筑牢煤炭產業安全 奠定能源安全基石

王國法，李世軍，張金虎，龐義輝，陳佩佩，陳貴鋒，杜毅博

(1. 中煤科工開采研究院有限公司，北京市朝陽區，100013；2. 煤炭科學研究總院開采研究分院，北京市朝陽區，100013；3. 煤炭科學技術研究院有限公司煤化工分院，北京市朝陽區，100013)

0 引言

能源安全是國家安全與穩定發展的基石，鑒于我國相對富煤、貧油、少氣的能源結構，煤炭長期以來一直是我國能源安全的壓艙石與穩定器。據不完全統計，2021年我國能源消費總量約為52.4億t 標準煤，其中煤炭消費占比約為56.0%，石油消費占比約為18.7%，天然氣、水電、核電等消費占比約為25.3%。我國石油、天然氣對外依存度常年居高不下，2020年我國原油對外依存度高達73.5%，天然氣對外依存度高達42.0%，近幾年雖然煤炭在能源消費中的占比略有下降，但煤炭產量及消費量仍在增加。近年來我國能源消費總量及煤炭和石油的產量情況如圖1所示。

圖1 近年來我國能源消費總量及煤炭、石油產量

同時，在未來相當長的一段時期煤炭仍將是我國的主體能源。一方面，燃煤發電用煤占我國煤炭消費量的50%以上，如果燃煤發電不僅實現了常規污染物的超低排放還進行了二氧化碳捕集利用，那么煤炭將繼續成為最經濟、最安全的清潔能源。目前，我國接近90%的燃煤發電機組實現了常規污染物的超低排放[1]，能效已大幅度提高，部分燃煤機組的煤耗達到世界領先水平。另一方面，煤炭高效化學轉化可生產出附加值高、市場用量大、未來前景廣闊的化工產品和高性能材料，發展潛力巨大。傳統煤化工大型合成氨產業中的傳統煤氣化技術逐步升級換代為先進的煤氣化技術；現代煤化工升級示范項目也在逐步實現煙氣超低排放、污廢水“近零”排放和VOCs治理，煤焦化、大中型工業鍋爐、工業窯爐正全面進行常規污染物超低排放改造。

然而在“雙碳”目標背景下，近幾年“去煤化”的輿論甚囂塵上，社會上出現了不切實際的棄煤、去煤電聲音。同時，2021年至今，煤炭供給出現多年不遇的緊缺。煤炭是工業的糧食，煤炭產業體系的安全是關系國計民生的大事。為此，認真審視煤炭在能源安全保障中的作用，構建煤炭產業安全體系非常必要。

1 煤炭產業安全面臨的挑戰

1.1 “去煤化”輿論誤導易引發相關風險

一段時間以來，一種片面解讀“雙碳”目標、激進反化石能源和“去煤化”的論調導致一定程度的輿論誤導。簡單的“去煤化”背離了支撐經濟社會發展的主線，盲目“去煤化”可能引發能源電力供應安全、相關資產擱淺、宏觀經濟沖擊、金融風險以及社會風險等系列問題，需要高度警惕。燃煤發電在我國電力供應結構中仍是當前最主要的電力來源。由于可再生能源電力間歇性與波動性的特點，難以保障穩定的電力供應?？稍偕茉措娏φ急鹊某掷m提升加大了電網應對用電高峰的壓力；水電豐余枯缺，季節性枯水期出力不足；風電、光伏發電受氣候條件影響，出力不穩定，波動幅度較大，也無法有效應對短期電力尖峰負荷。伴隨可再生能源規模不斷擴大，可再生能源發電在電力系統中的占比將進一步提升；一旦極端天氣或氣象災害等偶發因素影響能源穩定供應，會急速推高能源需求，加劇能源供需矛盾。同時，一旦“風電、光電”、水電和外來電均無法提供有效出力時，燃煤發電將成為滿足區域電力需求的主要保障。因此，從國內經驗看，“減煤”速度過快、力度過大，煤炭對能源體系安全運轉的托底保供作用將會被削弱，極易引發能源安全風險。

另一方面，煤基能源產業發展具有投資大、周期長、慣性強的特點，“去煤化”會導致大量煤電資產的快速沉淀與浪費。我國煤電基礎設施存量普遍較高，2020年我國地方發改委一共核準通過46.1 GW煤電裝機容量，較2019年增長231.6%，燃煤發電目前已占我國發電總量的63.2%，占全球燃煤發電量的52.2%[2]；同時，現有大多數燃煤電廠的運行時間不到15 a，短期內快速轉型風險巨大。未來如何統籌安排、充分利用已建煤基能源資產，避免全社會承擔過重的能源轉型成本，攸關能源產業的轉型升級和能源經濟的持續發展。

1.2 煤炭后續資源保障不足

我國煤炭資源總量大，占世界儲量13.3%，居世界第4位，但我國人均煤炭儲量約462 t，僅為世界平均水平的一半。我國煤炭資源表現為“西多、東少”的總體分布特征，西部煤炭資源量占全國煤炭資源總量的70%以上，東部1 000 m以淺煤炭資源趨于枯竭。作為世界上最大的煤炭生產國、消費國和進口國，我國一直存在煤炭生產與煤炭消費區域不匹配、煤炭資源與水資源逆向分布、生態環境嚴重制約煤炭資源開發等問題。我國可供露天開采的煤炭資源量少，90%以上的煤炭生產采用井工開采，并且開采條件較為復雜；同時煤炭資源勘查程度低，截至2020年底，我國煤炭資源查明儲量1.73萬億t，可供建礦開采的煤炭儲量僅為1 623億t，按照40億t/a開發規模，考慮到回采率等因素影響，預測僅能維持20～30年。加快煤炭資源的精細勘探已成為煤炭可持續高效開發的戰略任務。

1.3 煤礦智能化關鍵技術與裝備仍需突破

隨著全國范圍內煤礦智能化建設的推進，煤礦生產各環節將逐步實現遠程控制、互聯互通；日常生產將主要依靠智能操控中心、智能技術支持中心和智能運維隊伍協作完成；從而實現煤礦生產由高安全風險向高安全效益轉變，由勞動密集向技術密集轉變，由傳統開采向智能化開采轉變，由低效益經營向高質量發展轉變。雖然目前在地質條件較好的陜蒙礦區，煤炭智能開采取得很好效果，但由于煤炭開采條件的多樣性和復雜性，使得智能化無人開采依然存在如下7個領域的核心技術短板：井下精確定位與導航技術；井下復雜條件下信息感知及傳輸技術；多維信息融合下的大數據分析技術；復雜煤層自主截割決策與控制技術；井下大規模裝備群協同控制技術；煤礦機器人技術；礦山采掘裝備關鍵元部件進口替代；井下裝備故障監測及預警。煤礦智能化的高科技需求與現有技術與裝備保障能力不足依然是突出矛盾。

1.4 煤炭需求端長期存在不確定性

近年來，受到地緣政治沖突、新冠疫情、突發惡劣天氣等影響，我國煤炭需求表現出極大的不確定性，主要表現在以下幾個方面。

1.4.1 危急時刻需要煤炭保障國家能源安全

當前國際形勢紛繁復雜，正處于百年未有之大變局，保障國家能源安全已成為各國經濟發展的重中之重。在我國儲能技術短期內難以實現有效突破的當前，風能、光能、水能等可再生能源的供應受季節及氣候波動影響較大?；谖覈氂蜕贇獾哪茉捶A賦，以及煤制油氣、煤制烯烴等技術的日益成熟，在地緣政治沖突或爆發局部戰爭的情況下，煤炭不僅可以在短時間內彌補我國油氣供給的不足，還可在可再生能源發展中充分發揮穩定器作用。

1.4.2 受資源區域布局因素影響煤炭均衡調配困難

目前我國中東部礦區淺部優質煤炭資源逐漸枯竭，煤炭開采重心向西部偏移，但中東部地區社會經濟比較發達，能源需求量較大，每年都需要從西部礦區調入大量煤炭；西部礦區雖然煤炭儲量豐富，但社會經濟發展相對落后。因此區域生產-消費的不均衡給我國煤炭調配帶來極大困難，極易導致區域煤炭供需緊張。

截至2021年6月，我國西部地區煤礦總數2 316座，產能23.37億t/a，煤礦占全國55.1%，產能占全國54.3%。東部地區煤炭產量占比由1978年的42.3%下降到2020年的6.9%；西部地區煤炭產量占比由1978年的21.2%增長到2020年的59.7%。2020年晉陜蒙三省(區)原煤產量27.9億t，占全國煤炭產量的71.5%，調出煤炭17.3億t左右。隨著煤炭生產繼續向西部資源富集地區集中，煤炭供需區域性矛盾將進一步加劇。

1.4.3 季節性能源需求差異導致煤炭需求的時段性緊張

(1)季節性波動。2017-2020年全國商品煤月度消費量在每年12月出現峰值3.8億t(平均值)；每年2月出現谷值2.9億t(平均值)。近年來，煤炭消費峰谷差值呈逐漸加大趨勢(2017年0.58億t；2018年0.64億t；2019年0.7億t；2020年1.35億t)。2017-2020年全國商品煤月度消費量如圖2所示。

圖2 2017-2020年全國商品煤月度消費量

(2)極端氣候變化。近年來由于極端天氣增加，煤炭供需出現區域性、時段性緊張，導致拉閘限電、煤價暴漲等一系列不良現象。如2021年9月，拉閘限電已波及黑龍江、吉林、遼寧、廣東、江蘇等10余個省份，而煤價也漲至歷史高點。

(3)可再生能源發電需要煤電調峰支撐。2020年風電、光伏發電裝機5.3億kW；2030年風電、光伏發電裝機計劃12.0億kW。隨著新能源加速發展和用電結構調整，電力系統對調峰容量的需求不斷提高，對煤電調峰能力的要求也越來越高，相應地對電煤供給彈性的要求也隨之提高。

1.5 煤礦從業員工年齡偏大 ，缺乏政策穩定支持

煤炭行業屬于艱苦行業，現在還有些煤礦工人長期在黑暗潮濕、充滿噪音粉塵的井下工作，工作條件較差、待遇較低，導致目前井下一線招工難，人才流失比較嚴重。同時員工老齡化趨勢也很嚴重，后備勞動力不足，2003年之后，我國采礦業40歲以下從業人員的比例一直較低。當前煤炭從業人員中以中專生為主，近一半為中專及以下學歷，高級技術人員短缺。低學歷的人員結構越來越不適應智能化礦井建設的需求。

穩定的政策支持是煤炭產業可持續發展的關鍵制度保障?，F階段，一方面在“雙碳”背景下，煤礦缺乏長期支持性政策，煤礦的新建、增產及相關基礎設施建設等領域受層層審批限制，導致投資者信心不足和決心不夠；另一方面，在國際化石能源價格高企、國內新能源未能站穩腳跟的情況下，短時間內又出臺了一系列煤礦穩供保供政策。這種搖擺性政策難以支撐煤炭產業的可持續發展，并會影響煤炭產業發展的后勁。同時，在政策實施過程中也難免出現矯枉過正的現象。

2 煤炭產業安全內涵

2.1 煤炭產業安全定義及其重要作用

黨的十八大以來，面對錯綜復雜的國際國內形勢，以習近平同志為核心的黨中央明確提出要深入推動能源革命，遵循“四個革命、一個合作”的能源安全新戰略和“創新、協調、綠色、開放、共享”新發展理念，深刻認識以煤為主的基本國情，促進煤炭清潔高效利用，實現多能耦合高質量發展和煤炭兜底保障的能源安全。

我國能源高質量發展是指以滿足人民美好生活對高品質能源的需求為根本目標，筑牢以化石能源為基礎的能源安全保障能力，增強能源系統平穩運行能力，滿足應急、突發情況下的能源波動需求；以能源消費結構轉型為牽引，構建清潔低碳的能源生產和消費體系，提高高品質清潔能源供應比例，全面提升終端用能電氣化率；實施關鍵核心技術攻關工程，著力突破“卡脖子”技術瓶頸，實現能源自立自強；加大重點領域體制機制改革力度，建設全國統一的能源大市場；共建綠色“一帶一路”，積極參與全球能源治理和交流合作。

煤炭產業安全是指在開放的經濟體系中保持自主可控的產業地位和產業競爭優勢，能夠保持全面、穩定、協調和可持續發展，能夠保持生產過程中的安全性，從而保證供給安全。煤炭產業安全是國家能源安全和經濟安全的重要組成部分。煤炭產業安全要素主要體現在資源地質安全和生產安全、供給安全和生態安全等主要方面。產業發展是產業安全的第一要素，不發展就沒有安全可言，但發展一定是高質量發展。

2.2 煤炭資源與地質安全

煤炭資源是煤炭產業存在的基礎，擁有充足煤炭資源量是煤炭產業發展的必要條件，同時，資源賦存的地質條件也決定了能否進行安全開采和所能采取的開采方式，并在很大程度上決定資源開采的成本。要實現煤炭產業的安全和可持續發展，必須以充足的煤炭資源保障為基礎。通過先進綜合勘探技術，優選出適合當前技術水平的綠色煤炭資源，查明礦井地質條件并建立高精度、高分辨率的地質模型，對保障煤炭資源地質安全具有重要作用；同時可提升開采效率，保證開采過程的安全性。

2.3 煤炭生產安全

煤礦安全風險的防范與監管貫穿煤礦生產經營活動的全過程，需要實時、動態、持續獲取處理各環節的大量感知數據，從而保障煤炭生產安全。由于煤炭行業早期采煤方法粗放、監管體系缺失和技術裝備落后，一定時期內發生了一些影響性較大的安全事故，加之業內和一些新聞媒體在介紹煤炭工業時往往以高危、事故頻發和“傻大黑粗”等語言或文字進行宣傳，造成社會大眾對煤炭行業形成了固有偏見和對煤炭的“污名化”認知。例如，“百萬噸死亡率”這樣一個具有黑標簽性質的生產安全指標，長期被應用于煤礦。而煤炭是我國能源發展壓艙石，煤炭對能源安全發揮的重要兜底保障供給的作用等正面貢獻卻宣傳甚少；從而造成煤炭工業貢獻與認可度的不匹配，對行業發展及吸引高端人才產生了較大的不利影響。

通過幾十年來煤炭開采等生產技術及其裝備的不斷進步和管理理念的不斷創新發展，我國煤礦安全實現了由高事故、高死亡、高增長向低事故、低死亡、負增長的歷史性轉變[3]，煤礦安全生產取得了歷史性巨大進步，并領先一些非煤工業領域。隨著我國煤礦智能化建設的全面展開，根據中國煤炭工業協會發布《2020煤炭行業發展年度報告》，預計到“十四五”末全國煤礦安全生產形勢將根本好轉，達到世界領先水平[4]。

但應該清醒地認識到，煤炭開發是與未知的自然環境作斗爭，煤炭生產安全受到人、機、環、管等單方面及交叉耦合影響，并不是“本質安全”的。煤炭生產安全的核心是讓煤礦職工有更多幸福獲得，建立以人為本的安全生產觀和實施以人為本的安全管理，是煤炭企業落實新發展理念的核心要求。通過落實和宣傳以人為本的煤炭生產安全觀，讓社會大眾擺脫對煤炭行業高危、事故頻發的刻板印象，吸引更多的青年才俊及跨行業人才投身煤炭事業為煤炭產業安全發展賦能，是實現煤炭生產安全的重要抓手。

通過確立以人為本的安全觀可以提高煤炭從業人員的整體素質和業務水平。依靠先進的智能化技術和管理體系，可對井下安全生產環境中所存在的瓦斯、沖擊礦壓、礦井水害、火災隱患、粉塵危害等進行動態實時監控；結合精確位置服務和廣播、通信聯絡等多個業務需求，可對煤礦井下的采、掘、運、通等多種環節的機電設備及其工作狀態進行實時監控；這樣就可實現煤礦安全要素的全方位感知、多信息融合、智能化決策，構建起人-機-環-管等多維度融合型的安全監控系統。而煤炭開采這一生產過程中風險較高的環節，將被覆蓋在全方位的監測、分析與防控系統下，無限接近“本質安全”。

2.4 煤炭供給安全

立足以煤為主的基本國情，在我國“十四五”及中長期經濟社會發展中，能源發展必須落實總體國家安全觀，堅持“先立后破”、通盤謀劃，建立以保障安全為前提的現代能源體系，協同推進低碳轉型與供給保障，著力筑牢國家能源安全屏障。因此，要充分發揮煤炭的主體能源作用，做好煤炭穩產穩供，發揮煤炭作為我國能源安全壓艙石的兜底保障作用，將能源飯碗牢牢端在自己手中。

煤炭供給安全可靠需要遵循煤炭利用向清潔低碳轉型、煤炭技術實現創新突破、煤炭體制機制進一步釋放活力的基本原則，同時要加快煤礦智能化建設，推進建立以信息技術為支撐的柔性煤炭供給體系，突破關鍵核心技術，大力提升能源自主創新能力。要以新技術支撐現代能源治理體系建設和高質量參與全球能源治理與合作，以“一帶一路”能源合作為重點，“引進來”與“走出去”同步發力，構建以煤為基礎的多能統籌能源體系，全方位保障我國煤炭供給安全。

2.5 煤炭生態安全

生態安全指人類在生產、生活和健康等方面不受生態破壞與環境污染等影響的保障程度,包括飲用水安全與食品安全,以及空氣質量與綠色環境等基本要素對人類生存與發展的安全保障程度。煤炭開發過程中對礦區的土地、植被和水資源系統產生的破壞和污染，不僅危害生態環境和人民健康，也制約了煤炭產業可持續發展。當前生態環境已成為關系民生的重大社會問題，維護好生態安全意義深遠。為了保障煤炭生態安全，必須持續提高礦產資源開發保護水平，采取綠色開采、土地復墾、生態修復等技術工程方法，建設生態礦山；加強廢棄礦井資源利用，提升礦山生態修復水平，構建礦區“山水林田湖草沙”一體化的生態系統，推動形成礦區“產業生態化、生態產業化”的綠色發展模式。

2.6 煤礦智能化對煤炭產業安全的革命性意義

煤礦智能化是煤礦綜合機械化發展的新階段，是煤炭生產力和生產方式革命的新方向，對于推動煤炭工業高質量發展具有重要意義。煤礦智能化是將5G、A(人工智能AI)、B(區塊鏈Blockchain)、C(云計算Cloud Computing)、D(大數據Big Data)等與現代煤炭開發利用技術深度融合，形成全面感知、實時互聯、分析決策、自主學習、動態預測、協同控制的智能系統，實現煤礦安全保障系統智能運行，對提高礦井安全生產水平，保障礦井高效開采具有重要作用?；诿旱V智能化建設形成的煤礦安全智能監測、預測(報)、預警和控制，是提升煤礦安全風險防范化解能力和安全監管能力的有力抓手，更加有利于實現煤礦安全危險監測的全過程、全鏈條的態勢感知分析，以便強化風險管控和動態監測預警分析。

借助礦山物聯網，采用新型的傳感傳輸技術、信息技術、大數據技術、網絡技術和人工智能技術，建立基于數據驅動的多災種融合預警分析演變指標體系，構建多災種數據融合警示指標體系和多源信息融合預警模型，可實現煤礦災害全要素動態監測與采集、數據精準挖掘、分級實時預警、實時發布、即時響應、聯動控制和科學救災，從而形成煤礦重大災害預警、報警一體化技術體系。

對煤礦井下的采煤、掘進、運輸、通風等多個系統中的機電設備進行狀態監測與故障診斷，可構建人-機-環-管等多維度的融合型安全監控系統，并同時與調度系統、廣播系統和人員定位系統等進行聯動控制。根據智能化煤礦系統架構和邏輯模型建設，可實現環境風險感知預警、設備聯動控制、人員協調調度和行為智能管控一體化的安全監管體系，以大幅提升我國煤礦重大災害防控技術水平，有效遏制煤礦重大災害的發生。

3 構建自主可控的煤炭產業安全體系

要構建自主可控的煤炭產業安全體系，需要建設產業安全基礎體系、產業鏈自主技術與裝備體系和煤炭高效轉化利用自主技術體系，而6S 智能化煤礦建設對煤炭產業安全可發揮有效支撐作用。

3.1 煤炭產業安全基礎體系

要做到全面徹底、自主可控的煤炭產業安全，需要建立一套科學合理的評價體系，煤炭產業安全基礎體系的構建，需綜合考慮煤炭在我國能源供給體系中的地位和作用，這是我國能源安全的重要組成部分。

加快構建現代能源體系，建設能源強國，可全力保障國家能源安全，助力實現碳達峰碳中和目標，支撐經濟社會高質量發展。因此要全面、均衡考量各個安全要素對煤炭產業安全的影響，通過煤炭安全保障我國能源安全，在能源安全總框架下發揮煤炭兜底保障作用，形成煤炭產業的科學發展。

煤炭產業安全基礎體系應緊密圍繞“一個目標”，著力構建“六大體系”?！耙粋€目標”即以煤炭清潔高效利用兜底保障能源供給，提高能源自給率。面對復雜多變的國際形勢，特別是俄烏沖突帶來的能源供給緊張，統籌發展與安全，堅持從國情實際出發推進煤炭清潔高效利用，切實發揮煤炭的兜底保障作用，確保國家能源電力安全保供，是做好煤炭這篇文章、發揮煤炭兜底保障作用、提高能源自給率的堅實保障。

圍繞煤炭產業安全的“一個目標”，需要大力構建“六大體系”，即化石能源勘探保障體系、產業鏈自主技術與裝備體系、煤炭轉化利用自主技術體系、煤礦智能化技術體系、柔性供給體系和“一個合作”體系。通過六大體系的構建，提高我國在煤炭勘探、煤炭開采、轉化利用、先進技術、供給保障等方面的自主可控，并建立多元供應體系。同時，積極響應國家戰略，面向全球布局，以更加開放的姿態提升我國煤炭產業安全體系構建的國際化水平，全方位建立自主可控的煤炭產業安全體系。

3.2 產業鏈自主技術與裝備體系

煤炭產業安全高效發展離不開煤礦自主技術與裝備體系的快速迭代進步。自“十三五”以來，煤炭行業的地質勘探、礦井建設、巷道掘進、綜采、主要運輸及輔助運輸等技術與裝備實現了重大革新，保障了煤炭資源的安全高效開采。

3.2.1 地質勘探技術裝備

煤炭地質勘查理論體系不斷完善，形成了具有中國特色的煤礦地質學新理論與綜合勘查技術體系、礦井復雜地質構造與災害源探測體系、礦井災害源超深探測地質雷達裝備及技術方法、采煤工作面涌水量多階動力學動態預測技術等代表性理論與技術成果。

3.2.2 礦井建設裝備

我國在煤礦建設方面已形成以綜合機械化開采為核心、集中生產和合理開拓為關鍵、先進技術裝備為保障的現代化礦井設計理念，建立了以凍結、鉆井、注漿為主的建井理論與技術體系。

同時，發展了深井控制凍結理論、地層注漿改性理論，研發了“一擴成井”鉆井技術，反井鉆井技術，深井凍結、斜井凍結、“鉆注平行作業”鑿井技術，超大直徑深立井建井技術。凍結法鑿井技術穿過沖積層厚度726.42 m，鉆井法最大鉆鑿成井深度達660 m，最大鉆井直徑10.3 m，研制出超大直徑深立鑿井大型成套裝備。世界首套煤礦斜井盾構施工裝備在神東礦區補連塔煤礦成功投用，創最高月進尺639 m掘進紀錄，開創了煤礦建井施工新模式。

3.2.3 巷道掘進及支護裝備

在巷道掘進方面，快速高效掘進及巷道支護等關鍵技術取得歷史性突破。研發了井巷掘進爆破新技術和液壓鑿巖控制的鉆裝錨一體機，引入了成熟的山嶺隧道、城市地鐵全斷面掘進機施工技術和裝備，降低了勞動強度、提高了煤礦深井巖巷掘進效率；研發了煤礦深井巷道全斷面硬巖掘進機，實現了掘進、支護、排矸、輔助運輸同步作業；研發了國內首臺煤礦大直徑、大埋深、長距離煤礦巖巷全斷面盾構機，形成了掘錨一體機、錨桿轉載機和柔性連續系統為主體的智能快速掘進成套裝備。

在巷道支護方面，研發了首臺用于測試井下錨桿支護系統復雜受力狀態的綜合試驗平臺，攻克了高強度錨桿受沖擊載荷作用易破斷難題，形成了煤礦巷道抗沖擊預應力支護成套技術體系。

3.2.4 綜采技術裝備

研發了能夠適應多煤層開采的大功率采煤機和高強度厚煤層搖臂，形成了多個高承載能力行走系統，開發了工況自適應智能截割技術；研制了8～10 m超大采高智能化液壓支架和系列智能型刮板輸送機；形成了適應0.65～10 m煤層智能綜采成套技術裝備制造能力。

3.2.5 主要運輸及輔助運輸技術裝備

研制了6 000 m超長運距低阻智能機頭集中驅動礦用帶式輸送機，突破了長距離大運力帶式輸送系統永磁電機直驅、分布式張力調節、空間轉彎等本體關鍵技術，研發了長距離大運力帶式輸送系統控制與監測技術，發明了長距離大運力帶式輸送系統安全保障技術；研發了礦山超大功率提升機全系列變頻智能控制技術與裝備，攻克了重載平穩啟動、寬范圍精確調速、高精度定位、整流器無網側電動勢傳感器電網優化接入、低開關頻率整流器柔性啟動、超大功率三電平高功率密度變頻調速等核心技術。

在輔助運輸裝備研發方面，研發了隔爆型永磁交流變頻同步電機系統、隔爆型鋰離子蓄電池電源、整車智能主動安全防護和礦用防爆車輛整車控制系統，形成了礦用防爆鋰電池無軌膠輪車系列產品；開發了新型摩擦輪與齒輪混合驅動電噴柴油單軌吊、礦用大功率防爆蓄電池、柴油機混合驅動單軌吊；研發了無人駕駛礦用自卸卡車，實現了裝運排一體化運行作業。

3.3 煤炭高效轉化利用自主技術體系

煤炭清潔高效利用技術是指煤炭利用過程中提高利用效率、減少污染物排放技術的總稱，主要包括選煤、煤炭清潔燃燒與發電、現代煤化工與污染治理等技術。煤炭清潔高效利用可以獲得清潔的煤炭產品、高品質油品、清潔燃氣和化工品，可為煤炭產業安全提供經濟可行、供應可靠的安全保障。

3.3.1 煤炭潔凈物理加工技術

煤炭潔凈物理加工技術包括選煤、動力配煤、水煤漿和型煤等技術。近年來，這些技術快速發展，煤炭質量穩定提升，商品煤品種實現了多元化。原煤入選量和入選率大幅提升，2021年我國原煤入選率71.7%，預計2025年將達80%。我國選煤工藝技術已達國際先進水平，千萬噸級重介選煤技術、大型井下選煤排矸技術和干法選煤技術已成功推廣應用；同時主要選煤技術裝備均已實現國產化，浮選機、振篩機等選煤技術裝備正大量向新興煤炭生產國家出口[5]。動力配煤技術在電廠全面推廣使用，保障了電力用煤的質量穩定。水煤漿技術由燃料漿向氣化原料漿轉型，開發出粒度級配、污泥制漿、高濃有機廢水制漿等技術，水煤漿氣化在大型煤化工項目上得到推廣應用。型煤技術已非常成熟，近幾年清潔燃燒型煤技術及其爐具在局部地區得到很好應用。

3.3.2 高效潔凈燃煤和發電技術

我國已建成國際上規模最大的清潔高效煤電系統，煤電機組效率已達世界先進水平，燃煤工業鍋爐常規污染物超低排放，煤電碳排放強度低于日本、德國等發達國家[6]。我國是高效600 ℃超超臨界燃煤發電機組投運最多的國家，“700 ℃”計劃正在穩步進行[7]?！半p碳”背景下電力調峰逐漸常態化，超超臨界發電技術和循環流化床(CFB)燃燒技術可平抑大比例新能源發電并網帶來的波動，保障電網系統安全[8]。而開發出的整體煤氣化聯合循環發電(IGCC)、燃料電池發電(IGFC)系統集成優化技術等先進燃煤發電技術，可實現我國能源多元化、清潔化和低碳化需求。

3.3.3 現代煤化工技術

現代煤化工技術發展對補充石油資源及石化產品供應不足、推動產業結構調整和西部地區經濟發展具有重要作用，現已形成較為完備的煤直接液化、煤間接液化、煤制甲醇、甲醇制烯烴、合成氣制乙二醇等關鍵技術系統，現代煤化工關鍵技術裝備基本實現國產化，并且總體達到國際領先水平。

我國已建成投產全球首套100萬t/a煤炭直接液化制油工廠，全球最大規模400萬t/a煤間接液化制油工廠，23個煤(甲醇)制烯烴工廠，4個煤制天然氣示范項目；2021年，煤制油、煤(甲醇)制烯烴、煤制氣、煤(合成氣)制乙二醇產能分別達931萬t/a、1 672萬t/a、61.25億m3/a、675萬t/a[9]。同時，煤制天然氣催化劑首次完全實現國產化；煤制烯烴(DMTO-Ⅲ)技術繼續引領行業進步；新一代煤制乙二醇技術和催化劑大幅降低了生產成本[10]；多級高效聚甲醛技術裝備等煤基新材料研發取得突破。煤化工產業正在向高端化、多元化、低碳化方向發展。

今后，現代煤化工產業應積極布局和開發大型高壓流化床氣化技術，突破低階煤利用普遍存在的能效和環保難題，開發與新能源制氫耦合技術、煤炭/合成氣直接轉化制燃料與化學品技術等，將綠色理念貫穿于整個生產過程，降低能耗和水耗，減少污染物和碳排放，降低生產成本。

3.3.4 污染物治理技術

煤炭生產加工與轉化利用過程中的污染物主要包括煤矸石、粉煤灰、爐渣等固廢，煤化工廢水，以及NOx、SO2污染氣體和VOCs等污染氣體等。清潔高效燃煤鍋爐以及燃煤電廠煙氣脫硫(干法、半干法、濕法)脫銷(SCR、SCNR)技術的廣泛應用，使煙氣常規污染物排放低于國家規定標準，達到天然氣發電的水平(煙塵濃度≤10 mg/m3，SO2濃度≤35 mg/m3，NOx濃度≤50 mg/m3)。在煤化工廢水處理領域，已突破煤化工高濃難降解有機污廢水處理技術難題，其廢水已基本實現循環利用和“近零”排放，煤化工新鮮水用量大幅降低。煤矸石、粉煤灰等固廢資源化利用方面，大部分用作建材和回填工程等[11]；而煤氣化固態爐渣的大量有效利用還在探索之中。

3.4 6S智能化煤礦支撐煤炭產業安全

在“雙碳”目標下，我國能源結構在化石能源主體基礎上加快向多能融合發展，煤礦生產方式亟需向智能、綠色、安全、高效方向轉變，6S智能化煤礦是保障煤炭產業安全的重要支撐。6S智能化煤礦內涵如圖3所示。

圖3 6S智能化煤礦內涵

6S智能化煤礦以安全(Safety)與可靠(Security)為基礎，通過專業化服務(Service)構建煤礦智慧生態(Smartness)，從而建設以煤礦智能化為支撐的柔性煤炭開發供給體系(Sensitivity)，最終保障煤炭可持續高質量發展(Sustainability)。6S智能化煤礦是以資源與環境和諧可持續開發為理念，以智能開發技術與裝備為保障，以生態環境保護為硬約束，運用先進科學技術與現代管理理念，實現煤炭資源安全、智能、綠色開發，構建和諧有序、協調一致、智能高效、綠色可持續的煤炭資源開發模式。

4 結論

(1)煤炭產業發展面臨“去煤化”戰略誤導、需求端不確定性、綠色智能開采技術瓶頸以及長期政策不穩定等挑戰，亟需構建和完善煤炭產業安全體系。

(2)煤炭產業安全體系的內涵主要包括煤炭資源地質安全、煤炭生產安全、煤炭供給安全和煤礦生態環境安全。

(3)夯實能源安全壓艙石，必須筑牢以化石能源為核心的能源安全保障能力。應不斷增強能源系統自主供給能力和平穩運行能力。應加快建立以新一代信息技術與能源技術結合為基礎的新型煤炭產業發展體系，突破關鍵核心技術，大力提升能源自主創新能力，打造能源生產、轉化、傳輸和消費全生命周期的清潔低碳鏈條，進一步促進煤炭清潔高效利用。