钱鸣高院士是我国著名采矿工程专家,中国矿山压力与岩层控制学科主要奠基人之一。他创造出矿山压力与岩层控制领域的数个第一,书写了我国煤炭采矿科技的辉煌篇章,在国内外产生了深远的影响。

 

生活艰苦,但志向不能丢弃

       钱鸣高院士5岁那年,抗日战争爆发,厄运也接踵而来。父亲因病去世,让这个本就不富裕的家庭失去了主要经济来源。少年时代,饱尝了民族的苦难和生活的艰辛,这在他幼小的心灵里种下了反抗的种子,同时也培养了他倔强的性格与发愤图强的意志。在整个小学与初中阶段,他每年都会获得奖学金,并以优异的成绩完成了小学与初中的学业。

       1945年,抗日战争结束,正步入青年时期的钱鸣高院士受到科学救国思想的影响,认为只有发展工业才能救中国。因此,1947年,他考入了省内著名的高级中学——苏州中学,在这里,他受到了良好的高级中等教育,并通过广泛阅读课外书籍,汲取了大量知识的营养。

       1950年,正值东北工学院在上海交通大学招生,钱鸣高院士抓住这个机会,报考了机械系。入学后,他和同样来自南方省市的同学们一起参观了抚顺煤都,对于这些出生在江南水乡,当时只看到过纺织厂、面粉厂等轻工业的年轻人来说,抚顺的采煤工业对他们产生了巨大的吸引力。此时,钱鸣高院士更加坚信,国家的兴盛必须走发展重工业的道路。

       采矿专业是一门艰苦的专业,当时报考这个专业的人很少,而国家根据能源发展的需要又急需采煤工程方面的专业人才。因此,学校号召同学们在自愿的基础上改报采矿工程专业。

       对于钱鸣高院士来说,他并不熟悉采煤,也不知道这门学科的深浅,只是凭借着初生牛犊不畏虎的勇气毅然响应组织号召,带头报名,由机械系转入采矿系学习。四年的大学学习生活转瞬即逝,这期间他深深感到国家在重工业建设上的落后。

 

工作停顿,但思维不能停顿

       1954年钱鸣高院士从东北工学院(现称东北大学)毕业,后被分配为北京矿业学院研究生,从此开始了一生的科研工作。在20世纪五十年代,学界有一种观点认为,采煤的学问在矿山压力,而钱鸣高院士的科研工作正是聚焦在此。当时,前人留下可供参考的文献少之又少,想要研究这个课题,就必须从实践入手,到井下去观察、测定。

       “纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”,多次下井让钱鸣高院士发现了很多现象,其中首要的问题的就是工作面冒顶事故不断,这迫使他不断思考工作面矿压形成的原因究竟是什么。在不断的观测中,受到周期来压现象的启发,他终于发现问题的关键在于层状老顶破断成块状后,其运动有一定的规律性,因此有可能形成承载结构,而此结构形态的改变将表现为工作面矿山压力。

       事实上,那时已经有很多学者注意到这个问题,学界也存在一些假说,如最初的梁、拱假说,以及后来的铰接岩块假说。虽然这些假说各自解释了一定的现象,但都没有完整的力学模型。1962年,受组织委托,钱鸣高院士开始指导研究生,他也抓住这个机会,以“采场上覆岩层活动规律”为题做研究。然而,问题尚未圆满解决,局势却出现了变化。

在四川三汇坝给工农兵大学生上课

       受一系列政治运动和文化大革命的影响,学校搬迁四川,钱鸣高院士的研究工作也不得不随之停顿。“这项研究工作无形中停顿了,但我的思维没有停顿。”回忆起当时,钱鸣高院士这样说道。

       “在这一段时间,尤其是1972年引进英国的液压支架时,对工作面支架阻力的确定争论比较大。由此,老顶破断后岩块相互限制形成的结构问题又提到日程上来。”终于,在一次偶然的机会中,钱鸣高院士破解了这一难题,用结构力学方法获得了老顶破断岩块相互铰接形成结构的力学模型的解,并确定了其稳定条件。1978年,该模型在孔庄煤矿实测中得到了验证,后又在矿井试验中取得圆满成功。

       由于生产需要,孔庄煤矿希望采用先采下层煤而后再采上层煤(煤层间距20m左右)的开采方案,这就提出了上层煤是否会被下煤层开采所破坏的问题。由于当时思路已经打开,也即相对坚硬的砂岩破断后因铰接作用可以像砌体一样重新排列整齐,因此他认为上行开采是可行的,并在矿井进行了上行开采试验,取得圆满成功。在这期间还进行了大量的现场测定,得到了块体运动的全部信息。至此,证实了砌体梁模型的成立。

       “砌体梁”学说被收录于《中国大百科全书》,也获得了煤炭行业第一个自然科学奖,打破了人们对煤矿开采的传统认识,使人们更加深刻地认识到,煤矿开采不只是一门技术,也是一门科学;煤矿开采不只需要经验,更要有理论,也更需要有理论。

 

年龄增长,但研究不能停止

       在科学研究的道路上,钱院士始终坚持追求真理、实事求是,“虔诚地进入科学的殿堂”是他对学生的告诫,更是他身体力行的真实写照。“到现场调查研究”这件事,钱鸣高院士在花甲之年还在坚持着。有一次,钱鸣高院士与他的学生在阳泉下井,由于过度的劳累,他在爬完两个上山(煤矿井下带有一定坡度的巷道)以后,体力难以支撑,当即昏倒在铁轨上。至今他的脸部仍然留下当时受伤的疤痕,但这并没有让他退缩。

       钱鸣高院士七十余岁还提出了煤矿绿色开采的理念,开创了系统的煤炭环保开采之路。国际岩石力学专家A.K.Ghose在他主编杂志编者按给予高度评价:“……绿色开采不仅仅是一个新的术语,同时还试图对煤矿开采及其对环境的多种影响的整体认识引入一个统一的概念。”

       他提出的科学采矿理念为我国煤炭资源可持续开发指明了方向。正如谢和平院士在钱院士八十岁寿辰祝辞中所总结的“钱院士在采矿工程学科建设及矿山压力理论和实践中所作出的这些系统、全面而具有开创性的成果,推动了我国煤炭科技产业的发展和进步,为保障煤矿在复杂困难生产地质条件下正常生产,为保障煤矿工人的生命安全和高产高效工作作出了重大的历史性贡献。”

       六十多年来,他在采矿工程学科建设、矿山压力理论及其工程实践中做出了系统、全面且具有创造性的贡献。这些成果的推广和应用产生了巨大的经济效益和社会效益,得到了国内外采矿工程领域专家学者的高度评价。