協(xié)同創(chuàng)新 揭開煤炭資源綜合開發(fā)利用新篇章

    我國作為世界第一大產(chǎn)煤國，煤炭一直在能源結(jié)構(gòu)中居于主體地位。近年來，煤炭的生產(chǎn)和需求出現(xiàn)了前所未有的高速增長態(tài)勢，但煤炭行業(yè)也面臨巨大挑戰(zhàn)：東部發(fā)達(dá)地區(qū)淺層煤炭資源枯竭、深部開采難度增加；資源環(huán)境約束加劇，煤炭綜合利用任務(wù)艱巨，煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)展迫在眉睫；對煤系多種礦產(chǎn)共生規(guī)律認(rèn)識不清；煤中富集的鎵鋰等重要稀有元素和煤系伴生粘土礦物未得到綜合開發(fā)和利用。對此，作為煤炭工業(yè)大省的河北積極促進(jìn)煤炭資源開采與利用技術(shù)的創(chuàng)新，于2012年組建“河北省煤炭資源綜合開發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心”，在資源整合與技術(shù)創(chuàng)新方面開辟了一條新路，并已收獲了一系列成果。

    一流平臺服務(wù)國家與河北省需求

    河北省煤炭資源綜合開發(fā)利用協(xié)同創(chuàng)新中心是以河北工程大學(xué)為牽頭單位，聯(lián)合中國煤炭地質(zhì)總局、中國礦業(yè)大學(xué)、中煤平朔集團(tuán)、冀中能源集團(tuán)、開灤集團(tuán)等國內(nèi)科研院所與生產(chǎn)單位，與俄羅斯科學(xué)院遠(yuǎn)東地質(zhì)所、美國阿拉斯加大學(xué)和德國法蘭克福大學(xué)等國外科研院所，以“互惠互利、相互促進(jìn)、合作共贏”為原則，共同建立的多主體合作、多學(xué)科融合、多團(tuán)隊協(xié)作的協(xié)同創(chuàng)新中心。中心依托長期服務(wù)煤炭行業(yè)背景的優(yōu)勢，以煤炭資源綜合開發(fā)與利用為特色，以改造和提升煤炭傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型為重點(diǎn)，著力研究解決煤炭產(chǎn)業(yè)的共性與關(guān)鍵問題，共同建設(shè)煤炭領(lǐng)域的科技創(chuàng)新支撐體系。

    中心采用多種形式吸引和凝聚起一批國內(nèi)外高層次人才，形成具有持續(xù)創(chuàng)新能力的科研團(tuán)隊，力圖建成一個具有“基礎(chǔ)研究—技術(shù)研發(fā)—成果轉(zhuǎn)化”的完整知識產(chǎn)業(yè)鏈，以服務(wù)行業(yè)和地方經(jīng)濟(jì)為導(dǎo)向的平臺。本平臺將成為在煤炭資源綜合利用研究領(lǐng)域具全國一流水平的人才培養(yǎng)和聚集高地、科學(xué)研究高地、技術(shù)積累和成果轉(zhuǎn)化高地，實現(xiàn)基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與集成、工程化產(chǎn)業(yè)化研發(fā)、成果轉(zhuǎn)移與規(guī)?；a(chǎn)業(yè)間的有效鏈接，力爭成為新學(xué)科和新研究方向的開創(chuàng)者，成為先進(jìn)科學(xué)思想和技術(shù)的引領(lǐng)者，成為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的搖籃。

    中心以河北工程大學(xué)在煤炭資源綜合利用領(lǐng)域取得的優(yōu)勢為基礎(chǔ)，牢牢抓住在該領(lǐng)域可能實現(xiàn)重大科技突破，把握帶動煤炭資源綜合開發(fā)與利用跨越式發(fā)展和綜合科技實力大幅提升的機(jī)遇，以體制、機(jī)制改革推動該領(lǐng)域的科學(xué)研究、人才培養(yǎng)及團(tuán)隊建設(shè)。力求打破原來資源分散、各自為戰(zhàn)、合作松散的局面，建立更加高效、持續(xù)的協(xié)同創(chuàng)新模式，形成集群優(yōu)勢，開展高質(zhì)量的協(xié)同創(chuàng)新，全面提高煤炭資源科技領(lǐng)域的創(chuàng)新能力，形成該領(lǐng)域國內(nèi)著名的學(xué)術(shù)中心。同時，以原始創(chuàng)新為基礎(chǔ)，進(jìn)而實現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。

    同時，科研組織形式采取矩陣式模式，橫向以科研課題為依托，實現(xiàn)資源的橫向流動，以項目為核心，組建新的團(tuán)隊，聯(lián)合攻關(guān)。項目的選擇主要面向河北和煤炭行業(yè)急需的重大科研課題。縱向以基礎(chǔ)研究為核心，培植科研梯隊，以國內(nèi)一流為目標(biāo)，致力于科研前沿的研究。

    2013年12月，河北省煤炭資源綜合開發(fā)利用協(xié)同中心被河北省教育廳、河北省財政廳認(rèn)定河北省省級協(xié)同創(chuàng)新中心，即河北省2011計劃?！?011計劃”是繼“211工程”“985工程”之后，我國在高等教育領(lǐng)域的又一重大戰(zhàn)略，主要目的是以人才、學(xué)科、科研三位一體創(chuàng)新能力提升為核心任務(wù)，推動高校內(nèi)部資源和外部創(chuàng)新力量的有機(jī)融合，促進(jìn)高等教育與科技、經(jīng)濟(jì)、文化的有機(jī)結(jié)合，大力提升高等學(xué)校的創(chuàng)新能力。

    協(xié)同創(chuàng)新中心基于自身優(yōu)勢，針對煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題，對科學(xué)和技術(shù)問題進(jìn)行提煉，形成相關(guān)研究方向，構(gòu)建了中心的整體構(gòu)架——“一個中心、四個平臺”，即煤炭資源綜合開發(fā)與利用為聯(lián)合攻關(guān)方向，下設(shè)：煤系伴生礦產(chǎn)富集規(guī)律及綜合勘探開發(fā)研究；煤炭安全高效開采技術(shù)研究；礦井低位熱能綜合利用研究；煤炭開采環(huán)境效應(yīng)研究等4個創(chuàng)新研究平臺。主要研究范圍包括：煤系伴生礦產(chǎn)的來源、賦存狀態(tài)、分布規(guī)律、儲量、富集時間、主控因素、富集機(jī)理和成礦模式，綜合開發(fā)利用工藝技術(shù)；探討金屬與非金屬礦產(chǎn)同煤田共存的形成機(jī)理；非均質(zhì)膏體多泵并聯(lián)泵送及管路流動特性理論及其流量計量理論；深部工程軟巖巷道支護(hù)理論及底鼓治理技術(shù)；礦井低位熱能資源高效提取關(guān)鍵技術(shù)；煤炭開采、運(yùn)輸、堆放、燃燒利用過程中的釋放、聚集、遷移規(guī)律和對環(huán)境的影響機(jī)理等重大科學(xué)問題。

    中心匯聚了地質(zhì)資源與地質(zhì)工程、礦業(yè)工程等8個博士、碩士學(xué)位授權(quán)學(xué)科，4個工程碩士授權(quán)領(lǐng)域，礦產(chǎn)普查與勘探等3個省級重點(diǎn)學(xué)科；4個國家級特色專業(yè)，4個省級本科教育創(chuàng)新高地，8個省級品牌特色專業(yè)；4個省級實驗教學(xué)示范中心；國家重點(diǎn)實驗室和工程中心3個，省級重點(diǎn)實驗室和工程中心10個。中心現(xiàn)有專兼職技術(shù)人員89人，其中，具有博士學(xué)位的人員45名，具有教授職稱人員40名。隊伍中有院士2名，長江學(xué)者2名，國家杰出青年基金獲得者2名。按合同正式聘用創(chuàng)新團(tuán)隊5個，預(yù)期建設(shè)創(chuàng)新團(tuán)隊共計12個。

    中心依托國際交流合作平臺，與國外先進(jìn)高校和機(jī)構(gòu)開展合作。如今，中心已與美國阿拉斯加州立大學(xué)、德國法蘭克福大學(xué)、俄羅斯科學(xué)院遠(yuǎn)東地質(zhì)所、巴西Porto Alegre大學(xué)等國外該領(lǐng)域知名大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)簽訂了交流與合作協(xié)議。

    中心主任孫玉壯博士是國務(wù)院政府特殊津貼專家，河北省省管優(yōu)秀專家，河北省有突出貢獻(xiàn)的中青年專家，河北省“高端人才”、河北省巨人計劃領(lǐng)軍人才，河北省煤炭學(xué)會副理事長，《Energy Exploration & Exploitation》和《World Journal of Engineering》雜志主編，《International Journal of Coal Geology》編委。作為項目負(fù)責(zé)人，他共主持國家國際科技合作項目、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目、973子課題、國家自然科學(xué)基金面上項目、科技部水專項等國家級項目9項，參加國家級項目6項。獲國家科技進(jìn)步二等獎1項、省科技進(jìn)步一等獎1項；二等獎1項；獲河北省自然科學(xué)二等獎2項，自然科學(xué)三等獎2項。出版專著4部，論文被SCI收錄122篇，被SCI他人正面引用700余次，學(xué)術(shù)影響力RG Score超過32分。

    協(xié)同創(chuàng)新取得豐碩成果

    協(xié)同創(chuàng)新中心組建以來，已取得一系列具有代表性創(chuàng)新成果，得到國內(nèi)外同行的高度認(rèn)可和評價，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。包括理論發(fā)現(xiàn)：在山西平朔和內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾煤田煤中發(fā)現(xiàn)超大型伴生鋰礦，這在世界上為首次發(fā)現(xiàn)，為新型成礦模式，潛在經(jīng)濟(jì)價值超過萬億元。發(fā)現(xiàn)了同一煤田煤中鋁、鎵、鋰和稀土超常富集，提出了成礦模式，經(jīng)國內(nèi)外查新均未見報道；國家地質(zhì)調(diào)查局2012年立項對平朔礦區(qū)煤伴生鋰鎵資源立項調(diào)查，并組織專家鑒定，認(rèn)為平朔礦區(qū)煤中伴生鋰鎵已經(jīng)達(dá)到超大型礦床規(guī)模。國土資源部2013年資源公報中予以公布。中國礦床學(xué)會主席、原國土資源部總工、原地科院院長陳毓川院士認(rèn)為：“這是世界上首次發(fā)現(xiàn)的新型鋰礦?！盪niversity of New South Wales，Colin Ward教授認(rèn)為：“準(zhǔn)格爾6號煤中的鋰已經(jīng)超常富集，足以稱為煤伴生鋰礦?！?014年在青海魚卡煤田發(fā)現(xiàn)世界上煤中含量最高的銣銫資源，分別是世界煤中平均含量的11和15倍；工藝創(chuàng)新：研發(fā)出一套實驗室從粉煤灰中綜合提取鋁、鎵、鋰的工藝技術(shù)，申報專利5項。應(yīng)用聯(lián)合開發(fā)技術(shù)，中煤平朔集團(tuán)在建一個粉煤灰中提煉白炭黑、鋁、鎵和鋰的中試工廠，正式生產(chǎn)后，年利潤將超過億元。中心為峰峰集團(tuán)和邯礦集團(tuán)的7個煤礦實施了膏體充填和超高水充填開采技術(shù)，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會效益；技術(shù)進(jìn)步：參加完成的科研項目《中國煤炭地質(zhì)綜合勘查關(guān)鍵技術(shù)與工程運(yùn)用》，于2010年獲得國家科技進(jìn)步二等獎。該成果在許多重大工程和全國主要煤炭省區(qū)1000多個地質(zhì)勘查項目中推廣應(yīng)用，加快了煤炭地質(zhì)勘查工作進(jìn)度。自2003年來，項目實施單位累計新發(fā)現(xiàn)資源1000多億噸，探明煤炭儲量3500多億噸，潛在經(jīng)濟(jì)效益超過萬億元，保障了國家大型煤炭基地和重點(diǎn)規(guī)劃礦區(qū)建設(shè)。中心受冀中能源委托開展瓷土勘探研究，成果表明，僅章村煤礦四井?dāng)U探區(qū)優(yōu)質(zhì)瓷土儲量達(dá)六億噸，預(yù)計整個邯邢煤田優(yōu)質(zhì)瓷土可達(dá)幾十億噸。如果將邯邢煤田煤系地層中的瓷土和鎵分別提煉和加工利用，其潛在經(jīng)濟(jì)價值超過萬億元；國際評價：2013年國際有機(jī)巖石學(xué)會“THE SOCIETY FOR ORGANIC PETROLOGY”在學(xué)會通訊THE SOCIETY FOR ORGANIC PETROLOGY NEWSLETTER的報道中報道了本課題組關(guān)于鋰的研究成果。該文“Coal deposits as promising sources of lithium”引用大量本課題組的文獻(xiàn)，指出煤可以作為鋰元素的重要來源，并在該篇報道中指出本課題組首次發(fā)現(xiàn)煤中伴生Li礦床，并認(rèn)為這是一個重大發(fā)現(xiàn)；項目與成果：中心在研的國家自然科學(xué)基金項目8項、省部級項目35項；獲得國家、省部級獎勵18項；發(fā)表SCI、EI檢索論文184篇，完成著作24部。中心共獲得專利32項，登記軟件著作權(quán)42項，邀請專家交流54人次，派遣研究人員參加國內(nèi)外學(xué)術(shù)及行業(yè)發(fā)展會議240余人次；同時，中心的河北工程大學(xué)煤系伴生礦產(chǎn)開發(fā)利用研究所獲批河北省“巨人計劃”第二批創(chuàng)新團(tuán)隊。

    推進(jìn)協(xié)同創(chuàng)新實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

    煤炭是我國的主要能源，分別占一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量的76%和69%。煤炭地質(zhì)勘查和資源綜合開發(fā)利用都是煤炭勘探開發(fā)的重要責(zé)任。隨著要把建設(shè)大型煤炭基地作為重大而緊迫的任務(wù)，加快煤炭地質(zhì)勘查工作的開展，為煤炭地質(zhì)工作者在以后一定時間內(nèi)的工作指明了方向。

    近年來煤中共（伴）生多種礦產(chǎn)之間的成因聯(lián)系已越來越引起學(xué)者們的重視，成為新的研究熱點(diǎn)。我國煤中發(fā)現(xiàn)了大量具有經(jīng)濟(jì)價值的伴生金屬元素，有些已經(jīng)達(dá)到礦床規(guī)模并且已經(jīng)開發(fā)利用。因此加強(qiáng)煤中共（伴）生礦產(chǎn)分布規(guī)律與開發(fā)利用研究、實現(xiàn)煤炭安全高效開采技術(shù)研究已成為河北省煤炭資源綜合開發(fā)利用新的發(fā)展方向。這也正是河北省煤炭資源綜合開發(fā)利用協(xié)同創(chuàng)新中心誕生的意義所在。加強(qiáng)校企聯(lián)合，展開協(xié)同創(chuàng)新工作也已成為促進(jìn)高?？蒲薪虒W(xué)水平提高的必然選擇。河北省煤炭資源綜合開發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心將以“行業(yè)急需、國際一流”為目標(biāo)，整合國內(nèi)外人力資源，實現(xiàn)煤炭資源綜合開發(fā)與利用理論與技術(shù)的突破。