn)換為更低碳的液態(tài)、氣態(tài)能源產(chǎn)品，包括煤制油、煤制氣、煤制氫、富油煤開發(fā)等。我認為，煤基能源可以支撐中國式碳中和實現(xiàn)，走出一條從煤炭能源向煤基能源變革之路。我們預測，煤基能源到2060年可為我國提供至少20％的能源供應，其二氧化碳排放量比傳統(tǒng)煤炭利用方式降低一半。

       煤炭清潔高效利用的關(guān)鍵，是有顛覆性的技術(shù)變革支撐。例如，低溫熱解技術(shù)可以讓富油煤轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨顺捎推泛突瘜W品。另一種更革命性的技術(shù)，是地下煤炭原位氣化。簡單來講，就是不將煤炭開采出來燃燒，直接在地下進行煤炭氣化利用，產(chǎn)出含有氧氣、氫氣、一氧化碳等組分的合成氣。

       地下氣化對實現(xiàn)雙碳目標的貢獻何在？我的回答是“二分之一”，即煤炭地下氣化轉(zhuǎn)換出燃氣，其二氧化碳排放只有原來煤炭燃燒利用的一半，具有與天然氣同樣的“清潔能源”排放水平。蘇聯(lián)、美國、澳大利亞、英國、中國等國都曾大規(guī)模研究過煤炭地下氣化技術(shù)，至今只有蘇聯(lián)建設(shè)的安格連煤炭地下氣化站運行了60余年，年產(chǎn)25億方燃氣。究其原因，一方面，很多國家已通過各種渠道擁有富裕的天然氣供應；另一方面，也是最主要的阻力，來自人們對環(huán)境污染的顧慮，這也是中國多年來的研究一直停留在試驗層面的原因。

       實際上，國內(nèi)外研究表明，煤在地下燃燒過程中產(chǎn)生的重金屬元素進入地下水后，一兩年后就會降解，總體對環(huán)境的影響是可控的。而且，現(xiàn)在我們提出要在2000米以下的煤層進行地下氣化，一方面遠離地下飲用水層，另一方面是開發(fā)更加豐富、目前機械開采無法觸及的煤炭資源。近五年，中石油、中石化、國家能源集團等央企都在布局煤炭變革地下氣化，它們認為這是未來的新型油氣藏資源。

       中國新聞周刊：如果未來可以變采煤為采氣，讓二氧化碳排放減少一半，是否意味著不能再單純把煤炭視為傳統(tǒng)化石能源？

       葛世榮：我個人認為，能源清不清潔，不能按照出身來論，而是看它能夠清潔化利用的程度。煤炭地下氣化產(chǎn)出的是煤基燃氣，能做到和天然氣一樣的排放水平，應該是一種清潔化能源產(chǎn)品。如果把此前300年稱為傳統(tǒng)煤炭時代，在煤炭可以清潔化利用的時代，就是“后煤炭時代”。

       行業(yè)特色大學求大求全會削弱優(yōu)勢

       中國新聞周刊：前一段時間，高等工程教育界對“工科理科化”的討論和關(guān)注很多，你如何看待這一現(xiàn)象背后的成因？

       葛世榮：工科理科化的一個主要原因，是大學同質(zhì)化發(fā)展。原本工科、理科各有所側(cè)重，在工科大學，理科能力是重要基礎(chǔ)。但在同一套評價體系之下，多數(shù)大學都在追求綜合化發(fā)展，從專業(yè)設(shè)置到學科發(fā)展都求大求全，使大學逐漸喪失了自身特色和獨特競爭力，工科優(yōu)勢也就被削弱了。

       我認為大學定位有三種類型，一種是服務于區(qū)域，一種是服務行業(yè)，還有一種服務于國家戰(zhàn)略需求。我對中國礦業(yè)大學（北京）的定位是服務行業(yè)的特色大學。這類行業(yè)特色大學最重要的責任和使命，就是為行業(yè)培養(yǎng)專門化拔尖人才，做行業(yè)最前沿的科技研究。比如100年后，礦大（北京）可能不再研究采煤，而是研究深地、深海、深空采礦，但始終不離開礦業(yè)這個行業(yè)核心。

       在中國，地礦油、農(nóng)林水這幾個領(lǐng)域，一定要有高水平行業(yè)特色型大學，因為一個行業(yè)內(nèi)有很多專門問題需要這類大學去解決。其他大學雖然也有相關(guān)研究，但礦業(yè)大學應該做得更多更深更好。

       中國新聞周刊：這種大學發(fā)展求大求全的環(huán)境下，中國的行業(yè)特色大學面臨的主要困境是什么？

       葛世榮：目前的大學評價體系以論文數(shù)量、學術(shù)稱號、成果獎勵、學生規(guī)模等作為指標。在學科評估、專業(yè)評估的壓力下，行業(yè)特色大學被迫向綜合性大學指標體系靠攏，有時會適當削減行業(yè)特色專業(yè)，發(fā)展一些并非其特色優(yōu)勢專業(yè)，在一定程度上擠占了行業(yè)特色大學原本用來發(fā)展強項專業(yè)的辦學資源。

       以德國弗萊貝格礦業(yè)大學為例，這是世界上最早的礦業(yè)大學，只設(shè)置了地質(zhì)、能源、環(huán)境、材料等四個領(lǐng)域的二十多個專業(yè)?，F(xiàn)在，中國礦業(yè)大學（北京）的奮斗目標是在30年之后，成為世界一流的能源科技大學。我認為當今先把低碳化煤基能源做好，未來要聚焦關(guān)鍵礦產(chǎn)開發(fā)，解決未來制約新能源發(fā)展的稀有金屬瓶頸。

       近幾年，學校采礦工程等傳統(tǒng)王牌專業(yè)出現(xiàn)招生難現(xiàn)象。所以從2021年起，我校新增了智能采礦工程、碳儲科學與工程、機器人工程、人工智能工程、大數(shù)據(jù)管理與應用等新專業(yè)，學生們都很感興趣。

       我國是世界第一的礦業(yè)大國、農(nóng)業(yè)大國、冶金業(yè)大國、制造業(yè)大國，我感覺目前國家對行業(yè)特色大學的重視和支持還不夠充分。建設(shè)教育強國，不僅要建設(shè)一批高水平大學，還要建設(shè)專門行業(yè)領(lǐng)域的世界一流大學。但如何體現(xiàn)這些行業(yè)型大學的重要性，是值得思考的。我希望能有針對行業(yè)特色大學的差異化評價方式。