基礎(chǔ)理論滯后是制約深部開采的最大“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)

構(gòu)建場(chǎng)景開放與數(shù)據(jù)共享的互信規(guī)則，制定礦區(qū)數(shù)據(jù)脫敏與安全使用標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)大型煤企向聯(lián)合體成員開放真實(shí)采掘場(chǎng)景和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并明確數(shù)據(jù)使用邊界和保密責(zé)任

依托全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家工程研究中心等載體，由龍頭企業(yè)、高校院所共同持股或契約共建礦山智能化創(chuàng)新聯(lián)合體，實(shí)行理事會(huì)制，明確各方投入、知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬和成果分配規(guī)則

我國(guó)能源結(jié)構(gòu)富煤、貧油、缺氣。2025年全國(guó)原煤產(chǎn)量達(dá)48.3億噸，煤炭仍穩(wěn)居第一大能源地位，是能源安全的“壓艙石”。

當(dāng)前我國(guó)煤炭開采正以每年10米至25米的速度向深部延伸，平均采深已接近500米，800米以深礦井超過210處，千米以深礦井超過60處，全面進(jìn)入“深井時(shí)代”。截至2025年底，全國(guó)已探明煤炭資源儲(chǔ)量中，埋深小于1000米的占比不足20%，向深部要資源已成為戰(zhàn)略必然，加快煤炭開采數(shù)智化轉(zhuǎn)型、破解深部安全難題，成為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。

中國(guó)工程院院士袁亮長(zhǎng)期深耕煤炭安全開采與數(shù)智化轉(zhuǎn)型研究，2017年率先提出“煤炭精準(zhǔn)開采”構(gòu)想，牽頭籌劃“煤炭安全智能精準(zhǔn)開采協(xié)同創(chuàng)新組織”，聚焦透明地質(zhì)探測(cè)、智能感知預(yù)警、無人采掘裝備、多場(chǎng)耦合致災(zāi)機(jī)理等核心技術(shù)攻關(guān)，為煤炭行業(yè)安全高效與綠色低碳協(xié)同發(fā)展提供系統(tǒng)方案。

“煤炭精準(zhǔn)開采需統(tǒng)籌開采擾動(dòng)、致災(zāi)因素、生態(tài)環(huán)境等多方面信息，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)少人無人智能開采與災(zāi)害防控一體化。行業(yè)亟待以數(shù)智技術(shù)推動(dòng)智能精準(zhǔn)開采，保障國(guó)家能源安全。”袁亮在接受《瞭望》新聞周刊記者專訪時(shí)表示。

深井時(shí)代挑戰(zhàn)凸顯

《瞭望》：現(xiàn)有煤炭開采技術(shù)與管理模式，在應(yīng)對(duì)深部開采難題上存在哪些不足?

袁亮：我國(guó)已建成智能化煤礦1066處、智能化產(chǎn)能占比突破65%，但還面臨透明地質(zhì)精準(zhǔn)探測(cè)與智能感知裝備兩大瓶頸。

當(dāng)前深部復(fù)雜地質(zhì)條件下智能采掘裝備與機(jī)器人應(yīng)用仍有明顯瓶頸，核心是感知與決策能力不足，智能感知裝備精度和可靠性難以滿足需求，煤巖界面識(shí)別、地質(zhì)動(dòng)態(tài)建模等核心技術(shù)尚未完全突破。在高地應(yīng)力、高地溫、高粉塵等條件下，普遍存在裝備耐用性和穩(wěn)定性不足、裝備適配性差、運(yùn)行水平低的問題。

基礎(chǔ)理論滯后是制約深部開采的最大“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前我們基于淺部煤巖體建立的巖體力學(xué)理論和防控技術(shù)已難以適用，對(duì)深部巖體力學(xué)的認(rèn)知還存在“科學(xué)荒原”。

深部煤巖體處于高地應(yīng)力、高瓦斯、高地溫、高滲透壓及強(qiáng)開采擾動(dòng)的“四高一強(qiáng)”復(fù)雜環(huán)境中，沖擊地壓等動(dòng)力災(zāi)害呈現(xiàn)高能級(jí)、多災(zāi)種耦合的新特征，預(yù)警防控難度呈指數(shù)級(jí)上升。盡管透明地質(zhì)在理論研究、單項(xiàng)技術(shù)突破及少數(shù)示范礦井中取得了積極進(jìn)展，但從整體行業(yè)應(yīng)用角度看，其能力遠(yuǎn)未達(dá)到穩(wěn)定、可靠、普適的工程實(shí)用水平。

深部開采還加劇了安全與綠色協(xié)同的矛盾。我國(guó)煤礦瓦斯涌出量抽采利用率偏低;深部開采對(duì)覆巖結(jié)構(gòu)和地下水系的擾動(dòng)遠(yuǎn)超淺部，生態(tài)損傷極易誘發(fā)次生安全災(zāi)害。

此外，傳統(tǒng)安全管理體系與少人、無人化開采模式不匹配，安全責(zé)任界定不清、應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制尚未健全。千米深井建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)防控能力不足，井上下立體聯(lián)合抽采等新型模式的安全管控理論尚未建立，全生命周期安全管控體系尚不完善，制約了新技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用。

《瞭望》：破解深部開采難題的關(guān)鍵是什么?

袁亮：深部開采最大的風(fēng)險(xiǎn)在于“看不見”，必須突破深部地質(zhì)體透明化技術(shù)，構(gòu)建以高精度三維地震勘探為核心、多物理場(chǎng)數(shù)據(jù)融合的立體勘探模式，查清煤層賦存、瓦斯富集區(qū)、導(dǎo)水通道等隱蔽致災(zāi)因素，完成地質(zhì)條件精準(zhǔn)數(shù)字化重構(gòu)。

繼而通過無人化綜采工作面、5G遠(yuǎn)程操控技術(shù)，讓礦工在地面智能調(diào)度中心完成作業(yè)，遠(yuǎn)離災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。這并非簡(jiǎn)單替代人力，而是在深部復(fù)雜環(huán)境下通過技術(shù)賦能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)感知、提前預(yù)警和遠(yuǎn)程操控，從根本上減少人員危險(xiǎn)環(huán)境暴露概率，提升礦山本質(zhì)安全水平。

兩淮大型煤炭基地的實(shí)踐證明，構(gòu)建統(tǒng)一智能化監(jiān)測(cè)體系，可實(shí)現(xiàn)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)早期識(shí)別和動(dòng)態(tài)跟蹤，為主動(dòng)預(yù)警提供有力支撐。

以智能技術(shù)鞏固礦山安全

《瞭望》：數(shù)智技術(shù)是如何提升精準(zhǔn)預(yù)警水平的?

袁亮：當(dāng)前礦山安全生產(chǎn)面臨地質(zhì)條件、開采擾動(dòng)、管理漏洞交織的復(fù)合特征，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段難以及早識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)，安全數(shù)據(jù)分散于不同系統(tǒng)，系統(tǒng)性預(yù)警能力不足。數(shù)智技術(shù)的核心作用，是推動(dòng)礦山安全從經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、從被動(dòng)響應(yīng)向主動(dòng)預(yù)警轉(zhuǎn)型。

以數(shù)智技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)警，就是要統(tǒng)籌建設(shè)覆蓋地質(zhì)、生產(chǎn)、設(shè)備、環(huán)境的全域智能感知網(wǎng)絡(luò)與統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座，打通“數(shù)據(jù)孤島”，依托大數(shù)據(jù)和AI繪制“安全風(fēng)險(xiǎn)一張圖”，推行“一礦一策”專家評(píng)估機(jī)制。同時(shí)突破數(shù)字孿生礦山、AI預(yù)警平臺(tái)、知識(shí)圖譜與深度學(xué)習(xí)融合應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)攻關(guān)礦山智能體、安全AI大模型、具身智能機(jī)器人等前沿方向，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)智能研判與精準(zhǔn)預(yù)警。并構(gòu)建以高精度三維地震勘探為核心、多物理場(chǎng)融合的立體勘探模式，發(fā)展“井地一體”協(xié)同探測(cè)技術(shù)體系，結(jié)合地面大尺度探測(cè)與井下精細(xì)探測(cè)，形成逐級(jí)聚焦的勘探能力。

《瞭望》：如何破除數(shù)據(jù)貫通與共享壁壘?

袁亮：數(shù)據(jù)孤島的根源是礦山安全感知數(shù)據(jù)分散、缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與共享機(jī)制，破除這一壁壘需從頂層設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)、示范應(yīng)用等多方面發(fā)力。

在頂層設(shè)計(jì)方面，建議制定高級(jí)別AI驅(qū)動(dòng)礦山安全發(fā)展路線圖，統(tǒng)籌建設(shè)全域智能感知網(wǎng)絡(luò)與統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座。同步完善智能系統(tǒng)安全認(rèn)證、數(shù)據(jù)共享、責(zé)任界定等配套標(biāo)準(zhǔn)，建立國(guó)家級(jí)礦山智能化運(yùn)行監(jiān)管平臺(tái)，保障數(shù)據(jù)安全可控地跨系統(tǒng)、跨礦區(qū)流動(dòng)共享。

在標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)層面，加快制定覆蓋設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維全周期的智能礦山標(biāo)準(zhǔn)。健全跨系統(tǒng)、跨廠商的數(shù)據(jù)接口、通信協(xié)議和語義模型規(guī)范，促進(jìn)設(shè)備互聯(lián)互通。建立國(guó)家級(jí)智能裝備與系統(tǒng)認(rèn)證平臺(tái)，打造智能系統(tǒng)的安全可靠性權(quán)威測(cè)試認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。推動(dòng)深部開采安全法規(guī)的修訂完善，滿足特殊工況下對(duì)設(shè)備準(zhǔn)入、數(shù)據(jù)安全、應(yīng)急響應(yīng)等提出的新要求。

在示范應(yīng)用層面，建議在重點(diǎn)礦區(qū)布局國(guó)家級(jí)綜合示范工程，形成可復(fù)制、可推廣的數(shù)據(jù)貫通與共享模式，將頂層設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為基層可落地的實(shí)踐方案。例如構(gòu)建場(chǎng)景開放與數(shù)據(jù)共享的互信規(guī)則，制定礦區(qū)數(shù)據(jù)脫敏與安全使用標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)大型煤企向聯(lián)合體成員開放真實(shí)采掘場(chǎng)景和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并明確數(shù)據(jù)使用邊界和保密責(zé)任。

《瞭望》：針對(duì)不同規(guī)模礦井，應(yīng)如何分類推進(jìn)智能化改造?

袁亮：智能化改造要因地制宜、分類施策，杜絕“一刀切”，核心是以“減人增安”為目標(biāo)，不搞“為智能而智能”的形象工程。

對(duì)于大型現(xiàn)代化礦井，應(yīng)推動(dòng)全場(chǎng)景智能升級(jí)，重點(diǎn)突破透明地質(zhì)、智能采掘和遠(yuǎn)程運(yùn)維，依托全域感知網(wǎng)絡(luò)和無人化綜采工作面，實(shí)現(xiàn)“少人巡視、無人操作”的常態(tài)化運(yùn)行。對(duì)于中等規(guī)模的礦井，宜從最緊迫的災(zāi)害預(yù)警、通風(fēng)排水等環(huán)節(jié)入手，逐步替換人工值守為遠(yuǎn)程集控，在保證安全的前提下降低改造成本。小型礦井則立足基礎(chǔ)信息化，重點(diǎn)保障安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的上傳與共享，借助區(qū)域協(xié)同監(jiān)管平臺(tái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)集中管控。各類礦井應(yīng)堅(jiān)持“一礦一策”，在專項(xiàng)評(píng)估基礎(chǔ)上量身定制改造方案，不搞簡(jiǎn)單復(fù)制、不套用一個(gè)模板。

以體制機(jī)制改革加速成果應(yīng)用

《瞭望》：如何加速實(shí)驗(yàn)室成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)場(chǎng)可用的工程技術(shù)?

袁亮：加快科技成果向工程應(yīng)用轉(zhuǎn)化，核心是打通需求、研發(fā)、驗(yàn)證、推廣全鏈條的梗阻。

建立“企業(yè)出題、聯(lián)合答題”的攻關(guān)機(jī)制，由大型煤企從深部開采一線提煉真難題、提供真數(shù)據(jù)，高校院所據(jù)此開展定向基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)，確保成果從立項(xiàng)之初就對(duì)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)需求。

構(gòu)建“礦上試驗(yàn)、井下迭代”的驗(yàn)證體系，在重點(diǎn)礦區(qū)設(shè)立科技成果中試基地和實(shí)景試驗(yàn)工作面，讓實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)在真實(shí)高地應(yīng)力、高粉塵、多干擾環(huán)境下反復(fù)測(cè)試、快速改進(jìn)，縮短從樣機(jī)到產(chǎn)品再到裝備的成熟周期。

改革評(píng)價(jià)與激勵(lì)機(jī)制，在職稱評(píng)審、科研項(xiàng)目考核中增加成果工程轉(zhuǎn)化率、解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問題等權(quán)重，鼓勵(lì)科研人員帶著成果下礦、盯著故障攻關(guān)，并探索技術(shù)入股與效益分成的成果轉(zhuǎn)化收益分配模式，激發(fā)一線研發(fā)人員積極性。

發(fā)揮財(cái)政資金的杠桿作用，將經(jīng)過中試驗(yàn)證的智能化裝備、機(jī)器人等優(yōu)先納入首臺(tái)(套)保險(xiǎn)補(bǔ)償目錄，并設(shè)立深部開采技術(shù)轉(zhuǎn)化專項(xiàng)補(bǔ)貼，降低企業(yè)首次應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)和成本。

《瞭望》：在構(gòu)建更加高效穩(wěn)定的產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制方面有哪些建議?

袁亮：關(guān)鍵是要形成利益共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)、人才互通、平臺(tái)共用的生態(tài)。

把協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)做實(shí)，依托全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家工程研究中心等載體，由龍頭企業(yè)、高校院所共同持股或契約共建礦山智能化創(chuàng)新聯(lián)合體，實(shí)行理事會(huì)制，明確各方投入、知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬和成果分配規(guī)則。

推行雙棲人才培養(yǎng)與流動(dòng)制度，設(shè)置產(chǎn)業(yè)教授和駐企科學(xué)家崗位，高校教師可以帶薪到企業(yè)掛職技術(shù)總工，企業(yè)總工也能受聘擔(dān)任高校研究生導(dǎo)師;鼓勵(lì)校企共建研究生聯(lián)合培養(yǎng)基地。

投入機(jī)制應(yīng)長(zhǎng)期化、多元化，建議設(shè)立國(guó)家級(jí)深部開采產(chǎn)學(xué)研協(xié)同基金，按中央財(cái)政引導(dǎo)、地方配套、企業(yè)配比、社會(huì)資本參與的方式共同注資，保證五到十年的穩(wěn)定支持周期。

通過這些做法，最終形成基礎(chǔ)研究在高校院所、技術(shù)攻關(guān)在平臺(tái)、工程驗(yàn)證在礦區(qū)、推廣應(yīng)用在企業(yè)的閉環(huán)協(xié)同體系，讓產(chǎn)學(xué)研用從點(diǎn)對(duì)點(diǎn)合作升級(jí)為網(wǎng)絡(luò)化共生。