全国人大代表袁亮：如何应对煤炭深部开采带来的挑战？

“煤炭作为国家能源安全的‘压舱石’，在保障我国经济社会发展中发挥着不可替代的作用。然而，我国煤炭资源开发正面临深度与难度同步跃升的严峻挑战。”全国人大代表、中国工程院院士、安徽理工大学校长袁亮近日在接受记者专访时表示。

“深井时代”面临四大新挑战

在我国已探明煤炭资源储量中，埋深小于1000米的占比不足20%。随着浅部资源枯竭，煤炭开采正以年均10米至25米的速度向深部延伸，平均采深已近500米，其中800米以深矿井超210处，千米以深矿井超60处。

袁亮介绍，随着浅部资源日趋枯竭，我国煤炭资源开发已逐步进入“深井时代”，煤炭安全生产面临四大新挑战。

一是深部开采导致传统理论与技术“水土不服”。

随着煤炭开采以每年10米至25米的速度向深部延伸，深部煤岩体处于高地应力、高瓦斯、高地温、高渗透压以及强开采扰动的复杂环境中，传统基于浅部建立的岩体力学理论和防控技术已难以适用，煤与瓦斯突出、冲击地压等动力灾害呈现高能级、多灾种耦合的新特征，预警防控难度呈指数级上升。

二是智能化转型过程中的安全适配性风险突出。

虽然全国煤矿智能化产能占比已超过65%，但深部复杂地质条件下的智能感知装备精度、可靠性仍显不足，煤岩界面识别、地质动态建模等核心技术尚未完全突破，传统安全管理体系与少人无人开采模式不匹配，存在装备适配性差、运行水平低的问题。

三是“双碳”目标下安全与绿色协同矛盾加剧。

目前，我国每年采掘活动产生瓦斯约300亿立方米，抽采利用率仅为16.7%，传统瓦斯治理模式难以同时实现“防突减灾”与“提效减排”的双重目标。同时，采深增加导致覆岩破坏范围扩大，东部厚煤层、多煤层开采下沉陷积水呈累积效应，传统“先采后治”模式难以为继；西部深部开采对浅层水系的扰动机制更为复杂，保水开采面临全新挑战。深部开采对覆岩结构和地下水系的扰动远超浅部开采，生态损伤极易诱发次生安全灾害。

四是全生命周期安全管控体系尚不完善。

深部矿井建设阶段的井巷支护、灾害超前治理技术体系不成熟，千米深井建设风险防控能力不足，“井工—地面井协同开采”等新型模式的安全管控理论尚未建立。

坚持科技、装备、人才一体化推进

“深部开采安全是一场系统性的攻坚战，必须坚持科技、装备、人才一体化推进，核心路径就是智能化、少人化、无人化。”袁亮说。

早在2017年，袁亮就提出“煤炭精准开采”构想，即以透明空间地球物理和多物理场耦合为基础，将开采扰动、致灾因素、生态环境统筹考虑，实现少人无人智能开采与灾害防控一体化。

首先，要以透明地质保障为基础，把地下情况“看清楚”。

袁亮表示，深部开采最大的风险在于“看不见”。必须突破深部地质体透明化技术，构建以高精度三维地震勘探为核心、多物理场数据融合的立体勘探模式，查清煤层赋存情况，精准测定瓦斯富集区、导水通道等隐蔽致灾因素，实现从矿井整体到采掘工作面的地质条件精准数字化重构。融合光纤传感、微震监测等动态数据，构建实时反映采动扰动的透明地质模型，定量推演开采过程中应力与能量的转移演化。

“只有把看不见的地质情况摸清楚，才能真正做到心中有底、手中有策。”袁亮说。

其次，要以智能化技术装备为牵引，把高危岗位“减下来”。

比如，建设无人化综采工作面，应用5G远程操控技术，让矿工在地面智能调度中心就能完成采煤作业，远离灾害风险；通过智能感知和数据分析，提前预警瓦斯、水害等隐患，推动安全管理从“事后处置”走向“事前预防”；利用智能巡检机器人替代人工进入危险区域，既降低安全风险，又提升巡检质量。

袁亮认为，新建和改扩建深部矿井原则上要按智能化标准设计建设，因地制宜推进现有矿井技术装备升级。关键是要聚焦深部复杂环境的适配性难题，在高温、高压、高粉尘条件下，把智能感知技术真正做扎实，让传感器能够精准捕捉应力、瓦斯、水文等关键参数。依托动态透明地质模型，研发采掘装备的智能导航与煤岩界面精准识别技术，实现采掘路径的智能规划和截割参数的动态优化。

“我一直强调，煤炭行业的特殊性在于井下环境的复杂性，地面成熟的技术在井下不一定适用，比如粉尘会干扰视觉识别，电磁环境会影响通信传输，狭窄空间会限制设备部署。”袁亮说，必须实事求是，由点及面稳步推进，真正解决现场痛点问题，最终构建起感知、传输、决策、控制、应急全链条贯通的智能安全管控体系。

最后，要以复合型人才队伍为保障，把职工能力“提上来”。

袁亮表示，智能化不是简单的“机器换人”，而是人机协同。比如，淮南矿区建成的智能化工作面，不是单纯减人，而是让职工在更安全的环境里干更有技术含量的活。这就要求一线职工必须具备懂采掘、通数据、会维护的复合能力。

“只有把职工从高风险岗位解放出来，让他们成为掌握先进技术的操作者和管理者，深部开采才能真正实现本质安全。”袁亮说。

目前，袁亮带领团队正在实施“矿山数字工匠”培训计划，依托行业组织开展分层分类培训；推动高校与企业联合开展订单式培养、在岗技能提升。袁亮建议有关部门联合建立“智能矿山工程师”认证体系，把人工智能等应用能力纳入考核。

推动科技创新与产业创新深度融合

“随着开采深度的增加，水、火、瓦斯、冲击地压等多种灾害呈耦合化、突发化趋势，传统监测手段与经验判断难以实现风险早期识别。”袁亮表示，在这样的背景下，推动科技创新与产业创新的深度融合显得尤为迫切。

袁亮表示，要强化高能级平台牵引，发挥产学研用协同攻关优势。可依托深部煤炭安全开采与环境保护、煤炭无人化开采数智技术、煤炭精细勘探与智能开发、煤炭智能开采与岩层控制等全国重点实验室，构建以平台为枢纽、产学研用深度融合的协同攻关模式。既要集聚高校、科研院所的创新资源，又要吸纳企业的工程技术人员深度参与，让科学家思路对接工程师实践经验，让实验室成果接受现场检验，真正打通从基础研究到工程应用的通道。

袁亮指出，要坚持技术赋能与数据驱动，推进数智化转型。当前，矿山安全感知数据分散在不同系统，导致系统性风险预测和提前预警能力不足。以两淮矿区实践为例。该区域深部开采比例高，地质构造复杂，灾害交织突出，新旧系统并存，风险防控难度大，对先进技术的依赖远超一般矿区，必须依靠科技创新破解难题。

“为此，我们提出利用AI技术优化采煤方案，实现精准开采，降低安全风险；利用AR/VR技术使远程巡检与故障诊断更加直观高效。”袁亮说，要打破数据孤岛，构建省级乃至行业级的数据中台，汇聚全国典型矿井多场耦合数据，绘制“安全风险一张图”，为装备自适应算法训练提供支撑，真正实现“采、掘、运、洗选”全链条的智能化管理。

袁亮提出，要畅通教育、科技、人才的良性循环，解决成果转化“最后一公里”问题。

针对高校科研成果转化率低、缺少技术转移专业人才的痛点，袁亮表示，要深化科技体制机制改革，赋予战略科技人才更大的技术路线决定权和资源调度权；同时，要培养兼具成果转移转化、投融资、市场对接能力的复合型人才。

来源丨中国煤炭报