煤炭工业迈向智能安全绿色之路

袁亮，中国工程院院士、安徽理工大学校长。他开创性地提出了卸压开采抽采瓦斯、无煤柱煤与瓦斯共采技术原理，率领团队开发出具有自主知识产权的防治煤矿瓦斯爆炸成套技术与装备，解决了低透气性高瓦斯煤层安全开采技术难题，并在安徽淮南矿区首次实现了煤与瓦斯共采重大突破。他牵头组建了中国首个煤矿瓦斯治理国家工程研究中心，相关研究成果在全国煤炭行业推广应用。

【院士访谈】

近日，中国工程院工程科技学术研讨会——“甲烷管控减排”暨“煤炭安全智能精准开采协同创新组织”成立七周年国际学术研讨会暨2024安全科学与工程国际产学研用合作会议举行，中国工程院院士、安徽理工大学校长袁亮牵头编制的《中国甲烷管控技术发展路线图》成果正式发布。

袁亮长期关注煤炭安全智能精准开采暨甲烷管控减排。他的研究基于透明空间地球物理，以多物理场耦合、智能感知、智能控制、物联网、大数据、云计算等作为技术支撑，为我国传统煤炭开采提供了煤矿智能精准开采的全新思路和解决方案。

会上，袁亮接受了科技日报记者专访。

煤炭工业助“双碳”战略实施

记者：您在煤炭领域深耕多年，取得了一系列成就，也为“双碳”战略实施作出了贡献。您认为，加强煤炭清洁高效利用对实施“双碳”战略有哪些影响?

袁亮：伴随着化石能源的大量开采和使用，全球性的大气污染和温室效应已经成为21世纪影响人类生存和可持续发展的最大问题之一。目前，二氧化碳、甲烷浓度分别比工业化前高了149%、262%。2023年，全球与能源相关的二氧化碳排放量达到374亿吨，创下历史新高。如何在满足当前社会发展需求的前提下，控制和降低碳排放，成为近年来的热点话题。

面对这个问题，我国彰显出大国担当，积极主动参与全球气候环境治理。

我国已进入新发展阶段，推进“双碳”工作是破解资源环境约束突出问题、实现可持续发展的迫切需要，是顺应技术进步趋势的必然选择。

我国是煤炭资源相对丰富的国家，碳排放量中很大一部分是由煤炭消耗产生的。煤炭工业通过低碳转型实现碳达峰，既是煤炭工业高质量发展的内在要求，也是落实国家“双碳”目标的重要抓手。而依据节能是“第一能源”的理念，煤炭清洁高效利用是减少煤炭工业二氧化碳排放的根本途径。具体来说，要推进清洁高效燃煤发电，加快燃煤机组升级改造，加快“煤改电”配套电网改造，推进电能替代;加快传统煤化工升级改造，加快推进具有自主知识产权的煤气化技术装备开发研究;推进现代煤化工示范化建设，大力发展精细化工和化工新材料等。实施“双碳”战略要重点抓煤炭行业，加强煤炭清洁高效利用，加快规划建设新型能源体系。

记者：为什么要进行煤炭精准开采?您带领科研团队在这方面作了哪些努力?

袁亮：加强煤炭清洁高效利用，必须坚持煤炭精准开采。我们团队在煤炭精准开采上主要作了三个方面的努力。

一是提出并实施了卸压开采抽采瓦斯、无煤柱煤与瓦斯共采技术原理，开发出具有自主知识产权的防治煤矿瓦斯爆炸成套技术与装备，成功解决了低透气性高瓦斯煤层安全开采技术难题。我们在安徽省淮南市矿区首次实现煤与瓦斯共采，并将研究成果推广应用于全国煤炭行业，产生了显著的社会经济效益。

二是首次提出了煤炭精准开采五大科学构想，并在2017年牵头成立了“煤炭安全智能精准开采协同创新组织”，推动煤炭安全智能精准开采由构想变成现实。

三是针对煤矿安全智能精准开采生产过程中的人才链、产业链衔接不够紧密等问题，积极参与行业高校学科专业优化调整、人才培养方案制定、课程设计等，定制化培养急需人才，制定实施含金量高的人才引进政策，同时推动高校科研人员进企业挂职，汇聚更多优秀技术人才。

这些工作不仅提升了煤炭安全智能精准开采水平，也为煤炭行业的可持续发展和安全生产提供了有力支持。

记者：能具体解释一下您提出的煤炭精准开采五大科学构想吗?

袁亮：煤炭开采随着深度的增加，难度和复杂程度也都在不断增加。我认为，煤炭工业未来一定是大量的人在地面上远程遥控，而不是在地下。所以，我在2017年提出了煤炭精准开采的科学构想，主要包括精准勘探、精准控制、精准感知、精准开采、监控预警五大方面。目前这已经成为煤炭行业科技攻关的方向。

记者：您提出进行煤矿智能化建设，目前工作进展怎样?

袁亮：截至今年4月底，全国累计建成智能化采煤工作面1922个，智能化掘进工作面2154个。“少人巡视、无人操作”的智能化采掘工作面正逐步实现常态化应用。这为煤矿安全生产提供了重要保障，对煤炭安全智能精准开采水平作出重要贡献，推动了煤炭行业的高质量发展。

实现甲烷全浓度利用

记者：为什么要进行甲烷管控，请介绍一下我国煤炭行业甲烷管控的整体情况。

袁亮：在“双碳”背景下，实现深部煤层气高效开发、甲烷管控或近零排放具有极其重要的战略意义。煤层气作为煤炭资源的重要伴生产物，主要成分是甲烷。我国高度重视甲烷排放控制工作。2023年11月，生态环境部等11部门联合印发了《甲烷排放控制行动方案》。这是我国第一份全面、专门的甲烷排放控制政策性文件，对未来一段时期我国甲烷排放控制工作进行了顶层设计和系统部署。

目前，煤炭甲烷管控产业在技术创新方面取得显著进展，煤矿瓦斯治理等技术均取得了重要突破。随着煤炭行业向智能化、绿色化转型，煤炭甲烷管控产业对智能化技术的投入也在加大。例如通过应用物联网、大数据、人工智能等先进技术，对煤矿瓦斯的实时监测、预警和治理得以实现，提高了甲烷管控的效率和精度。

在“双碳”战略的推动下，当前我国在甲烷管控减排方面总体上呈现出政策不断完善、技术不断进步、监测体系不断健全、具体行动不断深入的积极态势。未来，随着全球应对气候变化力度的加大，甲烷管控减排工作将取得更加显著的成效。

记者：您在这方面取得了哪些突破?

袁亮：在甲烷管控减排方面，我带领团队经过近40年的努力，主要取得了五个方面的成绩。

一是攻克煤矿瓦斯治理世界性难题。二是持续推进煤矿甲烷管控科技创新，主持完成煤炭行业首个国家重大科研仪器研制项目，即“用于揭示煤与瓦斯突出机理与规律的模拟试验仪器”。三是攻克甲烷全浓度利用世界性难题。四是提出甲烷减排方法学。同时，我们受中国21世纪议程管理中心委托，牵头承担了《甲烷管控技术发展路线图》的编制工作，并于今年8月8日正式发布。

记者：您是如何攻克甲烷全浓度利用世界性难题的?

袁亮：甲烷全浓度利用技术主要分为高浓度利用和低浓度利用两方面。我们团队在20年前就已研发出成熟技术，解决了10%以上高浓度瓦斯利用问题。最难“啃”的“骨头”是对浓度为3%—9%的低浓度瓦斯的利用，因为这是瓦斯的爆炸浓度，过去缺乏成熟直接利用技术。近8年来，我们组建跨学科多专业的煤矿低浓度瓦斯安全稳定燃烧技术研究团队，自主研发了煤矿低浓度瓦斯安全稳定燃烧技术，安全高效地解决了低浓度瓦斯利用难题，填补了国际与国内技术空白。该技术已在多个煤矿成功应用，显著提高了低浓度瓦斯利用率，减少了温室气体排放，产生了显著的经济效益和环境效益。

值得一提的是，我国因此成为唯一具备全浓度甲烷利用能力的国家。

做好安全采煤“必答题”

记者：在煤炭工业的发展过程中，我们还面临哪些阻碍?

袁亮：保障煤炭产能接续平稳，关键是提升深部煤炭资源的安全开采水平。我国已探明的煤炭资源量超过5.9万亿吨，其中深部资源(千米以下)占比超过50%。随着浅部资源开采不断推进，煤矿开采深度正以每年10—25米的速度增加。当前，我国煤矿开采逐渐走向深部，矿井最大开采深度已达1500米。这意味着，未来将有更多的矿井进入地质条件和煤层赋存条件复杂的深部开采。煤矿深部开采面临的问题和隐患比浅部开采复杂得多，各类灾害发生可能性加剧，在开采环境、技术装备、灾害防治等方面都面临前所未有的挑战。如何在地球深处安全采煤，是迫在眉睫、必须答好的重大课题。

记者：在您看来，解决这些困难应从哪些方面入手?

袁亮：防范深部煤炭开采风险，必须从政策、监管、技术、人才等方面全面发力，将各项风险防范工作想在先干在前。科技创新是应对深部开采风险挑战的“法宝”，要加快推进深部开采安全、环保技术研究，尽快培育煤矿深部开采国家战略科技力量。

技术的升级、难题的攻克关键靠人才。要推进教育、科技、人才“三位一体”融合发展，深入实施“人才强煤”战略，不断健全完善行业教育培训体系，强化科技人才支撑，加大青年科技人才培养力度，为煤炭工业高质量发展提供人才保障。

记者：您认为，煤炭工业未来的发展方向是什么?

袁亮：煤炭工业未来会朝着安全、智能、精准、绿色、健康的方向发展。

促进煤炭清洁高效利用，重点是加强先进燃煤发电技术和煤炭高效转化科技攻关，提升煤炭清洁高效利用水平。支持研发先进煤电技术、煤基新材料技术，加强全产业链CCUS科技攻关。

近日，党中央、国务院印发《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》，提出科学设定绿色转型的时间表、路线图、施工图。经济绿色低碳发展需要推进能源革命，促进能源结构转型。煤炭作为我国的主体能源，在保障国家能源安全、推进经济社会发展全面绿色转型方面具有特殊重要意义，因此推进煤炭工业高质量发展必须面向未来，在能源保供、低碳绿色转型方面持续发力。

致青年科技人才

广大青年科技人才要拓展视野、敢于创新、注重积累。当今知识生产和学科发展已经步入多学科交叉融合的时代，因此，青年科技人才应具备宽广的学术视野。要勇于打破学科壁垒，敢于跨越学科界限，寻找新的研究视角和方法，开拓新的研究领域。创新是科研的灵魂，作为青年科技人才，要树立强烈的创新意识，敢于挑战传统观念，善于发现问题、分析问题并解决问题，勇于提出新观点、新理论，敢于尝试新方法、新手段，不断突破自我，追求更高研究水平。科研是一个长期积累的过程，只有经过长期的积累和沉淀，才能在关键时刻爆发出惊人的创新力。科研过程中只有注重团队合作与分享，与他人共同进步、共同成长，才能在科研道路上走得更远。

——袁亮