为了响应国家“一流大学与一流学者”建设的号召,本号自2016年10月推出“煤炭一流学者”专栏以来,受到很多关注,引起行业较大反响。现隆重推出第二位访谈嘉宾王德明教授。
嘉宾简介
王德明,男,1956年8月生,贵州省遵义市人,博士、教授、博士生导师,安全技术及工程国家重点学科学术带头人,煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室主任,全国优秀教师,国家安全生产专家组专家,中国煤炭安全科学技术学会矿井通风专业委员会主任,煤炭工业协会防灭火专家委员会副主任。曾任中国矿业大学能源与安全学院院长、安全工程学院院长。获得国家教学成果一等奖1项、国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖1项,出版《矿井火灾学》《煤氧化动力学理论及应用》《矿尘学》《矿井火灾救灾决策支持系统》等著作7部。
1.请问您是什么时候开始对煤炭研究感兴趣并走上从事科研的道路?
我是1977年恢复高考后首届入学的矿大采矿工程专业学生,入学后才开始对煤炭行业有所了解,毕业之后到了波兰克拉科夫矿冶学院进修煤矿安全,有机会接触欧洲的先进煤炭科学与技术,开始对世界的煤炭科技有些认识。回国后,师从从事矿井火灾防治研究的矿大安全学科带头人王省身教授。对煤炭安全科技的较深入研究是从1990年从事矿井火灾救灾专家系统的研究开始的。该项目是导师承担的原煤炭部重点科技课题,我对该项目研究内容很感兴趣,因为当时专家系统与人工智能技术刚刚兴起,矿井火灾救灾专家系统内容既新颖,又符合煤炭行业的发展需求,于是开始研究煤矿火灾时期的救灾知识,花了很多的时间自学计算机编程技术和人工智能技术。从编程语言basic起步,后学习C语言,C++,windows环境下的VC++。研究中,选择山东枣庄柴里煤矿为应用矿井,认真获取矿井通风安全数据,最终开发出了一套矿井火灾救灾专家系统。此后,我独立承担了国家“九五”攻关项目中的矿井火灾救灾决策及风流远程控制系统子课题,在山东兖州南屯煤矿建设了一套软、硬件相结合的矿井火灾救灾系统,从此走上了从事煤炭科技研究的道路。
2、您记忆较深刻的一次科研经历是?当时解决了什么问题?
答:2004年完成的神华神东矿区防治煤自燃的稠化砂浆防灭火技术。神东矿区当时主要面临煤自燃问题,该矿区地表缺土少水,实施传统的黄土灌浆技术困难,但矿区地处毛乌素沙漠边缘,地面上有20-30米厚的沙子。神东矿区提出了用沙子替代黄土进行防灭火的课题,但沙子比重大,易沉淀和磨损管道,有很大技术难度,故面向全国相关科研单位进行科技招标。我前期主要从事矿井外因火灾的防治技术研究,这是首次面对煤自燃火灾防治技术问题。我率领团队研发了一种以海带为原料的稠化剂,使用成本低,环保性好,悬沙能力强,构成的稠化沙浆流动的时候阻力小,不流动的时候形成凝胶状,防火性能好。该材料的优越性使矿大在科技竞标中获得成功,获得240万元的研究经费,在神东构建了一套稠化沙浆的生产与制备系统,有效控制了该矿区的煤自然发火问题。
3.请问您如何看待当前的煤炭去产能?如何看待其与煤炭行业院校的改革发展之间的关系?
煤炭在能源中的比例逐渐下降,煤炭去产能已经是共识,且正在有效实施。但是从我国能源资源的赋存秉性、煤炭的经济性和可洁净利用性来看,煤炭在未来很长一段时间内仍是战略能源和主要能源。降低产能,不是去煤化。市场对煤炭需求较大,煤是不可能完全被替代的。习总书记曾说:对煤的注意力不要分散,在发展新能源和可再生能源的同时,还要继续做好煤炭这篇大文章。煤炭行业院校的改革发展,不能分散对煤的注意力,要继续做好煤炭这篇大文章,把所依托的煤炭行业看成是改革发展的优势和特点,在这个基础上再拓宽研究领域,这就是我们煤炭行业院校的职责和任务。
4.请问您如何理解新工科建设?
2017年2月18日,教育部在复旦大学召开了高等工程教育发展战略研讨会,形成了新时期工程人才培养的新工科建设的共识,之后教育部要求各个高校开展新工科研究与实践。新工科建设就是对传统老工科的换代与升级。矿大过去的学科优势是采矿工程为主的传统老工科,当今迅猛发展的大数据、人工智能、物联网+等新兴产业代表未来的发展方向,如果传统老工科不沿新工科的道路进行改造,仍按照老思路运行,路就会越走越窄。
我认为,新工科建设对矿大这种工科类的院校转型发展指明了方向,为学校定位和一流学科建设增加了新内涵。
新工科建设要围绕学校定位和一流学科进行建设,这是一个系统工程。首先需要做好顶层设计。进一步明确办学定位,围绕建立国际一流矿业大学的目标,对现有的学院、学科、平台按新的需要进行调整和融合。其次,建立适应新工科建设的体制机制。按照研究型大学的体制,通过体制与机制的改革与完善,充分调动起学院和相关研究平台的积极性,认真运行好各类平台,克服重申报轻管理的老毛病。第三,建立职业化的高水平干部队伍。学校的发展需要教育管理专家,需要高水平的职业化专业队伍,以科研为主的教授兼任相关行政职务,既难保证投入全部精力,也缺少相关知识结构与能力。
5.请问矿业学科、安全学科的新工科建设如何做?
矿大的矿业学科是典型的传统老工科,也最具特色。矿业学科的新工科建设路径很明确,就是与新工科相结合。矿业学科的发展,正如钱鸣高院士经常谈到的,采矿工程要和机电、计算机、经济、管理相结合,在当前的条件下更要和物联网、人工智能、大数据等新技术相结合。
矿大的安全工程学科,过去只是矿业工程的一部分,目前该学科的知识体系也仍是如此,这既是优势,又是发展的瓶颈。安全科学与工程在我国已列为一级学科,在当前的社会发展当中,人们已认识到安全的重要性,安全本身就是一个新兴产业。当前,公共安全、网络安全得到了快速发展,矿大安全学科在这些新领域基本还未涉及。安全学科的新工科建设不仅是老新结合问题,而是需建立一种适应社会发展的新体系。目前思路是,在进一步夯实煤矿安全优势的基础上,需拓宽发展领域,在地铁、隧道、地下工程等领域的安全逐步形成优势;同时,将安全工程拓展到地面,以城市安全的消防为主。矿大安全学科无论在传统的矿业安全领域还是在新的地下工程和地面城市消防工程的新领域的发展,都必须注重融入新工科内容,使传统的知识体系进一步改造与升级。
6.为什么传统老工科需要与新工科进行融合,如何融合?
通常认为,创新一般发生在学科的交叉领域。传统学科的发展只有在新技术的推动下才有可能。传统老工科通常与国民经济的基础产业相联系,矿大的特色学科都与行业特色有关,都与国家经济建设的发展需求相关,老工科的最大优势就是有明确的背景。新技术一旦与传统学科相结合都会产生巨大的效益,也是促进新技术发展的最大动力。现代采矿工程技术的发展,与当代的机械装备制造技术、计算机技术、人工智能与自动化技术等密切相关。安全学科的特点更体现学科的交叉性,需要行业的专业知识和新工科专业知识与技术的融合。我自己就有体会,在科研中所取得的每一点成绩,离不开与其它学科的融合,例如研究煤自燃机理,离不开煤化学知识,我的团队在量子化学、分子动力学的研究方面已进入到了这些学科的前沿,才使我们能够提出煤氧化动力学理论,提出煤自燃倾向性测定的行业标准。在研究矿井火灾救灾专家系统时,为掌握计算机编程技术,我当时的编程能力达到了一定的计算机专业水平,我当时给全校的研究生开设C++课程,自己对面向过程和面向对象的编程和VC功能函数的应用有许多切身的体会。因此,老工科的发展需求也正是新工科生长的动力与源泉。对老工科的背景需求越清楚,对新工科的需求就越迫切,老工科与新工科的融合就越好,也就越能取得创新的成果。
7.请您给即将进入煤炭行业的科研小青椒们提一些建议
一是将明确的行业背景视为优势。
很多人把煤炭行业看成劣势,一心想跳出这个行业。实际上有明确背景,所学的知识就有应用的目标,就能学好和用好这门知识。我在给学生讲授矿井火灾时,我告诉学生,无论建筑火灾、化工火灾、森林火灾、矿井火灾,燃烧的原理都相同,但矿井为受限空间,一旦发生灾害,危害最严重,学好了矿井火灾知识,就能掌握其它各类的火灾知识。矿大的安全学科为什么能处于国内的最好水平,因为煤矿安全是工业安全的重中之重,面临瓦斯、火、水、顶板、尘土五大灾害,解决这些难题就能取得巨大经济和社会效益,就能取得重要科技成果,就能培养出优秀人才。而一些“985”学校的相关学科,由于缺少应用背景,反而很难出高水平成果和人才。
二是针对行业的重大需求确定研究方向和课题。
科研的目标应是解决行业的重大科技问题,这应是论文选题的原则。我指导的学生若能取得较好的成绩,其选题都紧紧围绕现场的重大需求或科学的前沿问题。如果离开实际需求,仅从学术文献上选题,为完成或发表学术论文而选题,研究的内容常常缺少实际价值,学生也难得到真正的锻炼,更难取得有价值的学术成果。如果以解决实际问题为导向,学生得到的锻炼最大,也最易出学术成果,去年我的一个学生因解决了泡沫降尘技术中的微量发泡剂的稳定添加等问题,发表了10篇SCI论文。
三是研究的问题处于学科前沿。
很多人不明白自己研究的东西在学科里面的地位,常常都在研究别人已研究过的东西,这种重复研究一般很难取得创新成果。我对自己及团队要求,所从事研究的问题一定要处于学科前沿,首先是要弄清学科的前沿在哪里,不清楚前沿就是盲目研究,弄清了前沿才有可能取得突破。例如关于煤自燃机理问题,前人已经研究300多年了,近些年来为什么我带领团队敢于去研究,其前沿问题就是煤结构的多样性和研究手段,我们找到了破解该问题的方法和新技术手段,从而取得了新的突破。又例如,本团队在三相泡沫、阻化泡沫、泡沫降尘技术的研发,都是在学科前沿的创新,从而取得较显著的学术和应用成果。
四是坚持理论与实践紧密结合。
就是践行矿大“好学力行”的校风。力行,就是撸起袖子去干。一旦有好的创意,就进行试验,就找一个矿井去试、去用。只有理论与实践紧密结合才能获得真知,才能取得有价值的成果。
本文转自微信公众号“中国矿业大学教务部”
