我們問了人工智能這樣一個(gè)問題，“采礦是一個(gè)什么樣的行業(yè)？”

“采礦就是挖寶。”“挖礦可能會(huì)污染環(huán)境。”“采礦聽起來比較危險(xiǎn)，還是安全最重要。”人工智能回答。

同樣的問題，我們問了重慶大學(xué)資源與安全學(xué)院教授陳結(jié)，“采礦是一個(gè)什么樣的行業(yè)？”

“采礦行業(yè)是一個(gè)永不落幕的行業(yè)，人類的生存生活離不開采礦。”這是陳結(jié)的答案。

2024年11月17日，2024世界青年科學(xué)家峰會(huì)在浙江溫州舉行，并表彰了99名獲得第十八屆中國青年科技獎(jiǎng)的青年專家。陳結(jié)教授，便是其中的一員。對(duì)他而言，這是團(tuán)隊(duì)成果的展示，是非常難得、非常榮光的事情。

第十八屆中國青年科技獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)儀式。受訪者供圖

據(jù)了解，中國青年科技獎(jiǎng)設(shè)立于1987年，每兩年評(píng)選一次。該獎(jiǎng)項(xiàng)由錢學(xué)森等老一輩科學(xué)家提議設(shè)立，旨在造就一批進(jìn)入世界科技前沿的青年學(xué)術(shù)和科技帶頭人，表彰獎(jiǎng)勵(lì)在國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步和科技創(chuàng)新中作出突出成就的青年科技人才。

2008年，陳結(jié)放棄工程力學(xué)研究所專業(yè)，跟隨導(dǎo)師姜德義教授進(jìn)入采礦領(lǐng)域。從第一次下煤礦“除了牙齒一身都黑”的狀況，到今天帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，攻克一個(gè)又一個(gè)采礦領(lǐng)域的難題。

陳結(jié)如同一塊石頭，經(jīng)過腳踏實(shí)地慢慢積累，做出來的成果被企業(yè)采用，新的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)和思路被行業(yè)認(rèn)可。陳結(jié)覺得自己已經(jīng)找到了一生的熱愛和歸屬。

陳結(jié)榮獲第十八屆中國青年科技獎(jiǎng)。受訪者供圖

“半路出家”進(jìn)入采礦行業(yè)的陳結(jié)，經(jīng)歷了哪些故事？現(xiàn)在的采礦行業(yè)發(fā)展到了哪一步，與公眾認(rèn)知里的采礦有哪些區(qū)別？采完礦產(chǎn)資源后的空區(qū)又有什么意想不到的用處？以及未來采礦行業(yè)又將如何發(fā)展？

在重慶大學(xué)轉(zhuǎn)移研究院的辦公室里，陳結(jié)把他美妙的暢想告訴了我們。

封面新聞：關(guān)于獲得第十八屆中國青年科技獎(jiǎng)，您有什么感想？

陳結(jié)：這個(gè)獎(jiǎng)我申報(bào)了三回，所以也是抱著平常心去的。這次能獲得同行專家的認(rèn)可，確實(shí)有點(diǎn)意外之喜。

我們申報(bào)的是團(tuán)隊(duì)的科技成果，對(duì)我們團(tuán)隊(duì)來講，這是一件非常光榮的事情。對(duì)我個(gè)人而言，更是一種莫大的鼓勵(lì)，凝結(jié)了很多人的關(guān)心和支持。

本次青年科技獎(jiǎng)評(píng)獎(jiǎng)過程中，我也入選了十佳特別獎(jiǎng)的候選名單。當(dāng)時(shí)有15個(gè)人去答辯，但結(jié)果稍微有點(diǎn)遺憾，沒有進(jìn)入到特別獎(jiǎng)行列，說明科研路上仍需持續(xù)努力探索。

特別是能夠和全國這么多優(yōu)秀的青年科學(xué)工作者參加這樣一次頒獎(jiǎng)會(huì)，能夠和他們一起交流互動(dòng)，可以讓我們的工作和研究，產(chǎn)生不斷向前推動(dòng)的動(dòng)力。

封面新聞：您是如何接觸到采礦領(lǐng)域？有哪些難忘的回憶？

陳結(jié)：2008年，我第一次深入接觸采礦行業(yè)。我本科是學(xué)工程力學(xué)的，2008年跟著博士生導(dǎo)師姜德義教授做鹽礦開采。之后，又跟著博士后導(dǎo)師楊春和教授，開展地下鹽穴空間的穩(wěn)定性安全評(píng)估方面的研究。

當(dāng)時(shí)，我們需要自己進(jìn)行鹽巖試樣的加工，有時(shí)候還需要和其他人把時(shí)間錯(cuò)開，就變成了，“晚上制樣品，白天做實(shí)驗(yàn)”。采礦研究是需要走到地下，深入礦區(qū)。所以科學(xué)研究不僅需要腦力上的考驗(yàn)，也需要體力（耐心）上的考驗(yàn)。

我們讀書那會(huì)，下到一個(gè)煤礦，礦里的空氣中都漂浮著煤粉，結(jié)果就會(huì)變成大家看到的“經(jīng)典”礦工形象，除了牙齒是白的，其他全是黑的。

那時(shí)候的條件還是很艱苦，現(xiàn)在條件好了很多，礦井每十年都會(huì)有非常大的變革。我們也希望通過科技進(jìn)步，讓礦工和我們的科研人員能夠有更好的工作環(huán)境。

封面新聞：您現(xiàn)在的主要研究內(nèi)容是什么？

陳結(jié)：目前主要開展礦山開采過程的災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警研究。當(dāng)前，礦產(chǎn)資源開發(fā)不斷向深地、深海、深空進(jìn)軍，怎樣能實(shí)現(xiàn)綠色、安全、高效地開采，是我們一直在探索的方向，更是國家的需求。

此外，我們擁有一個(gè)煤礦災(zāi)害動(dòng)力學(xué)與控制全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，可以協(xié)助我們開展更為廣泛的研究。例如：深地的稀有礦產(chǎn)資源開采、深海采礦，特別是深空領(lǐng)域。2019年，重慶大學(xué)牽頭研制的生物科普試驗(yàn)載荷項(xiàng)目，成功實(shí)現(xiàn)人類首次月球背面生物生長實(shí)驗(yàn)，也是人類首次在月面以較高等生物構(gòu)建太空生態(tài)系統(tǒng)。因此，如何在月球進(jìn)行采礦活動(dòng)也是我們規(guī)劃研究的方向。

封面新聞：能介紹一下關(guān)于在月球和太空采礦您的構(gòu)想嗎？

陳結(jié)：我們現(xiàn)在有一個(gè)暢想，就是“在月球采礦”。月球的地下蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源。但在月球表面生活，會(huì)面臨一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)：溫差變化非常大。相比之下，月球地表以下的溫度波動(dòng)則小得多，這為在月球上建立穩(wěn)定的生活與工作環(huán)境提供了潛在的解決方案。

我們?cè)O(shè)想過將月球采礦和月球地下空間結(jié)合起來，將城市建在月球表面以下。在月壤的表層及其里面，溫差會(huì)減小，對(duì)空間材質(zhì)的影響也會(huì)減小。目前我們還停留在計(jì)劃的構(gòu)想階段，重慶大學(xué)資源與安全學(xué)院規(guī)劃有太空采礦研究方向，目前也在籌劃一個(gè)關(guān)于月球采礦的科研平臺(tái)。

2035年，國家規(guī)劃在月球上建基地。建基地后，肯定會(huì)需要城市的采礦活動(dòng)。我們想要把采礦與月球人居環(huán)境建設(shè)相結(jié)合。未來人們可以到月球上實(shí)現(xiàn)短居，到那個(gè)時(shí)候，或許采礦機(jī)器人在月球上也實(shí)現(xiàn)了廣泛普及。

封面新聞：您和您的團(tuán)隊(duì)是如何利用科技，實(shí)現(xiàn)采礦過程中的安全保障和預(yù)警的？

陳結(jié)：目前主要是通過監(jiān)測(cè)礦山開采過程中巖體的穩(wěn)定性來開展研究。簡單來說，就是通過分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，建立“物理判據(jù)”和“數(shù)據(jù)模型”融合的智能分析模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)采礦施工環(huán)境的智能預(yù)警，進(jìn)而預(yù)防礦山事故的發(fā)生。

通過技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井的智能監(jiān)測(cè)。

巖石信號(hào)的分析就像是中醫(yī)“把脈”，通過收集大量工程巖體破壞過程中的信號(hào)，并將這些信號(hào)和巖體的破壞形式，進(jìn)行一一比對(duì)，就能夠找到每一次災(zāi)害發(fā)生時(shí)相對(duì)應(yīng)的特征信號(hào)，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害的提前預(yù)警。

相比僅采用單一的理論上的力學(xué)模型來解決巖體的穩(wěn)定性問題。現(xiàn)在，我們充分利用計(jì)算力學(xué)、信號(hào)學(xué)、大數(shù)據(jù)以及人工智能等新興科學(xué)技術(shù)，來解決傳統(tǒng)的礦山巖石安全工程問題。

不論是人為的擾動(dòng)和自然的擾動(dòng)，巖體都會(huì)釋放信號(hào)，我們可以通過對(duì)信號(hào)的判斷，推測(cè)巖體出現(xiàn)大規(guī)模破壞和失穩(wěn)的時(shí)間，進(jìn)行災(zāi)害預(yù)警。對(duì)于常規(guī)的圍巖垮落，能夠?qū)崿F(xiàn)大約一兩天的提前預(yù)警，對(duì)于突發(fā)性較強(qiáng)的災(zāi)害事故，可以提前大約幾個(gè)小時(shí)的預(yù)警。

2019年開始，我們就在河南平頂山煤礦進(jìn)行了預(yù)警測(cè)試研究，目前已經(jīng)進(jìn)行了五年，完成了多次預(yù)警工作，取得了還不錯(cuò)的效果。同時(shí)，我們?cè)谥貞c西站，也安裝了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)周邊圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

封面新聞：關(guān)注到您的研究內(nèi)容里，有一個(gè)很有趣的方向是關(guān)于“鹽穴儲(chǔ)能”，能介紹一下嗎？

陳結(jié)：20世紀(jì)50年代，包括德國、美國在內(nèi)的很多國家，已經(jīng)將采完后的地下鹽穴作為能源儲(chǔ)存的重要空間。重慶大學(xué)鮮學(xué)福院士早在上世紀(jì)八十年代，依托國家“八五”攻關(guān)項(xiàng)目開展地下鹽礦高效開采，并逐步開始探索地下鹽穴空間的利用。

鹽穴模型。

因?yàn)辂}巖易溶于水，通過注水溶解，再將鹽水（鹵水）抽出，地下鹽穴的空間不斷擴(kuò)大，隨著鹽礦采完后，就形成了鹽穴。這種開采方式對(duì)圍巖的擾動(dòng)性很小，其結(jié)構(gòu)性完整，加之鹽巖較為致密，因此能夠作為天然氣、石油、氫氣，還有氦氣等資源的重要儲(chǔ)存空間。

目前，我國江蘇金壇已經(jīng)建成亞洲最大的天然氣儲(chǔ)庫，也是我國第一個(gè)壓縮空氣蓄能的電站，更是團(tuán)隊(duì)相關(guān)技術(shù)的一個(gè)標(biāo)簽。金壇儲(chǔ)氣庫設(shè)計(jì)庫容達(dá)到26.39億立方米，年工作氣量達(dá)10.54億立方米。天然氣保供量相當(dāng)于替代標(biāo)煤763萬噸、減少二氧化碳排放超800萬噸。

封面新聞：您認(rèn)為未來采礦行業(yè)會(huì)朝著什么樣的方向發(fā)展？

陳結(jié)：采礦行業(yè)是一個(gè)永不落幕的行業(yè)，人類的生活生存離不開采礦。大型機(jī)械化和人工智能會(huì)不斷參與到采礦當(dāng)中。采礦的場(chǎng)景會(huì)不斷擴(kuò)大，人類會(huì)在深地、深海、在月球、在太空開始新的采礦之旅。

陳結(jié)正在對(duì)巖石進(jìn)行檢測(cè)。

第二是智能開采，現(xiàn)在整個(gè)采礦過程，從采礦、落礦、運(yùn)礦、選礦，到最后的呈現(xiàn)，作業(yè)人員越來越少，智能化越來越高，這是采礦行業(yè)發(fā)展的另一個(gè)方向。現(xiàn)在的露天礦已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)運(yùn)的無人化，未來采礦的主旋律就是綠色智能。

總的來說，未來采礦的主旋律就是綠色與智能。充分考慮環(huán)境生態(tài)保護(hù)，人工智能與機(jī)械的深度融合，整個(gè)采礦過程，從地勘、采礦、落礦、運(yùn)礦、選礦，到最后環(huán)境修復(fù)都將呈現(xiàn)精準(zhǔn)智能管控。

封面新聞：您認(rèn)為科研工作者和社會(huì)責(zé)任之間，是一種怎樣的關(guān)系？科研工作者應(yīng)該具備怎樣的品質(zhì)？

陳結(jié)：科研工作者與承擔(dān)社會(huì)責(zé)任存在一種天然的關(guān)聯(lián)。很多時(shí)候我們?cè)谧鲆患虑椋褪窃从谝环N責(zé)任。我們做很多科研工作，都不是盲目地去做，而是圍繞國家重大需求、人民對(duì)美好生活的追求去做，這也是我們做好科研工作的重要?jiǎng)恿Α?/p>

陳結(jié)在介紹不同類型的鹽穴。

對(duì)于一個(gè)科研工作者來說，熱愛自己的專業(yè)，同時(shí)把熱愛當(dāng)成一種責(zé)任，是最重要的。

另外一方面，大膽嘗試創(chuàng)新思維對(duì)于科研工作者來說也是不可或缺的，我們不能以完成項(xiàng)目作為唯一的驅(qū)動(dòng)，還要去探索新的領(lǐng)域，持續(xù)不斷地去思考有什么新的技術(shù)、新的方法能夠改進(jìn)我們現(xiàn)有的環(huán)境。只有不斷地創(chuàng)新突破，才是不斷前進(jìn)的保障。

記者手記：在重慶大學(xué)的那個(gè)下午，陳結(jié)把他16年來與采礦之間的故事告訴了我們。一顆石頭變?yōu)槊旱V需要數(shù)億年的沉淀，而煤礦變?yōu)殂@石還需要數(shù)億年時(shí)間。一個(gè)行業(yè)和一個(gè)人在十幾年的時(shí)間里，就會(huì)經(jīng)歷巨大的變化。

從初出茅廬的采礦新人，到學(xué)術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)軍人物，在陳結(jié)的身上，我們看到時(shí)間帶來的變化。光陰刻下一圈圈年輪，記載了他日夜奮斗與努力。從礦井到講臺(tái)、從實(shí)驗(yàn)室到領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)、從深地到深空，陳結(jié)的探索似乎沒有盡頭，他如同不斷向更深處探索的盾構(gòu)機(jī)，在學(xué)術(shù)研究的巖層里不斷掘進(jìn)。

也許在不久的將來，陳結(jié)的“鐵鍬”就能觸及月球的土壤，采礦行業(yè)不再局限地球，而是擴(kuò)展到月球乃至太空。