袁 亮

(安徽理工大學(xué)深部煤礦采動(dòng)響應(yīng)與災(zāi)害防控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽省淮南市，232001)

2020年，我國(guó)創(chuàng)新指數(shù)位居世界第14位，已經(jīng)進(jìn)入了創(chuàng)新型國(guó)家行列[1]。2035年我國(guó)科技事業(yè)發(fā)展目標(biāo)是進(jìn)入創(chuàng)新型國(guó)家前列，到新中國(guó)成立100年時(shí)成為世界科技強(qiáng)國(guó)。

面臨新一輪科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)變革，煤炭工業(yè)必須推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能與采礦業(yè)跨界融合，走智能、無(wú)人、安全精準(zhǔn)開采的道路，爭(zhēng)取到新中國(guó)成立100年之時(shí)，全面實(shí)現(xiàn)煤炭安全智能精準(zhǔn)開采[2-5]。加強(qiáng)煤礦安全生產(chǎn)是國(guó)家安全發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容，中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第三次會(huì)議強(qiáng)調(diào)建立高效科學(xué)自然災(zāi)害防治體系，為保護(hù)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和國(guó)家安全提供有力保障。黨中央、國(guó)務(wù)院《關(guān)于推進(jìn)安全生產(chǎn)領(lǐng)域改革發(fā)展的意見》指出：大力實(shí)施安全發(fā)展戰(zhàn)略，始終把人生命安全放在首位，發(fā)展決不能以犧牲安全為代價(jià)。黨的十八大以來(lái)，習(xí)近平總書記多次強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)安全生產(chǎn)監(jiān)管執(zhí)法，強(qiáng)化基層監(jiān)管力量，著力提高安全生產(chǎn)法治化水平。我國(guó)出臺(tái)一系列適合煤礦安全生產(chǎn)實(shí)際的政策法規(guī)和文件，并大力組織落實(shí)，成立國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家工程研究中心等，專門從事煤礦安全生產(chǎn)科技研究，連續(xù)多年立項(xiàng)資助持續(xù)創(chuàng)新。

1 我國(guó)煤炭安全開采現(xiàn)狀

1.1 以煤炭為主導(dǎo)能源是國(guó)家發(fā)展的必然選擇

我國(guó)“缺氣、少油、相對(duì)富煤”，2020年我國(guó)煤炭占一次能源消費(fèi)比例為56.7%左右。2020年原油、天然氣對(duì)外依存度分別達(dá)73%、43%[6]，中國(guó)工程院預(yù)測(cè)：2050年煤炭占一次能源消費(fèi)比例還將保持在50%左右[7]。2050年以前，以煤炭為主導(dǎo)的能源結(jié)構(gòu)難以改變。

我國(guó)煤炭開采條件復(fù)雜，災(zāi)害威脅嚴(yán)重。煤炭資源分布差異大，極薄煤層與特厚煤層、近水平與急傾斜煤層廣泛分布，復(fù)雜地質(zhì)條件煤層占70%[8]。晉陜蒙寧甘區(qū)資源儲(chǔ)量豐富、開采條件相對(duì)簡(jiǎn)單，生態(tài)環(huán)境脆弱；華東區(qū)煤質(zhì)優(yōu)良、煤層較穩(wěn)定，已轉(zhuǎn)入深部開采；東北區(qū)開采地質(zhì)條件復(fù)雜，煤與瓦斯突出等災(zāi)害威脅嚴(yán)重；華南區(qū)煤層不穩(wěn)定、構(gòu)造復(fù)雜，煤與瓦斯突出礦井占全國(guó)79.7%、熱害問題突出；新青區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，保水采煤面臨突出問題，凍土區(qū)域煤炭開發(fā)難度大[9]。我國(guó)煤炭開采受瓦斯、沖擊地壓、煤自燃、水害、粉塵、頂板、熱害等威脅嚴(yán)重。

1.2 煤炭安全開采取得的成績(jī)

1.2.1 煤炭資源勘探和煤礦地質(zhì)保障體系初步形成

“以地震主導(dǎo)，多手段配合，井上下聯(lián)合”立體式綜合勘探體系逐漸成熟，以高分辨三維地震勘探為核心的技術(shù)得到應(yīng)用。井下水平定向鉆機(jī)能力超過1 000 m，無(wú)線電波、直流電法、微震等超前探測(cè)、監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)得到推廣應(yīng)用[10]。井上下一體、采前采中配合的煤礦地質(zhì)保障技術(shù)體系初步形成。

1.2.2 煤與瓦斯共采研究國(guó)際領(lǐng)先

經(jīng)過20年的艱苦探索研究，實(shí)現(xiàn)了煤與瓦斯精準(zhǔn)開采及高瓦斯煤層在低瓦斯?fàn)顟B(tài)下的安全開采。攻克了多分支水平井鉆完井等重大核心技術(shù)，形成一系列具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新成果和50余項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。創(chuàng)立了卸壓開采抽采瓦斯理論及煤與瓦斯共采技術(shù)體系。

1.2.3 綜采技術(shù)和成套裝備研發(fā)取得重大突破

開創(chuàng)薄煤層刨煤機(jī)無(wú)人工作面安全高效開采技術(shù)模式，實(shí)現(xiàn)0.8～2.0 m煤層高瓦斯工作面自動(dòng)化開采[11-12]。研發(fā)成功14～20 m特厚煤層大采高綜放開采關(guān)鍵技術(shù)及裝備，首次實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)千萬(wàn)噸特厚煤層工作面安全高效開采。隨著我國(guó)世界首臺(tái)馬蹄形和斜井雙模式盾構(gòu)機(jī)、最大矩形盾構(gòu)機(jī)以及全球首臺(tái)永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)盾構(gòu)機(jī)的相繼研發(fā)成功，曾經(jīng)完全依靠進(jìn)口盾構(gòu)機(jī)的時(shí)代已經(jīng)過去，自主研制的盾構(gòu)機(jī)現(xiàn)在已占全球市場(chǎng)份額的2/3，拉低外國(guó)同類產(chǎn)品價(jià)格的40%。

1.2.4 智能開采技術(shù)及裝備取得歷史性突破

創(chuàng)新研發(fā)了采區(qū)工作面無(wú)人開采新技術(shù)，攻克了三角煤自動(dòng)化開采、轉(zhuǎn)載機(jī)和液壓支架聯(lián)動(dòng)、采煤機(jī)電纜防脫槽、采煤機(jī)和液壓支架遙控等多項(xiàng)技術(shù)難題。集成創(chuàng)新了工作面盾構(gòu)無(wú)人掘進(jìn)新技術(shù)，研制成功具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)，完成盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)在神華、淮南等礦區(qū)的成功應(yīng)用。自首個(gè)無(wú)人開采工作面——黃陵一號(hào)煤礦1001工作面試驗(yàn)成功以來(lái)，我國(guó)已有近500個(gè)采煤工作面實(shí)現(xiàn)無(wú)人開采[13]。幾代煤炭人期待的“有人巡視，無(wú)人值守”智能化無(wú)人開采由夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)。

煤礦安全生產(chǎn)的科技進(jìn)步，支撐了國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。近些年來(lái)，我國(guó)煤炭產(chǎn)量逐年增加，已從2005年的21.5億t躍升至2020年的39億t。在強(qiáng)有力的能源供給支撐下，我國(guó)GDP總量也逐年增加，已從2005年的18.73萬(wàn)億元增至2020年的101.59萬(wàn)億元。煤礦百萬(wàn)噸死亡率不斷創(chuàng)出新低，已從2005年的2.76降至2020年的0.059。煤礦瓦斯事故基本得到控制，2020年全國(guó)煤礦瓦斯事故7起，死亡30人，較2005年分別減少407起，2 141人。

1.3 煤炭安全開采主要存在的問題

依靠科技進(jìn)步，我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)取得歷史性成就，但依然面臨諸多問題與挑戰(zhàn)。

1.3.1 煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)依然嚴(yán)峻

2020年，煤礦發(fā)生事故122起、死亡225人，較大生產(chǎn)安全事故仍時(shí)有發(fā)生。目前全國(guó)還有840處高瓦斯、719處煤與瓦斯突出煤礦。隨著開采深度不斷增加，部分煤礦由低瓦斯向高突礦井演變，煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)依然嚴(yán)峻。

1.3.2 可供開采的綠色煤炭資源量極其有限

綠色煤炭資源量是指能夠滿足煤礦安全、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等條件，支撐煤炭科學(xué)產(chǎn)能和科學(xué)開發(fā)的資源量。煤炭資源預(yù)測(cè)量約5.97萬(wàn)億t，綠色資源量只有5 048.95億t，約占1/10。煤炭回收率平均僅50%，遠(yuǎn)低于美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的80%。我國(guó)綠色資源量?jī)H可開采40～50年，未來(lái)或?qū)⒋竺娣e進(jìn)入非綠色煤炭賦存區(qū)開采。

1.3.3 深部煤炭資源安全開采威脅巨大

我國(guó)探明煤炭埋深1 000 m以下資源量占53%，淺部資源枯竭，煤炭采深以平均每年10～25 m的速度增加。深部煤與瓦斯突出、沖擊地壓等動(dòng)力災(zāi)害威脅更大。日本、英國(guó)、德國(guó)等國(guó)家相繼關(guān)閉礦井，我國(guó)需要迎難而上[14]。

1.3.4 我國(guó)主動(dòng)淘汰落后煤炭產(chǎn)能

國(guó)家制定了煤炭行業(yè)去產(chǎn)能目標(biāo)，主動(dòng)淘汰煤炭落后產(chǎn)能。2016-2020年，我國(guó)煤炭行業(yè)累計(jì)淘汰落后產(chǎn)能約9.9億t/a。中國(guó)工程院預(yù)測(cè)：2030年我國(guó)廢棄礦井?dāng)?shù)量將達(dá)到1.5萬(wàn)處[15]。主動(dòng)淘汰落后產(chǎn)能，礦井關(guān)閉或廢棄將成為常態(tài)。

1.3.5 直接關(guān)閉或廢棄礦井面臨大量問題

直接關(guān)閉或廢棄礦井造成資源的巨大浪費(fèi)，可能誘發(fā)安全、環(huán)境及社會(huì)問題。關(guān)閉或廢棄礦井中蘊(yùn)藏著大量資源，其中煤炭約420億t、非常規(guī)天然氣約5 000億m3(殘存瓦斯是隱患也是清潔能源)、約占全國(guó)1/3的礦井水資源，同時(shí)擁有豐富的地?zé)崮?、地下空間資源(約60萬(wàn)m3/礦)、土地(約30 km2/礦)及可再生能源、生態(tài)開發(fā)及工業(yè)旅游資源等[16-17]?！?2·4”重慶吊水洞煤礦停產(chǎn)關(guān)閉后發(fā)生CO超限事故，造成23人遇難。煤礦在停產(chǎn)關(guān)閉過程中存在諸多安全隱患，嚴(yán)重威脅礦井安全、生態(tài)環(huán)境及區(qū)域生產(chǎn)生活。

2 煤礦安全科技最新進(jìn)展

在依然嚴(yán)峻的煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)下，煤炭行業(yè)的科研人員堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，堅(jiān)持“政-產(chǎn)-學(xué)-研-用”協(xié)同創(chuàng)新，在煤礦智能精準(zhǔn)開采、重大安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)預(yù)警等方面取得重大進(jìn)展。

2.1 煤炭安全智能精準(zhǔn)開采協(xié)同創(chuàng)新

“煤炭安全智能精準(zhǔn)開采協(xié)同創(chuàng)新組織”2017年8月8日成立并揭牌。2018-2020年，連續(xù)3年召開學(xué)術(shù)研討會(huì)，69人次院士、1萬(wàn)人次學(xué)者共同分享了最新研究進(jìn)展和成果。通過“政-產(chǎn)-學(xué)-研-用”協(xié)同創(chuàng)新，其成員單位在煤與瓦斯突出預(yù)警、沖擊地壓預(yù)警、無(wú)煤柱煤與瓦斯共采等領(lǐng)域的科技攻關(guān)進(jìn)展顯著。

2.2 煤與瓦斯突出預(yù)警新進(jìn)展

在煤與瓦斯突出理論方面，揭示了多場(chǎng)耦合誘突機(jī)理及突出發(fā)展演化規(guī)律，成功開展了全球首次大尺度真三維煤與瓦斯突出物理模擬試驗(yàn)，揭示了多場(chǎng)耦合誘突機(jī)理，構(gòu)建了煤與瓦斯突出臨界判據(jù)[18-19]。

在煤與瓦斯突出預(yù)警方向領(lǐng)域，構(gòu)建了煤與瓦斯突出工作面風(fēng)險(xiǎn)、區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)、生產(chǎn)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的一級(jí)預(yù)警指標(biāo)共13個(gè)，二級(jí)預(yù)警指標(biāo)共36個(gè)的多參量預(yù)警指標(biāo)體系。建立了煤與瓦斯突出多源信息融合預(yù)警模型，實(shí)現(xiàn)了多指標(biāo)自動(dòng)融合分析與決策、預(yù)警模型的自修正、預(yù)警原因可追溯。同時(shí)，開發(fā)了采掘面分布式聲電突出預(yù)警系統(tǒng)、基于B/S結(jié)構(gòu)和支持跨平臺(tái)礦井突出智能預(yù)警系統(tǒng)和煤與瓦斯突出區(qū)域遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的云平臺(tái)。

2.3 沖擊地壓預(yù)警新進(jìn)展

在沖擊地壓理論方面，揭示了沖擊地壓應(yīng)力場(chǎng)-能量場(chǎng)-震動(dòng)場(chǎng)疊加誘沖機(jī)理和煤厚變異區(qū)開采沖擊地壓的發(fā)生機(jī)制，構(gòu)建了沖擊地壓發(fā)生的臨界判據(jù)[18-19]。在沖擊地壓預(yù)警方面，構(gòu)建了沖擊地壓時(shí)空強(qiáng)分區(qū)分級(jí)篩選方法，多參量綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警模型，單參量綜合異常指數(shù)模型，指標(biāo)監(jiān)測(cè)預(yù)警判別方法，權(quán)重確定的R值評(píng)分方法等多參量綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)體系。提出了沖擊危險(xiǎn)分區(qū)分級(jí)監(jiān)測(cè)預(yù)警思想，包括對(duì)全礦井沖擊危險(xiǎn)進(jìn)行分區(qū)分級(jí)，確定重點(diǎn)區(qū)域；對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警和檢驗(yàn)，確定危險(xiǎn)范圍；對(duì)局部危險(xiǎn)范圍進(jìn)行局部實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警和檢驗(yàn)。研發(fā)了雙源震動(dòng)波一體化CT探測(cè)預(yù)警設(shè)備、煤巖電荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、鉆孔組合式動(dòng)態(tài)應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，建立了沖擊地壓預(yù)警云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了沖擊地壓危險(xiǎn)的綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警。

2.4 無(wú)煤柱煤與瓦斯共采新進(jìn)展

無(wú)煤柱煤與瓦斯共采方面，構(gòu)建了“高位環(huán)形體”理論模型，首次開展大尺度(1∶1)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及數(shù)值模擬研究，提出了卸壓系數(shù)新概念，實(shí)現(xiàn)了深井采動(dòng)煤巖體“三場(chǎng)”定量描述和瓦斯高效抽采[20-21]。

2004年提出了無(wú)煤柱煤與瓦斯共采關(guān)鍵技術(shù)，包括抽采瓦斯?jié)舛?0%～40%、首采層采空區(qū)瓦斯抽采率70%以上、連續(xù)抽采最高達(dá)90%的首采層采空區(qū)留巷鉆孔法瓦斯抽采技術(shù)；瓦斯抽采濃度達(dá)60%～95%、單孔瓦斯抽采流量0.25～1.50 m3/min、上向被卸壓煤層瓦斯抽采率72%以上、被卸壓煤層瓦斯含量由30 m3/t降至8 m3/t以下的留巷鉆孔法上向鉆孔抽采卸壓瓦斯技術(shù)；以及瓦斯抽采濃度85%～100%、單孔瓦斯抽采流量0.12～0.98 m3/min、多層開采后瓦斯抽采率達(dá)70%以上、被卸壓煤層瓦斯含量降至8 m3/t以下的留巷鉆孔法下向鉆孔抽采卸壓瓦斯技術(shù)等，都達(dá)到了安全開采標(biāo)準(zhǔn)。

3 煤礦安全生產(chǎn)科技戰(zhàn)略

新一輪科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)變革積極推進(jìn)，面臨“百年未有之大變局”及碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，立足煤礦安全生產(chǎn)，積極制定并推進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)科技戰(zhàn)略，是保障國(guó)家能源安全、落實(shí)“雙碳”目標(biāo)的重要舉措。

3.1 戰(zhàn)略框架

3.1.1 戰(zhàn)略思想

以追求煤礦工人的生命安全與健康生活為目的，以先進(jìn)的工程科技支撐綠色本質(zhì)安全和職業(yè)健康，實(shí)現(xiàn)煤礦安全“五化”：透明化，精準(zhǔn)探測(cè)，實(shí)現(xiàn)礦井全息透明；智能化，精準(zhǔn)開采，設(shè)備智能高效操控；減災(zāi)化，精準(zhǔn)監(jiān)控、解危、救援，實(shí)現(xiàn)全過程減災(zāi)；健康化，精準(zhǔn)防護(hù)、有效控制職業(yè)病，保證工人健康；低碳化，精準(zhǔn)開發(fā)、分級(jí)分類充分開發(fā)利用廢棄礦井資源。按照“五化”的要求，構(gòu)建面向未來(lái)的煤炭開采全過程(采前、采中、采后)災(zāi)害防治的精準(zhǔn)智能開采新藍(lán)圖。

3.1.2 戰(zhàn)略藍(lán)圖

2050年煤礦實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)開采，包括全息透明礦井、精準(zhǔn)智能開采、智能防災(zāi)治災(zāi)及廢棄資源開發(fā)，助力煤礦升級(jí)為技術(shù)密集型企業(yè)。煤炭行業(yè)成為技術(shù)含量高、安全水平高、綠色無(wú)害化的高科技行業(yè)。以最少用工、最少動(dòng)用儲(chǔ)量、最少人員傷亡，保障我國(guó)煤炭安全穩(wěn)定可持續(xù)供應(yīng)。提升廢棄礦井資源開發(fā)利用，降低碳排放，助力國(guó)家低碳戰(zhàn)略。

3.1.3 戰(zhàn)略路線

2025年，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)智能開采“25版”，完成精準(zhǔn)開采試驗(yàn)和示范工程；煤礦井下作業(yè)人員減少30%以上；煤礦百萬(wàn)噸死亡率控制在0.1以內(nèi)；煤礦塵肺病發(fā)病率降低10%以上；廢棄礦井開發(fā)利用率達(dá)到25%以上；安全生產(chǎn)形勢(shì)發(fā)生根本好轉(zhuǎn)。2035年，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)智能開采“35版”，精準(zhǔn)開采煤礦占比達(dá)到30%以上；煤礦井下作業(yè)人員減少70%以上；煤礦百萬(wàn)噸死亡率控制在0.01以內(nèi)；煤礦塵肺病發(fā)病率降低40%以上；廢棄礦井開發(fā)利用率達(dá)到35%以上；安全生產(chǎn)技術(shù)水平達(dá)到世界前列。2050年，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)智能開采“50版”，精準(zhǔn)開采煤礦占比達(dá)到90%；人員白領(lǐng)化，井下無(wú)人作業(yè)，煤礦死亡人數(shù)控制在個(gè)位數(shù)以內(nèi)；廢棄礦井開發(fā)利用率達(dá)到50%以上；安全生產(chǎn)技術(shù)水平世界領(lǐng)先。

3.2 煤礦安全發(fā)展技術(shù)體系

遵循煤礦安全生產(chǎn)科技規(guī)律，推進(jìn)落實(shí)科技戰(zhàn)略思想，聚焦全息透明礦井，精準(zhǔn)智能開采，智能應(yīng)急救援，智能健康防護(hù)安全發(fā)展技術(shù)體系。

3.2.1 全息透明礦井

全息透明礦井是運(yùn)用全息成像技術(shù)，構(gòu)筑三維分布圖像，精準(zhǔn)確定煤炭資源賦存、資源儲(chǔ)量、地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)災(zāi)害和伴生資源等，能為災(zāi)害源頭防治、區(qū)域治理、資源綜合利用提供支撐的礦井。聚焦全息透明礦井基礎(chǔ)理論研究、應(yīng)用技術(shù)和裝備研發(fā)，實(shí)現(xiàn)礦井資源和災(zāi)害探查透明化。研發(fā)具有透視功能的地球物理科學(xué)，智能感知與多網(wǎng)融合傳輸技術(shù)及裝備，復(fù)雜井下空間定位及自主導(dǎo)航技術(shù)，井下地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)和災(zāi)源定位高精度技術(shù)與裝備。2020-2035年，探測(cè)精度達(dá)到分米級(jí)；2035-2050年，探測(cè)精度達(dá)到厘米級(jí)。并且形成成套精準(zhǔn)探測(cè)技術(shù)裝備，實(shí)現(xiàn)礦井全息透明化，大幅提升礦井隱蔽災(zāi)害探查能力，如圖1所示。

圖1 構(gòu)建全息透明礦井

3.2.2 精準(zhǔn)智能開采

精準(zhǔn)智能開采是在透明礦井的基礎(chǔ)上，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能精準(zhǔn)的無(wú)人采掘作業(yè)。持續(xù)推進(jìn)基礎(chǔ)理論研究，突破核心關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)尖端裝備，對(duì)精準(zhǔn)智能開采煤礦進(jìn)行工程示范，實(shí)現(xiàn)煤礦智能無(wú)人安全開采。具體開展煤巖識(shí)別研究、智能遙控開采技術(shù)與示范應(yīng)用、遠(yuǎn)程可控的少人精準(zhǔn)開采技術(shù)及其裝備研發(fā)，深部煤炭資源流態(tài)化開采關(guān)鍵技術(shù)及其裝備研發(fā)。2020-2035年，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)開采煤礦占比達(dá)到30%以上；2035-2050年，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)開采煤礦占比達(dá)到80%以上。同時(shí)，建立智能控制及自主避險(xiǎn)的煤礦精準(zhǔn)智能安全開采技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)煤礦精準(zhǔn)智能安全開采，大幅提高煤炭開發(fā)技術(shù)水平及安全保障能力。煤炭安全智能精準(zhǔn)開采戰(zhàn)略藍(lán)圖如圖2所示。

圖2 煤炭安全智能精準(zhǔn)開采戰(zhàn)略藍(lán)圖

3.2.3 智能應(yīng)急救援

智能應(yīng)急救援是以全息透明礦井為前提，明確礦井災(zāi)害源定位，并實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，設(shè)備自動(dòng)報(bào)警和智能響應(yīng)，井下機(jī)器人進(jìn)行操作的智能精準(zhǔn)應(yīng)急救援。具體要研發(fā)煤礦災(zāi)害探測(cè)防控智能制造裝備(機(jī)器人)，實(shí)現(xiàn)煤礦災(zāi)害智能化、無(wú)人化探測(cè)與防治；研發(fā)基于透明礦山技術(shù)的復(fù)合災(zāi)害預(yù)警技術(shù)，智能機(jī)器人探測(cè)、識(shí)別、防控災(zāi)害技術(shù)；建設(shè)全國(guó)災(zāi)害防治大數(shù)據(jù)平臺(tái)；研發(fā)深部復(fù)合動(dòng)力災(zāi)害防控技術(shù)。2020-2035年，實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯突出、水災(zāi)、火災(zāi)、頂板、沖擊地壓預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率90%，百萬(wàn)噸死亡率0.01；2035-2050年，實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯突出、水災(zāi)、火災(zāi)、頂板、沖擊地壓預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率100%，煤礦死亡人數(shù)個(gè)位數(shù)(百萬(wàn)噸死亡率不大于0.003)。進(jìn)一步提升我國(guó)煤礦安全技術(shù)水平，形成智能化局部精準(zhǔn)開采，實(shí)現(xiàn)隱蔽災(zāi)害的精確定位、監(jiān)測(cè)、預(yù)警，構(gòu)建井下安全生產(chǎn)系統(tǒng)和災(zāi)害管控可視化監(jiān)控體系，從開發(fā)源頭控制煤礦災(zāi)害，加強(qiáng)復(fù)合災(zāi)害的綜合治理和區(qū)域治理，協(xié)調(diào)資源利用與災(zāi)害治理。智能應(yīng)急救援戰(zhàn)略藍(lán)圖如圖3所示。

圖3 智能應(yīng)急救援戰(zhàn)略藍(lán)圖

3.2.4 智能健康防護(hù)

智能健康防護(hù)是指基于全息透明礦井和智能減災(zāi)核心技術(shù)，標(biāo)識(shí)煤礦井下潛在危險(xiǎn)區(qū)；運(yùn)用高精準(zhǔn)人員定位、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、智能控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)分析工人位置危險(xiǎn)程度、個(gè)體接塵量及健康狀況，并實(shí)時(shí)反饋給個(gè)人，通過智能控制消除安全風(fēng)險(xiǎn)的健康防護(hù)。研發(fā)煤礦井下環(huán)境優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)、個(gè)體健康精準(zhǔn)防護(hù)裝置和解危技術(shù)，提高礦井職業(yè)危害監(jiān)測(cè)預(yù)警及防治技術(shù)水平。開展礦山呼吸性粉塵在線監(jiān)測(cè)與防治技術(shù)及裝備、礦井一體化高效除塵技術(shù)裝備、煤層硫化氫含量測(cè)定方法和高效吸收技術(shù)裝備、礦井協(xié)同增效降溫移熱技術(shù)裝備、礦井有毒有害氣體及噪聲抑控技術(shù)的研發(fā)。2020-2035年，實(shí)現(xiàn)呼吸性粉塵除塵效率大于90%，煤礦塵肺病發(fā)病率降低40%以上；2035-2050年，實(shí)現(xiàn)職業(yè)病發(fā)病率降低90%以上。提高煤礦職業(yè)危害防治技術(shù)的有效性、適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)職業(yè)危害監(jiān)測(cè)預(yù)警及防治系統(tǒng)的技術(shù)裝備突破。從源頭控制煤礦職業(yè)危害，結(jié)合呼吸性粉塵監(jiān)測(cè)治理及高溫?zé)岷Α⒃肼?、有毒有害氣體控制技術(shù)，提高礦井職業(yè)危害監(jiān)測(cè)預(yù)警及防治技術(shù)水平。智能健康防護(hù)戰(zhàn)略藍(lán)圖如圖4所示。

圖4 智能健康防護(hù)戰(zhàn)略藍(lán)圖

4 展望

隨著煤礦動(dòng)力災(zāi)害防控水平及煤炭精準(zhǔn)開采不斷發(fā)展，未來(lái)爭(zhēng)取用最少礦井?dāng)?shù)量和最少開采面積支撐國(guó)家25億～30億t煤炭需求，構(gòu)建能源生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展新格局，為實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國(guó)夢(mèng)做出貢獻(xiàn)。我國(guó)煤礦安全發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃是：力爭(zhēng)2025年，煤炭智能精準(zhǔn)開采取得重大突破；2035年，基本實(shí)現(xiàn)煤炭安全智能精準(zhǔn)開采；2050年，全面實(shí)現(xiàn)煤炭安全智能精準(zhǔn)開采。