中国青年科技奖获得者陈结：想做“月球矿工” 做研究要像石头一样沉下心

封面新闻记者 马嘉豪 喻言

我们问了人工智能这样一个问题，“采矿是一个什么样的行业？”

“采矿就是挖宝。”“挖矿可能会污染环境。”“采矿听起来比较危险，还是安全最重要。”人工智能回答。

同样的问题，我们问了重庆大学资源与安全学院教授陈结，“采矿是一个什么样的行业？”

“采矿行业是一个永不落幕的行业，人类的生存生活离不开采矿。”这是陈结的答案。

2024年11月17日，2024世界青年科学家峰会在浙江温州举行，并表彰了99名获得第十八届中国青年科技奖的青年专家。陈结教授，便是其中的一员。对他而言，这是团队成果的展示，是非常难得、非常荣光的事情。

第十八届中国青年科技奖颁奖仪式。受访者供图

据了解，中国青年科技奖设立于1987年，每两年评选一次。该奖项由钱学森等老一辈科学家提议设立，旨在造就一批进入世界科技前沿的青年学术和科技带头人，表彰奖励在国家经济发展、社会进步和科技创新中作出突出成就的青年科技人才。

2008年，陈结放弃工程力学研究所专业，跟随导师姜德义教授进入采矿领域。从第一次下煤矿“除了牙齿一身都黑”的状况，到今天带领团队，攻克一个又一个采矿领域的难题。

陈结如同一块石头，经过脚踏实地慢慢积累，做出来的成果被企业采用，新的学术观点和思路被行业认可。陈结觉得自己已经找到了一生的热爱和归属。

陈结荣获第十八届中国青年科技奖。受访者供图

“半路出家”进入采矿行业的陈结，经历了哪些故事？现在的采矿行业发展到了哪一步，与公众认知里的采矿有哪些区别？采完矿产资源后的空区又有什么意想不到的用处？以及未来采矿行业又将如何发展？

在重庆大学转移研究院的办公室里，陈结把他美妙的畅想告诉了我们。

封面新闻：关于获得第十八届中国青年科技奖，您有什么感想？

陈结：这个奖我申报了三回，所以也是抱着平常心去的。这次能获得同行专家的认可，确实有点意外之喜。

我们申报的是团队的科技成果，对我们团队来讲，这是一件非常光荣的事情。对我个人而言，更是一种莫大的鼓励，凝结了很多人的关心和支持。

本次青年科技奖评奖过程中，我也入选了十佳特别奖的候选名单。当时有15个人去答辩，但结果稍微有点遗憾，没有进入到特别奖行列，说明科研路上仍需持续努力探索。

特别是能够和全国这么多优秀的青年科学工作者参加这样一次颁奖会，能够和他们一起交流互动，可以让我们的工作和研究，产生不断向前推动的动力。

封面新闻：您是如何接触到采矿领域？有哪些难忘的回忆？

陈结：2008年，我第一次深入接触采矿行业。我本科是学工程力学的，2008年跟着博士生导师姜德义教授做盐矿开采。之后，又跟着博士后导师杨春和教授，开展地下盐穴空间的稳定性安全评估方面的研究。

当时，我们需要自己进行盐岩试样的加工，有时候还需要和其他人把时间错开，就变成了，“晚上制样品，白天做实验”。采矿研究是需要走到地下，深入矿区。所以科学研究不仅需要脑力上的考验，也需要体力（耐心）上的考验。

我们读书那会，下到一个煤矿，矿里的空气中都漂浮着煤粉，结果就会变成大家看到的“经典”矿工形象，除了牙齿是白的，其他全是黑的。

那时候的条件还是很艰苦，现在条件好了很多，矿井每十年都会有非常大的变革。我们也希望通过科技进步，让矿工和我们的科研人员能够有更好的工作环境。

封面新闻：您现在的主要研究内容是什么？

陈结：目前主要开展矿山开采过程的灾害监测预警研究。当前，矿产资源开发不断向深地、深海、深空进军，怎样能实现绿色、安全、高效地开采，是我们一直在探索的方向，更是国家的需求。

此外，我们拥有一个煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室，可以协助我们开展更为广泛的研究。例如：深地的稀有矿产资源开采、深海采矿，特别是深空领域。2019年，重庆大学牵头研制的生物科普试验载荷项目，成功实现人类首次月球背面生物生长实验，也是人类首次在月面以较高等生物构建太空生态系统。因此，如何在月球进行采矿活动也是我们规划研究的方向。

封面新闻：能介绍一下关于在月球和太空采矿您的构想吗？

陈结：我们现在有一个畅想，就是“在月球采矿”。月球的地下蕴藏着丰富的矿产资源。但在月球表面生活，会面临一个巨大的挑战：温差变化非常大。相比之下，月球地表以下的温度波动则小得多，这为在月球上建立稳定的生活与工作环境提供了潜在的解决方案。

我们设想过将月球采矿和月球地下空间结合起来，将城市建在月球表面以下。在月壤的表层及其里面，温差会减小，对空间材质的影响也会减小。目前我们还停留在计划的构想阶段，重庆大学资源与安全学院规划有太空采矿研究方向，目前也在筹划一个关于月球采矿的科研平台。

2035年，国家规划在月球上建基地。建基地后，肯定会需要城市的采矿活动。我们想要把采矿与月球人居环境建设相结合。未来人们可以到月球上实现短居，到那个时候，或许采矿机器人在月球上也实现了广泛普及。

封面新闻：您和您的团队是如何利用科技，实现采矿过程中的安全保障和预警的？

陈结：目前主要是通过监测矿山开采过程中岩体的稳定性来开展研究。简单来说，就是通过分析监测数据，建立“物理判据”和“数据模型”融合的智能分析模型，实现对采矿施工环境的智能预警，进而预防矿山事故的发生。

通过技术手段实现对矿井的智能监测。

岩石信号的分析就像是中医“把脉”，通过收集大量工程岩体破坏过程中的信号，并将这些信号和岩体的破坏形式，进行一一比对，就能够找到每一次灾害发生时相对应的特征信号，实现灾害的提前预警。

相比仅采用单一的理论上的力学模型来解决岩体的稳定性问题。现在，我们充分利用计算力学、信号学、大数据以及人工智能等新兴科学技术，来解决传统的矿山岩石安全工程问题。

不论是人为的扰动和自然的扰动，岩体都会释放信号，我们可以通过对信号的判断，推测岩体出现大规模破坏和失稳的时间，进行灾害预警。对于常规的围岩垮落，能够实现大约一两天的提前预警，对于突发性较强的灾害事故，可以提前大约几个小时的预警。

2019年开始，我们就在河南平顶山煤矿进行了预警测试研究，目前已经进行了五年，完成了多次预警工作，取得了还不错的效果。同时，我们在重庆西站，也安装了监测系统，对周边围岩的稳定性进行实时监测。

封面新闻：关注到您的研究内容里，有一个很有趣的方向是关于“盐穴储能”，能介绍一下吗？

陈结：20世纪50年代，包括德国、美国在内的很多国家，已经将采完后的地下盐穴作为能源储存的重要空间。重庆大学鲜学福院士早在上世纪八十年代，依托国家“八五”攻关项目开展地下盐矿高效开采，并逐步开始探索地下盐穴空间的利用。

盐穴模型。

因为盐岩易溶于水，通过注水溶解，再将盐水（卤水）抽出，地下盐穴的空间不断扩大，随着盐矿采完后，就形成了盐穴。这种开采方式对围岩的扰动性很小，其结构性完整，加之盐岩较为致密，因此能够作为天然气、石油、氢气，还有氦气等资源的重要储存空间。

目前，我国江苏金坛已经建成亚洲最大的天然气储库，也是我国第一个压缩空气蓄能的电站，更是团队相关技术的一个标签。金坛储气库设计库容达到26.39亿立方米，年工作气量达10.54亿立方米。天然气保供量相当于替代标煤763万吨、减少二氧化碳排放超800万吨。

封面新闻：您认为未来采矿行业会朝着什么样的方向发展？

陈结：采矿行业是一个永不落幕的行业，人类的生活生存离不开采矿。大型机械化和人工智能会不断参与到采矿当中。采矿的场景会不断扩大，人类会在深地、深海、在月球、在太空开始新的采矿之旅。

陈结正在对岩石进行检测。

第二是智能开采，现在整个采矿过程，从采矿、落矿、运矿、选矿，到最后的呈现，作业人员越来越少，智能化越来越高，这是采矿行业发展的另一个方向。现在的露天矿已经完全实现了产运的无人化，未来采矿的主旋律就是绿色智能。

总的来说，未来采矿的主旋律就是绿色与智能。充分考虑环境生态保护，人工智能与机械的深度融合，整个采矿过程，从地勘、采矿、落矿、运矿、选矿，到最后环境修复都将呈现精准智能管控。

封面新闻：您认为科研工作者和社会责任之间，是一种怎样的关系？科研工作者应该具备怎样的品质？

陈结：科研工作者与承担社会责任存在一种天然的关联。很多时候我们在做一件事情，就是源于一种责任。我们做很多科研工作，都不是盲目地去做，而是围绕国家重大需求、人民对美好生活的追求去做，这也是我们做好科研工作的重要动力。

陈结在介绍不同类型的盐穴。

对于一个科研工作者来说，热爱自己的专业，同时把热爱当成一种责任，是最重要的。

另外一方面，大胆尝试创新思维对于科研工作者来说也是不可或缺的，我们不能以完成项目作为唯一的驱动，还要去探索新的领域，持续不断地去思考有什么新的技术、新的方法能够改进我们现有的环境。只有不断地创新突破，才是不断前进的保障。

记者手记：在重庆大学的那个下午，陈结把他16年来与采矿之间的故事告诉了我们。一颗石头变为煤矿需要数亿年的沉淀，而煤矿变为钻石还需要数亿年时间。一个行业和一个人在十几年的时间里，就会经历巨大的变化。

从初出茅庐的采矿新人，到学术领域内的领军人物，在陈结的身上，我们看到时间带来的变化。光阴刻下一圈圈年轮，记载了他日夜奋斗与努力。从矿井到讲台、从实验室到领奖台、从深地到深空，陈结的探索似乎没有尽头，他如同不断向更深处探索的盾构机，在学术研究的岩层里不断掘进。

也许在不久的将来，陈结的“铁锹”就能触及月球的土壤，采矿行业不再局限地球，而是扩展到月球乃至太空。