煤炭作為我國的主體能源，長期以來在支撐我國經(jīng)濟社會平穩(wěn)較快發(fā)展進程中發(fā)揮了能源安全保障的壓艙石和穩(wěn)定器作用，在今后較長時期內特別是我國能源轉型發(fā)展中還將發(fā)揮著不可或缺的兜底保障作用?！笆奈濉睍r期是我國“兩個一百年”奮斗目標交匯期，也是全面建設社會主義現(xiàn)代化強國新征程上的重要機遇期，煤炭行業(yè)也將進入高質量發(fā)展攻堅期?！吨腥A人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》中明確提出：推動煤炭等化石能源清潔高效利用；《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》中強調：加快煤炭減量步伐，“十四五”時期嚴控煤炭消費增長，“十五五”時期逐步減少；強化風險管控，確保能源安全穩(wěn)定供應和平穩(wěn)過渡。面對新形勢新要求，亟需把加強科技創(chuàng)新作為最緊迫的任務，加快原創(chuàng)技術、關鍵核心技術攻關，實現(xiàn)高水平科技自立自強，創(chuàng)新驅動煤炭行業(yè)高質量發(fā)展。
一、煤炭行業(yè)發(fā)展面臨新形勢新要求
（一）堅持煤炭主體能源地位 2021年9月13日，習近平總書記在考察國家能源集團榆林化工有限公司時的重要講話，首次明確了“煤炭作為我國主體能源”的地位。煤炭仍將是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐。改革開放以來，我國累計生產(chǎn)煤炭達827億t，支撐了國內生產(chǎn)總值年均增長9.5%。2020年煤炭占我國能源生產(chǎn)和消費比重分別達68%和56.7%；預測到“十四五”末煤炭仍占我國能源消費比重50%左右，2030年碳達峰時占比為45%左右。 （二）“雙碳”目標對煤炭行業(yè)發(fā)展提出更高要求 “二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”目標的提出，是黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策，對煤炭行業(yè)發(fā)展提出更高要求。2021年3月15日，習近平總書記在中央財經(jīng)委員會第九次會議上強調：要構建清潔低碳安全高效的能源體系、實施重點行業(yè)領域減污降碳行動、推動綠色低碳技術實現(xiàn)重大突破。清潔低碳、經(jīng)濟高效、安全可靠是新時代煤炭行業(yè)的新使命。所謂“清潔低碳”，就是全生命周期低污染、溫室氣體低排放；所謂“經(jīng)濟高效”，就是要具有國際競爭力的能源價格；所謂“安全可靠”，就是要實現(xiàn)供應來源多樣化，能源系統(tǒng)靈活調節(jié)。 （三）煤炭安全兜底保障作用進一步強化 煤炭兜底保障是實現(xiàn)能源低碳轉型、支撐新能源發(fā)展的堅強后盾。新能源受氣象等條件的影響和限制，其脆弱性短時間內無法通過儲能等技術解決。如英國、德國、西班牙等極端天氣導致新能源出力急劇下降，而且傳統(tǒng)能源供給壓縮過快等導致電力缺口大、電價大幅上漲。據(jù)美國能源信息署（EIA）數(shù)據(jù)顯示，2021年美國燃煤發(fā)電量出現(xiàn)正增長。
二、煤炭開發(fā)科技創(chuàng)新需求
經(jīng)過“十三五”期間不懈努力與快速發(fā)展，煤炭行業(yè)科技創(chuàng)新能力大幅提升，關鍵核心技術持續(xù)突破，煤炭科技實現(xiàn)了從跟蹤、模仿到部分領域并跑、領跑的轉變，取得了突出的成就。其中，在地質精細化勘探、大型礦井建設、大采高綜采、特厚煤層綜放開采等領域的共性關鍵技術達到國際領先水平；煤機裝備實現(xiàn)了國產(chǎn)化，裝備制造水平位于世界前列，引領了國際煤炭智能化開采發(fā)展方向。同時，我們也清晰看到，面對新時代賦予煤炭行業(yè)的新定位和新要求，煤炭科技創(chuàng)新支撐行業(yè)高質量發(fā)展的能力依然不足，在安全、綠色、智能、清潔、低碳、高效開發(fā)方面還存在發(fā)展不平衡、不充分的問題，亟待加強科技攻關。 （一）智能開采 地質保障技術有待提升。當前初步形成以煤礦安全高效生產(chǎn)為重點的煤礦地質保障體系，建立了“地震主導、多手段聯(lián)合、采前采中配合”的礦井復雜地質構造與災害源探測體系，巷道超前探測距離達到200m，創(chuàng)造了井下深孔定向鉆進3353m的新紀錄。但是智能綠色安全開采對地質保障提出更高要求，在隱蔽致災地質因素精準探測、智能探測、三維地質透明化等方面還需要加強攻關突破。 采掘運智能化水平亟待提高。2020年全國煤礦采煤、掘進機械化程度分別達到78.5%、60.4%，已建成約500個智能化采掘工作面，根據(jù)煤層賦存特征形成多種智能化開采模式。但煤礦智能化發(fā)展還處于初級階段，綜采設備群智能自適應協(xié)同推進、智能快速掘進等關鍵核心技術和裝備仍需要進一步攻克。 （二）綠色低碳開采 低生態(tài)損傷的煤礦綠色開采技術體系亟待完善。當前構建了以充填開采、煤與瓦斯共采、保水開采、無煤柱開采等為主的綠色開采理論與技術體系。隨著煤炭開發(fā)重心向西部轉移，亟需針對西部生態(tài)脆弱區(qū)攻關低損害開采與生態(tài)環(huán)境保護理論與技術，形成礦區(qū)環(huán)境采動損傷精準監(jiān)測感知與控制、礦區(qū)生態(tài)健康預警與修復技術體系。 煤炭與共伴生資源開發(fā)利用技術存在短板，低濃度瓦斯未有效利用。當前煤與瓦斯共采技術模式不斷完善，形成了碎軟低滲煤層頂板巖層水平井分段壓裂成套開發(fā)技術等成果；探索了煤與油型氣共采方法與配套技術裝備，但煤與煤系共伴生資源（共伴生油氣資源、金屬與非金屬礦產(chǎn)資源等）的全生命周期協(xié)調開采理論與技術、低濃度瓦斯利用、資源綜合評價及協(xié)同開發(fā)大數(shù)據(jù)分析平臺等方向亟需加強研究。 （三）安全開采 重大災害智能監(jiān)控技術依然存在短板。2020年全國煤礦百萬噸死亡率下降到0.059，實現(xiàn)了煤礦安全形勢根本性好轉，但對于重大災害智能監(jiān)測預警、智能防控等方向仍存在短板，煤礦瓦斯突出、沖擊地壓等災害機理尚未取得突破，亟需加強對強沖擊地壓、瓦斯突出、強動壓巷道大面積冒頂?shù)戎悄鼙O(jiān)控、預測預警關鍵技術裝備研發(fā)。 煤礦粉塵危害預警與防護技術亟待提升。當前煤炭從業(yè)人員工作環(huán)境差、職業(yè)健康保障弱等問題依然存在，井下噪音污染、粉塵污染仍未有效解決。亟需突破煤礦采掘面呼吸性粉塵在線監(jiān)測、精確預警、控制與凈化等技術難題。 （四）洗選加工 2020年我國原煤入選率提高到74.1%，煤炭洗選加工技術快速發(fā)展，千萬噸級濕法全重介質選煤技術、大型復合干法和塊煤干法分選技術等成功應用。但存在洗選設備可靠性差、關鍵參數(shù)檢測儀表依賴進口、信息化應用差距明顯等問題，在精細化和智能化洗選加工方面仍然任重道遠，亟需加強理論創(chuàng)新和技術突破。
三、“十四五”煤炭開發(fā)科技創(chuàng)新重點任務
（一）發(fā)展目標 “十四五”期間，煤炭行業(yè)科技創(chuàng)新應依托現(xiàn)有的基礎和條件循序漸進，拓展開發(fā)應用安全綠色智能開采技術，進一步提高煤炭利用全過程的綠色低碳水平，加速推進煤炭行業(yè)實現(xiàn)高端化、數(shù)字化、低碳化產(chǎn)業(yè)轉型。 到2025年，實現(xiàn)科技創(chuàng)新階段突破，達到較高水平，全員工效提高100%，百萬噸死亡率降低到0.05以下，地表塌陷率減少一半，職業(yè)病發(fā)病率降低20%。實現(xiàn)煤炭資源精細勘查、綠色智能開采、煤礦重大災害防控、共伴生資源綜合開發(fā)、煤炭清潔高效轉化的核心關鍵技術突破，基本形成現(xiàn)代化煤炭智能綠色開發(fā)利用體系。智能礦山核心關鍵裝備取得突破，大型煤機、露天開采裝備、洗選加工設備與煤化工設備的智能化和可靠性水平大幅提升，關鍵零部件和控制系統(tǒng)實現(xiàn)自主可控。 （二）重點任務 “十四五”煤炭開發(fā)科技創(chuàng)新要突出“智能”“綠色”“安全”“健康”“低碳”特色?！爸悄堋笔强萍紕?chuàng)新的熱點、亮點，要結合煤礦的具體條件，突出智能煤礦“時空一體化、萬物互聯(lián)、數(shù)據(jù)融合、全息感知、業(yè)務聯(lián)動、智能決策”特點。“綠色”要突出新形勢下對綠色開采的新要求，加大與其他相關行業(yè)的交叉融合；“安全”要突出新形勢下煤礦安全新趨勢、新特點，開展井下多種災害的智能協(xié)同聯(lián)動控制研究；“健康”就是要突出井下工作環(huán)境、空氣質量的改善，井下工人身心健康及礦山職業(yè)病的預防?！暗吞肌本褪且怀雒禾块_發(fā)過程瓦斯抽采利用、共伴生資源與大宗固體廢物資源化利用，開展煤炭開發(fā)利用碳處置技術攻關以實現(xiàn)碳減排。具體包括： 1. 煤礦智能開采科技創(chuàng)新 加快推進5G、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能為代表的新一代信息技術與煤炭產(chǎn)業(yè)的深度融合，進一步攻克面向復雜困難條件的智能開采關鍵核心技術與裝備，因地制宜、因礦施策有序推進智能化煤礦建設。 一是研制智能實時隨機超前探測技術。研發(fā)基于隨掘、隨采、隨鉆的智能探測技術與裝備，開發(fā)物探、鉆探、化探為一體的礦山地質綜合探測技術，實現(xiàn)采掘工作面前方地質體的無人、動態(tài)、智能、超前、精細探測，支撐“透明礦井”所要求的地質保障體系建設。 二是研發(fā)快速智能掘進成套技術裝備。研發(fā)井筒機械破巖智能建井技術與裝備；開發(fā)掘進工作面圍巖穩(wěn)定性、可掘性、可鉆性及可錨性智能探測與在線感知技術，為實現(xiàn)智能快速掘進提供保障；攻克掘進機定位與導航、自動化與智能化截割、自動臨時支護、自動化錨桿施工、遠程集控、環(huán)境監(jiān)測及大數(shù)據(jù)分析等核心關鍵技術，研發(fā)全斷面、掘支運一體化快速掘進成套裝備，大幅提高作業(yè)效率，減少作業(yè)人員。 三是推進智能開采與煤機裝備研發(fā)應用。在現(xiàn)有智能開采技術與裝備的基礎上，突破復雜困難條件，包括深部煤層、松軟破碎煤層、薄煤層、特厚煤層等綜采、綜放智能自適應協(xié)同開采關鍵技術與裝備。攻克綜采設備精準定位與導航、智能自適應液壓支架、智能采煤機、煤礦井下機器人等關鍵技術，構建智能工廠，提高智能化煤機裝備的制造水平。 2. 煤炭綠色開采與廢棄物資源化利用科技創(chuàng)新 隨著煤炭開發(fā)重心向西部生態(tài)脆弱區(qū)轉移，重點攻關西部煤炭資源開采區(qū)生態(tài)環(huán)境保護技術及成套裝備；深度挖掘關閉礦井資源再開發(fā)利用潛力，推進礦井水資源保護與廢棄物資源化利用。 一是攻關礦井水資源保護技術。開展煤炭開采應力場-裂隙場-滲流場演化規(guī)律、導水通道精細探查與高效封堵防漏等技術裝備研發(fā)；突破煤水資源協(xié)調開采、生態(tài)脆弱礦區(qū)煤水智能調控開采等關鍵技術，實現(xiàn)煤礦區(qū)地下水資源保護與利用。 二是攻關充填開采與地表生態(tài)修復技術。開展采動巖層損害與地表沉陷機理、充填開采巖層移動規(guī)律與控制理論研究；開發(fā)地表生態(tài)減損的開采工藝、高效智能減量化充填、采空沉陷區(qū)精細治理與安全高效利用、礦山生態(tài)健康預警及生態(tài)修復等關鍵技術，顯著改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。 三是研發(fā)關閉礦井資源再利用技術。開展關閉礦井水-氣-熱等資源開采技術體系與利用模式、關閉煤礦地下空間CO2封存技術研究；研發(fā)關閉礦井煤層氣高效抽采利用、地下空間利用、關閉礦井環(huán)境污染動態(tài)監(jiān)測與評價、關閉礦井地質環(huán)境保護和土地復墾綜合治理等技術，實現(xiàn)關閉礦井資源的有效再利用。 四是推進廢棄物資源化利用。研發(fā)煤矸石、煤泥、粉煤灰高效利用技術，煤礦地下水、低濃度瓦斯、井下廢熱等低位熱能利用技術；開展煤火區(qū)滅火、地下煤火熱能利用及治理區(qū)綠色生態(tài)修復技術研究。實現(xiàn)煤礦廢棄物、熱能的資源化利用。 3. 煤礦重大災害及粉塵防控科技創(chuàng)新 我國大型煤礦向西部和深部發(fā)展，針對深部礦井存在高應力、高水壓、高地溫等復雜環(huán)境，亟需攻克深部圍巖大變形機理與控制、沖擊地壓發(fā)生機理與控制、災害信息智能預警與防控及粉塵等職業(yè)危害防治等關鍵技術，保證煤礦安全生產(chǎn)，改善井下作業(yè)環(huán)境，促進井下工人身心健康及礦山職業(yè)病的預防。 一是攻關深部圍巖控制關鍵技術。研究深部采動巖石力學行為、深部高強度開采圍巖致災機理；攻關深部強采動圍巖大變形控制理論、沖擊地壓源頭防控理論；研發(fā)深部圍巖支護—改性—卸壓“三位一體”協(xié)同控制成套技術，為深部圍巖災害控制提供有效途徑。 二是研發(fā)災害智能監(jiān)控預警技術及裝備。研制井下極端復雜環(huán)境下多功能、高精度、低功耗智能感知設備，開發(fā)多功能災害智能探測機器人；研發(fā)井下海量多源異構數(shù)據(jù)的高效分析處理與智能預測技術，實現(xiàn)重大災害事故風險的精準識別、預測與預報預警。 三是研發(fā)粉塵等職業(yè)危害防治技術及裝備。重點突破采掘工作面呼吸性粉塵濃度連續(xù)在線監(jiān)測、粉塵危害精確預警、粉塵控制與凈化等關鍵技術，開發(fā)大容塵量和強耐濕性的送風過濾式個體防護設備，實現(xiàn)粉塵高效防控，顯著降低粉塵對井下工人的危害。 4. 煤炭與共伴生資源綜合開發(fā)科技創(chuàng)新 開展煤系共伴生資源協(xié)同開發(fā)技術攻關，實現(xiàn)資源的集約高效開發(fā)，具有很大的潛在經(jīng)濟效益與戰(zhàn)略價值。 一是攻關煤炭共伴生資源綜合開發(fā)技術。精確探明煤系地層的煤、油、非常規(guī)天然氣、稀有金屬、水等疊置資源賦存條件，開展多資源、立體化、綜合開發(fā)模式與技術研究，實現(xiàn)煤炭及共伴生資源的有效開發(fā)。 二是攻關煤礦區(qū)煤層氣開發(fā)利用技術。開展煤系“三氣”（煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣）綜合開發(fā)技術，礦區(qū)煤層氣分布式經(jīng)濟高效利用技術研究，推進煤礦區(qū)煤層氣開發(fā)與瓦斯治理協(xié)同示范。 5. 煤炭精準智能洗選加工科技創(chuàng)新 一是研發(fā)煤炭精準分選技術工藝及裝備。研發(fā)旋流場重介質精準分選、界面調控增強選擇性浮選、煤炭智能干選、煤泥水高效固液分離等關鍵技術與裝備，突破工藝參數(shù)和產(chǎn)品質量高精度在線檢測及預測技術，實現(xiàn)有效分選礦物密度差別0.1g/cm3，煤炭產(chǎn)品灰分誤差±0.5%。 二是構建智能化選煤技術體系。集中攻克一批基于精細化和智能化的煤炭分選加工共性關鍵技術，突破自適應原煤性質全流程智能控制、數(shù)字孿生運維等技術，實現(xiàn)生產(chǎn)管理智能化、生產(chǎn)過程自動化、生產(chǎn)模式柔性化。 6. 開展煤礦智能綠色低碳開發(fā)示范試驗 選擇不同層級、不同地區(qū)的典型煤礦/礦區(qū)，開展煤炭安全、綠色、智能、清潔、低碳、高效開發(fā)技術示范，重點開展智能化開采、智能化掘進、煤礦災害智能化防控、智能化選煤、礦山物聯(lián)網(wǎng)示范，煤炭資源枯竭地區(qū)生態(tài)恢復示范，煤礦地下水、低濃度煤層氣、井下廢熱等利用示范，充填開采及大宗固廢資源化利用示范，高瓦斯礦區(qū)煤與煤層氣共采示范等一批示范工程，形成一批大型智能化高效露天開采示范礦井，智能綠色低碳井工示范礦井。
四、煤炭開發(fā)科技創(chuàng)新發(fā)展建議
（一）推動基礎理論研究與關鍵技術攻關 圍繞煤炭安全、綠色、智能、清潔、低碳、高效開發(fā)基礎理論和關鍵技術開展自主攻關，持續(xù)強化基礎研究，加強原始創(chuàng)新能力，完善科研基礎平臺，支持科學家實施一批長周期、探索性、自主選題的重大基礎研究項目，形成更多從“0”到“1”的突破，以基礎研究驅動應用技術研發(fā)和重大裝備研制，實現(xiàn)高水平科技自立自強。 在國家能源局支持下，重組或新建煤炭智能開采、低損害開采、礦井重大災害智能防控、智能洗選等一批國家能源研發(fā)創(chuàng)新平臺，為“十四五”規(guī)劃乃至中長期科技發(fā)展提供研發(fā)基地。完善行業(yè)技術標準資源服務平臺，加快重點領域關鍵技術標準研制，推動行業(yè)優(yōu)勢技術與標準成為國際標準。 （二）推動煤炭與新能源低碳融合發(fā)展 圍繞生態(tài)修復+新能源、煤礦地面和地下資源（水、地熱、新型儲能等）立體開發(fā)等耦合協(xié)同發(fā)展模式，發(fā)揮國家自然科學基金、國家科技重大專項的原創(chuàng)導向，支持社會資本、企業(yè)資本等多元資本投資，鼓勵科研機構和企業(yè)聯(lián)合開展煤炭與新能源耦合關鍵技術基礎前沿研究，提升煤炭與新能源協(xié)同發(fā)展領域關鍵核心技術攻關能力。 （三）加強產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新 支持建立產(chǎn)學研用合作的緊密型技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟和協(xié)同創(chuàng)新中心，加強產(chǎn)學研用結合的中試基地和共性技術研發(fā)國家級大平臺建設。對于完成示范試驗的先進技術和重大裝備，行業(yè)主管部門定期出臺技術和裝備自主創(chuàng)新推薦目錄，鼓勵其應用推廣。 （四）強化企業(yè)創(chuàng)新主體地位 發(fā)揮中央企業(yè)的骨干和引領作用。積極培育企業(yè)建設國家級科技研發(fā)平臺，促進創(chuàng)新資源圍繞領軍企業(yè)集聚形成創(chuàng)新鏈。拓寬科技投入渠道，探索建立多元化、多渠道、多層次的科技投入體系，加大政策支持力度，引導大中型企業(yè)增加科技投入。 （五）加大高素質人才培養(yǎng) 針對煤炭開發(fā)科技需求，加大高素質人才培養(yǎng)，加強傳統(tǒng)礦業(yè)學科與現(xiàn)代信息技術、生態(tài)環(huán)保、碳減排、可再生能源、新材料等學科的交叉融合，通過傳統(tǒng)專業(yè)改造、新增等方式強化“采礦+智能化”、“采礦+生態(tài)環(huán)?！?、“采礦+碳減排”等復合型專業(yè)。 推動研究生培養(yǎng)模式改革，擴大在重大基礎研究、重大科研攻關方向、重大工程領域的博士研究生培養(yǎng)，提高人才與行業(yè)需求的契合度。建設國家級示范性高技能人才培訓基地，將煤炭行業(yè)高技能人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)轉型升級計劃、國家中長期煤炭科技發(fā)展規(guī)劃以及其他重大工程項目的組織實施密切結合。 （六）深化國際合作
積極踐行一帶一路倡議，拓展發(fā)展空間，堅持對外開放，支持煤炭企業(yè)走出去，發(fā)揮煤炭行業(yè)在國際上的技術引領作用；研究靈活調控煤炭出口措施，嚴禁劣質煤進口，適當鼓勵優(yōu)質煤炭進口和有競爭優(yōu)勢的企業(yè)出口煤炭，形成資源合作上下游一體化產(chǎn)業(yè)鏈，提升我國在世界煤炭領域的影響力。
來源：中國電力報
