日本資源素材學會來訪
日本資源・素材學會(The Mining and Materials Processing Institute of Japan,簡稱MMIJ)岩盤工程部門委員會一行來訪國立成功大學資源工程學系,由向性一主任與謝秉志教授代表本系資源開發與保育組接洽與接待,於明山講堂展開首次交流。
MMIJ 與成功大學資源工程學系雖分別起源於不同時代,發展歷程卻有著相似的軌跡:皆由傳統礦業與資源開發出發,逐步將研究範疇拓展至地熱、地下空間、碳地質封存等新興領域。這份跨越台日的共同轉型背景,也成為此次交流的重要基礎。
MMIJ 前身「日本鑛業會」創立於 1885 年,以礦山、冶煉、煤炭起家;1988 年更名為「資源・素材學會」,觸角延伸至新金屬、稀有金屬、環境技術,乃至地熱能源與地下空間利用等新領域。
資源系前身「電氣化學系」於 1953 年更名為「礦冶工程學系」,1967 年更名為礦冶及材料科學系,民國 63 年(1974 年)分立出「礦業及石油工程學系」,直到民國 81 年(1992 年)因應時代需求正式更名為「資源工程學系」,將研究版圖擴展至現代地下水資源、核廢料掩埋、隧道工程、碳地質封存、地熱能源等地質力學前瞻領域。
此次「台日地質力學與應用發展」交流活動,由中華民國岩盤工程暨工程地質學會(Society of Rock Mechanics and Engineering Geology,簡稱 TSRMEG)發起,並由王泰典教授、吳建宏教授與楊哲銘教授共同籌劃促成,陪同 MMIJ 岩盤工程部門委員會一行來訪。日方代表團由現任日本岩石力學會(Japanese Society for Rock Mechanics,簡稱 JSRM)會長、同時也是 MMIJ 岩盤工程部門委員會主席的児玉淳一(Jun-ichi Kodama)教授(北海道大學)率領,成員如下:
| 姓名(漢字/英文) | 服務機構.職稱 | 本次發表主題 |
|---|---|---|
| 児玉淳一 (Jun-ichi Kodama) |
北海道大學 大學院工學研究院 環境循環系統部門・地圈循環工學分野 教授 日本岩石力學會(JSRM)會長 MMIJ 岩盤工程部門委員會主席 |
Current State and Challenges of Rock Mechanics and Rock/Mining Engineering in Japan |
| 福田大祐 (Daisuke Fukuda) |
北海道大學 大學院工學研究院 環境循環系統部門・地圈循環工學分野 教授 | Advancing Computational Modeling of Complex Rock Fracture through High-Performance Computing |
| 민경조 (Gyeongjo Min) |
北海道大學 大學院工學研究院 環境循環系統部門・地圈循環工學分野 助理教授 | Advancing Experimental Design and Investigation of Rock Fracture across Various Scales and Loading Conditions |
| 木崎彰久 (Akihisa Kizaki) |
秋田大學 國際資源學研究科・國際資源學部 副教授 | Introduction to Waterjet Technology for Geothermal Scale Removal |
| 濵中晃弘 (Akihiro Hamanaka) |
九州大學 大學院工學研究院 地球資源系統工學部門・資源系統工學講座 助教 | Geomechanical Challenges in Mining Transitions and Underground Space Utilization |
台灣方參與本次研討會並發表演說的成員,則包括系主任向性一教授(開幕致詞)、吳建宏教授(開幕致詞、發表台方近期岩盤力學研究成果)、謝秉志教授與吳政岳博士(發表二氧化碳注入誘發斷層再活化的流固耦合力學分析)、陳韋志助理教授(國立高雄大學,發表水力裂隙聲射監測新方法)、陳尚潁助理教授與徐國錦教授(發表物理資訊神經網路於地質力學問題之智慧計算),以及吳泓昱副教授(發表現地應力量測策略)。
台日地質力學發展交流
研討會全天緊扣地質力學與工程應用的最新發展,台灣方由向性一主任開場致詞後,依序由吳建宏教授、吳政岳博士與謝秉志教授、陳韋志助理教授、陳尚潁助理教授,以及吳泓昱副教授接力報告,內容涵蓋二氧化碳封存與斷層再活化的流固耦合分析、水力裂隙聲射監測、物理資訊神經網路於地質力學問題的應用,以及從礦坑到深層處置庫的現地應力量測策略,呈現台灣學界近年在岩盤力學領域的多元研究成果,也反映本系長期與相關研究團隊的合作能量。
日方報告:從全國概況到前沿技術
児玉淳一教授以「日本岩石力學現況與挑戰」為題,從學會組織談到具體工程案例,內容豐富,重點如下:
委員會與學會組織
児玉教授首先介紹其所主持的 MMIJ 岩盤工程部門委員會——隸屬於日本資源・素材學會,成立於 1988 年,每年春、秋兩季(3 月與 9 月)召開定期大會,並出版《殘壁手冊》等專書;委員會下設岩盤斜面工程小委員會,同時也是 JSRM 的重要成員團體,児玉教授現任 JSRM 會長。
礦業與採石現況
與台灣類似,日本目前礦業規模有限,僅存北海道釧路煤礦(海底煤礦,深達地下二、三百公尺)與九州菱刈金礦(品位高達每噸 20 公克,年產量約 3.5 至 6 公噸)兩座地下礦場仍在運作,但全國各地仍有為數眾多的石灰岩與碎石採石場,其中位於靜岡縣、緊鄰東京的三峰川石灰石礦場年產量高達 600 萬公噸,邊坡穩定是該礦場自 1994 年以來持續監測的重要課題。
山岳隧道新建工程
児玉教授接著介紹兩項進行中的重大隧道工程:一是時速可達 500 公里的超導磁浮中央新幹線(名古屋至東京段),路線逾八成為隧道,需穿越海拔 1,400 公尺的南阿爾卑斯山脈,覆岩壓力與高壓地下湧水是主要挑戰;二是北海道新幹線函館至札幌延伸段,全長約 200 公里、隧道占比近八成,因軟弱地盤湧水、隧道內巨大岩塊,以及含重金屬地質等三大難題,完工期程已由 2030 年延至 2038 年。
地下空間大型利用計畫
最後,児玉教授介紹五項具代表性的日本地下空間利用計畫:幌延地下研究實驗室(高放射性廢棄物地層處置研究 site,目前開挖深度已達 500 公尺);神岡宇宙微中子偵測設施(Kamiokande,小柴昌俊教授即以此獲頒諾貝爾獎,現正興建規模更大的 Hyper-Kamiokande);苫小牧 CCS 示範計畫(CO2 加壓至 23 百萬帕注入地下,年注入量約 10 萬公噸);三處地下水封式石油儲存設施(已運轉逾 30 年,儲油量可供日本十天緊急用油需求);以及規劃中、長度約 30 公里的國際直線加速器(ILC)地下隧道計畫。
福田大祐教授(北海道大學)
研究聚焦於結合有限元素與離散元素法(FDEM)的高效能運算模擬,重現岩石在動、靜態載重下的破裂過程。分享運用 GPU 平行運算(CUDA)提升模擬效率,並帶入教學現場。
민경조 助理教授(北海道大學)
研究方向為跨尺度的岩石破裂實驗設計與量測,結合室內試驗與現地調查,發展兼顧不同尺度、載重條件的岩石力學行為模型,補足數值模擬與現地實務間的驗證缺口。
木崎彰久副教授(秋田大學)
長期投入以水刀(Waterjet)技術進行岩盤調查與資源開發,分享團隊如何運用水刀清除地熱井管內結垢物,以低環境負荷方式維護地熱井長期運轉效能。
濵中晃弘助教(九州大學)
研究聚焦礦業轉型與地下空間再利用,包括地下煤炭氣化技術,以及以聲射(AE)監測掌握地下氣化反應區動態變化。會後與台方就 CO2 封存與奈米氣泡注入技術深入交流。
YARO-kai:日本青年岩盤研究者協會
児玉教授也介紹了「YARO-kai」(Young Researcher's Association for Rock Engineering)——由日本資源工程與岩石力學領域青年研究者組成的交流組織,成立於 2002 年 6 月,現有 19 位活躍成員,橫跨北海道大學、東京大學、京都大學、大阪大學、九州大學、東北大學等十餘所大學。期待未來也能藉此平台串連台日青年學者間的交流合作。
共通挑戰,攜手向前
児玉教授指出,台灣與日本同樣面臨複雜地質條件、天然資源有限,以及地震等天然災害的共同挑戰,這也是雙方能夠攜手互補、共同突破的關鍵所在。雙方學者相互提問,從二氧化碳封存選址如何避開斷層、煤層甲烷與二氧化碳封存技術的異同,到氫氣地下儲存的可行性,討論氣氛熱絡,意猶未盡。會後,資源系向性一主任與児玉淳一教授互贈紀念禮物,為這場跨海交流留下溫暖的印記。
展望未來,雙方期待以此次交流為起點,在二氧化碳地質封存、地熱資源開發,以及地下空間等領域展開更具體的合作研究與人才互訪,為台日青年學者搭起長期交流的橋樑,讓兩地在地下資源工程的關鍵議題上持續並肩前行。
© 資源人編輯團隊 · 國立成功大學資源工程學系