我国煤炭工业发展面临诸多难题，袁亮院士经过多年思考，在2010 年提出无人采煤新概念，经组织开展系统研究， 于2016 年在全国第27 届CA-CIS 学术会议上, 首次提出了煤炭精准开采科学构想 , 煤炭智能安全精准开采是煤炭工业高质量发展必由之路, 也是破解高质量发展难题的唯一选择。针对煤炭工业高质量发展面临的诸多难题, 袁亮院士认为需充分结合现代科技创新与理论革新, 升级煤炭开发、 利用及废弃物处理全流程技术指标, 全力保障煤炭安全智能精准开采与清洁高效利用。

一、 开展透明矿山基础理论与关键技术研究

将地理空间服务技术、 互联网技术、 CT 扫描技术、 VR 技术等积极推向矿山可视化建设, 打造具有透视功能的地球物理科学支撑下的 “互联网＋矿山”, 对煤层赋存条件进行真实反演, 实现对断层、 陷落柱、 矿井水、 瓦斯等致灾因素进行精确定位。

二、开展煤炭安全智能精准开采

将不同地质条件的煤炭开采扰动影响、 致灾因素、 开采引发生态环境破坏等统筹考虑, 实现时空 上准确高效的煤炭无人 (少人) 智能开采与灾害防控一体化的未来采矿. 破解传统煤炭开采中动辄3000~4000 人/矿,90% 长期井下作业, 阴暗、 潮湿, 工作环境恶劣, 信息化、 自动化、 智能化水平及回收率、 效率低的劳动力密集型产业难题. 传统煤炭行业将升级为每个矿100 人以内, 90%的人在地面作业, 10%的人在井下生产准备、 巡检, 信息化、 自动化、 智能化水平及回收率、 效率高的高精尖技术密集型行业. 采用大型物理模拟实验、 现场监测、 数值仿真 “三位一体” 科学研究方法, 深入开展基础理论研究和关键技术攻关, 为煤炭工业高质量发展提供支撑。

三、 废弃矿井资源精准开发与利用

我国对关闭/废弃矿井资源开发利用的研究起步较晚, 基础理论研究薄弱, 关键技术不成熟, 且存在煤矿地质条件复杂、 阶段性关闭/废弃矿井数量大等特殊条件, 我国关闭/废弃矿井资源利用必须走智能精准开发之路. 应运用现代化信息技术,以多物理场耦合、 智能感知、 精准控制等理论和技术为指导, 实现我国关闭/废弃矿井资源的精准开发与利用。

四、 煤炭绿色开采及其污染防控与生态保护

煤炭开采扰动地下及地表地质生态环境, 同时煤炭燃烧产生温室气体及氮氧化物等污染物, 环境负外部性凸显, 加强煤炭绿色开采与生态保护需着重研究煤矿低损伤开采基础理论与应用技术, 研发井下采选充一体化开采技术及装备及井下精准局部充填开采技术与装备, 发展覆岩离层注浆减沉关键技术与装备及煤矿开采过程污染物防控关键技术。

五、 粉尘与职业危害精准防控

煤层开采及巷道掘进中产生多级别粉尘, 对矿井员工身体健康构成重要威胁, 要做到粉尘产生及其危害的精准防控, 重点加强产尘机制及时空演化规律研究, 开展粉尘在线实时监测理论与技术研发, 构建粉尘分源精准防控理论与技术及职业危害接触限值与致病机制, 研发职业危害研判与快速筛查技术及职业危害分级防护理论与技术。

六、 煤炭清洁高效利用

煤炭清洁高效利用应重点做好煤炭资源与能源方面的清洁开发利用, 重点研发干法与细颗粒级煤分选技术及低阶煤分级高效提质技术, 创新煤液化、气化等现代煤化工技术以及煤基多联产系统的 集成技术, 发展煤利用污染物协同控制技术及固体废物高附加值利用技术。

七、煤系共伴生资源精准协调开采

煤及共伴生资源精准开采涉及应力场—裂隙场—渗流场—温度场—能量场耦合作用及动态叠加多相多场耦合复合灾害孕育演化, 煤系共伴生资源协调开采, 应强化煤及共伴生资源精准开采多相多场耦合机理研究, 揭示资源开采动态叠加多相多场耦合灾害孕育演化规律, 实现耦合灾害的超前感知、精准定位、 高效预警预解, 为煤及共伴生资源精准开采提供保障。

八、加大高层次人才培养和储备力度, 营造尊重人才氛围

创新驱动发展, 人才是科技创新的核心力量,应加强多学科人才培养, 开展人才储备, 同时产学研结合, 多学科交叉, 加强国际合作, 助力煤炭工业高质量发展。

这项成果以《我国煤炭工业高质量发展面临的挑战与对策》（点击查看）为题，发表于《中国煤炭》2020年第1期。