人工智能、大数据、云计算、工业物联网等新一代信息技术与传统采矿专业深度融合，推动了整个煤炭行业科技发展与工程应用至新的阶段。我国自2019年以来，智能化煤矿建设取得了一系列新进展，但包括井下车辆和机器人电动化、井下无线发射功率、5G煤矿应用场景与生态、透明地质模型、智能巨系统兼容协同等在内的煤矿智能化技术研发仍面临诸多技术“瓶颈”问题。
煤矿智能化技术“瓶颈”问题及解决途径
1.井下车辆和机器人电动化问题。由于现阶段已经商品化的大容量锂电池还无法从根本实现不燃烧、不爆炸且大容量锂电池在爆炸性环境中应用的基础性研究还不充分，导致安全、便捷、高效的大功率供电问题已成为制约新能源运输车辆、井下机器人等装备研发应用的“卡脖子”技术。
2.井下无线发射功率问题。电磁能防爆问题涉及防爆领域、射频通信领域、电磁波领域等多个学科交叉，技术难度较大，基础性研究较少，缺乏针对煤矿井下电磁环境的可信基础试验数据，电磁能防爆问题亟待解决。
3.5G煤矿应用场景与生态问题。截至目前，各大煤矿已结合自身特点分别在基于5G技术的高清视频传输、固定硐室巡检、掘进机远程控制、多传感器接入与互联等方面做了大量有益的探索。但5G技术在煤矿的应用仍处于网络改进层面；其次，针对5G煤矿应用的场景关键技术和业务模式尚未突破；再者，相关软硬件生态尚未形成，难以形成技术和应用爆发点。
4.“透明地质模型”问题。目前透明地质模型构建存在高精度实时动态探查技术与装备、多源地质数据融合与建模算法、透明地质集成与共享软件平台等方面的制约；探查技术与装备智能化、精准化、实效性、共享性还无法满足智能化采掘需求；透明地质建模对于多源地质数据的挖掘不充分，严重依赖于点数据的内插，建模算法的区域适配性不足；透明地质模型在与煤矿采掘系统集成应用和数据共享方面仍缺乏有效的融合联动和实时互馈，地质预测预报缺乏动态地质信息支撑。
5.智能巨系统兼容协同问题。煤矿智能化巨系统兼容协同制约因素主要表现为数据标准尚未实现统一、网络通信协议兼容性差、业务系统兼容性较差、系统间协同控制兼容性差。
6.连续自动掘进与掘支平行问题。存在的主要问题为采掘失衡、掘支失衡、装备适应性差。
7.采煤工作自动调高与调直问题。针对工作面自动调高的问题，难点不在于如何调高，而在于如何确定调高的依据和调高的策略。
8.无人操作系统常态化运行可靠性问题。目前研究的痛点问题主要包括传统传感器使用受限、设备可靠性相关传感手段单一、缺乏故障特征样本等。
9.ABCD＋煤矿技术体系问题。“ABCD”技术体系，即人工智能（Artificial Intelligence, AI）、区块链（Blockchain）、云计算（Cloud computing）、大数据（big Data）等新信息技术的紧密结合，形成现代能源矿业数据管理与应用技术体系，从而助力煤矿企业数字化转型，推动数据智能。目前煤矿ABCD＋煤矿技术体系应用过程中，以下问题亟待解决：未构建开放的大数据平台、数据治理重视不足、煤矿数据训练样本缺失、煤矿系统智能化需数据迭代等。
10.柔性煤炭生产供给体系问题。主要为调节空间受限、影响煤炭企业正常生产工序、影响煤炭企业总收入、煤矿安全隐患增加等。
康红普，1965年11月16日出生于山西省忻州市，采矿工程专家，中国工程院院士，中国煤炭科工集团有限公司首席科学家，天地科技股份有限公司开采设计事业部副总经理 。
康红普于1985年从山西矿业学院毕业；1991年获得中国矿业大学采矿工程博士学位 ，之后被分配煤炭科学研究总院北京开采研究所工作；2004年入选国家新世纪百千万人才工程国家级人选；2013年担任中国煤炭科工集团有限公司（煤炭科学研究总院）开采设计研究分院副院长；2015年当选为中国工程院院士 。
煤炭开发科技创新需求
经过“十三五”期间不懈努力与快速发展，煤炭行业科技创新能力大幅提升，关键核心技术持续突破，煤炭科技实现了从跟踪、模仿到部分领域并跑、领跑的转变，取得了突出的成就。其中，在地质精细化勘探、大型矿井建设、大采高综采、特厚煤层综放开采等领域的共性关键技术达到国际领先水平；煤机装备实现了国产化，装备制造水平位于世界前列，引领了国际煤炭智能化开采发展方向。同时，我们也清晰看到，面对新时代赋予煤炭行业的新定位和新要求，煤炭科技创新支撑行业高质量发展的能力依然不足，在安全、绿色、智能、清洁、低碳、高效开发方面还存在发展不平衡、不充分的问题，亟待加强科技攻关。
智能开采
地质保障技术有待提升。当前初步形成以煤矿安全高效生产为重点的煤矿地质保障体系，建立了“地震主导、多手段联合、采前采中配合”的矿井复杂地质构造与灾害源探测体系，巷道超前探测距离达到200m，创造了井下深孔定向钻进3353m的新纪录。但是智能绿色安全开采对地质保障提出更高要求，在隐蔽致灾地质因素精准探测、智能探测、三维地质透明化等方面还需要加强攻关突破。
采掘运智能化水平亟待提高。2020年全国煤矿采煤、掘进机械化程度分别达到78.5%、60.4%，已建成约500个智能化采掘工作面，根据煤层赋存特征形成多种智能化开采模式。但煤矿智能化发展还处于初级阶段，综采设备群智能自适应协同推进、智能快速掘进等关键核心技术和装备仍需要进一步攻克。
“十四五”煤炭开发科技创新重点任务
（一）发展目标
“十四五”期间，煤炭行业科技创新应依托现有的基础和条件循序渐进，拓展开发应用安全绿色智能开采技术，进一步提高煤炭利用全过程的绿色低碳水平，加速推进煤炭行业实现高端化、数字化、低碳化产业转型。
到2025年，实现科技创新阶段突破，达到较高水平，全员工效提高100%，百万吨死亡率降低到0.05以下，地表塌陷率减少一半，职业病发病率降低20%。实现煤炭资源精细勘查、绿色智能开采、煤矿重大灾害防控、共伴生资源综合开发、煤炭清洁高效转化的核心关键技术突破，基本形成现代化煤炭智能绿色开发利用体系。智能矿山核心关键装备取得突破，大型煤机、露天开采装备、洗选加工设备与煤化工设备的智能化和可靠性水平大幅提升，关键零部件和控制系统实现自主可控。
重点任务
“十四五”煤炭开发科技创新要突出“智能”“绿色”“安全”“健康”“低碳”特色。“智能”是科技创新的热点、亮点，要结合煤矿的具体条件，突出智能煤矿“时空一体化、万物互联、数据融合、全息感知、业务联动、智能决策”特点。“绿色”要突出新形势下对绿色开采的新要求，加大与其他相关行业的交叉融合；“安全”要突出新形势下煤矿安全新趋势、新特点，开展井下多种灾害的智能协同联动控制研究；“健康”就是要突出井下工作环境、空气质量的改善，井下工人身心健康及矿山职业病的预防。“低碳”就是要突出煤炭开发过程瓦斯抽采利用、共伴生资源与大宗固体废物资源化利用，开展煤炭开发利用碳处置技术攻关以实现碳减排。具体包括：
煤矿智能开采科技创新
加快推进5G、云计算、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术与煤炭产业的深度融合，进一步攻克面向复杂困难条件的智能开采关键核心技术与装备，因地制宜、因矿施策有序推进智能化煤矿建设。
一是研制智能实时随机超前探测技术。研发基于随掘、随采、随钻的智能探测技术与装备，开发物探、钻探、化探为一体的矿山地质综合探测技术，实现采掘工作面前方地质体的无人、动态、智能、超前、精细探测，支撑“透明矿井”所要求的地质保障体系建设。
二是研发快速智能掘进成套技术装备。研发井筒机械破岩智能建井技术与装备；开发掘进工作面围岩稳定性、可掘性、可钻性及可锚性智能探测与在线感知技术，为实现智能快速掘进提供保障；攻克掘进机定位与导航、自动化与智能化截割、自动临时支护、自动化锚杆施工、远程集控、环境监测及大数据分析等核心关键技术，研发全断面、掘支运一体化快速掘进成套装备，大幅提高作业效率，减少作业人员。
三是推进智能开采与煤机装备研发应用。在现有智能开采技术与装备的基础上，突破复杂困难条件，包括深部煤层、松软破碎煤层、薄煤层、特厚煤层等综采、综放智能自适应协同开采关键技术与装备。攻克综采设备精准定位与导航、智能自适应液压支架、智能采煤机、煤矿井下机器人等关键技术，构建智能工厂，提高智能化煤机装备的制造水平。
推动基础理论研究与关键技术攻关
围绕煤炭安全、绿色、智能、清洁、低碳、高效开发基础理论和关键技术开展自主攻关，持续强化基础研究，加强原始创新能力，完善科研基础平台，支持科学家实施一批长周期、探索性、自主选题的重大基础研究项目，形成更多从“0”到“1”的突破，以基础研究驱动应用技术研发和重大装备研制，实现高水平科技自立自强。
在国家能源局支持下，重组或新建煤炭智能开采、低损害开采、矿井重大灾害智能防控、智能洗选等一批国家能源研发创新平台，为“十四五”规划乃至中长期科技发展提供研发基地。完善行业技术标准资源服务平台，加快重点领域关键技术标准研制，推动行业优势技术与标准成为国际标准。
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