2025年11月1日，在江蘇徐州舉辦的“2025煤炭科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展論壇”上，隆重發(fā)布了“2025煤炭科學(xué)技術(shù)十大難題”。本次論壇由煤炭科學(xué)研究總院與中國礦業(yè)大學(xué)共同主辦，由《煤炭科學(xué)技術(shù)》與International Journal of Coal Science & Technology編輯部聯(lián)合組織。來自全球150多家單位的600余名專家、青年學(xué)者與博士研究生參加了此次會(huì)議。論壇會(huì)議現(xiàn)場
為深入貫徹 “四個(gè)面向”戰(zhàn)略部署，以問題導(dǎo)向牽引科技創(chuàng)新，充分發(fā)揮科技期刊在引領(lǐng)原創(chuàng)性科研攻關(guān)中的學(xué)術(shù)樞紐作用，引導(dǎo)廣大科技工作者聚焦問題、難題集智攻關(guān)，會(huì)上發(fā)布了“煤礦深部地質(zhì)異常體及煤巖界面實(shí)時(shí)超前精準(zhǔn)探測、煤礦深部開采災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)精準(zhǔn)辨識(shí)與超前協(xié)同防治、動(dòng)態(tài)場景特征下的煤礦輔助作業(yè)機(jī)器人與作業(yè)工序的深度協(xié)同、超低濃度瓦斯安全高效轉(zhuǎn)化與規(guī)?；?/span>”等煤炭科學(xué)技術(shù)十大難題。十大難題由《煤炭科學(xué)技術(shù)》、International Journal of Coal Science & Technology編輯部聯(lián)合中煤能源研究院有限責(zé)任公司、國能神東煤炭集團(tuán)神東煤炭技術(shù)研究院、兗礦能源集團(tuán)股份有限公司、深部煤炭安全開采與環(huán)境保護(hù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等多家單位廣泛征集并遴選。
煤炭科學(xué)技術(shù)十大難題發(fā)布儀式
01
數(shù)字化技術(shù)如何以工程化的思維解決礦井全生命周期的安全高效開采問題？
推薦人及單位祁和剛、李海濤 煤炭科學(xué)研究總院有限公司
難題介紹傳統(tǒng)采礦工程面臨“開采與風(fēng)險(xiǎn)并存”的挑戰(zhàn)，現(xiàn)代化礦井的高強(qiáng)度、大埋深特征對(duì)煤炭安全高效開發(fā)提出新要求。我國煤礦數(shù)字化、智能化建設(shè)雖取得進(jìn)展，數(shù)字化基建為技術(shù)應(yīng)用奠基，但實(shí)踐中仍陷“華而不實(shí)”困境。關(guān)鍵難題有二：認(rèn)知層面需借數(shù)字化強(qiáng)化傳統(tǒng)巖石力學(xué)與開采理論的復(fù)雜場景支撐；實(shí)踐層面需通過數(shù)字化全場景感知推演，破解強(qiáng)采擾動(dòng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)缺失與風(fēng)險(xiǎn)疊加問題，激活靜態(tài)地質(zhì)數(shù)據(jù)優(yōu)化動(dòng)態(tài)工程。攻克難題將推動(dòng)構(gòu)建環(huán)境自優(yōu)化、系統(tǒng)自穩(wěn)定、工程自防災(zāi)的技術(shù)體系，促進(jìn)傳統(tǒng)采礦向“貢獻(xiàn)與友好共存”的科學(xué)采礦轉(zhuǎn)型，打造地下工程作業(yè)新范式。
02
如何實(shí)現(xiàn)煤礦深部開采災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)精準(zhǔn)辨識(shí)與超前協(xié)同防治？
推薦人及單位邱浩 煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司王超 兗礦能源集團(tuán)股份有限公司李長青 山東能源集團(tuán)魯西礦業(yè)有限公司解嘉豪 中煤（鄂爾多斯市）能源科技有限責(zé)任公司
難題介紹：由于深部開采面臨高應(yīng)力、高瓦斯、高水壓、低滲透性和強(qiáng)擾動(dòng)復(fù)雜環(huán)境，導(dǎo)致瓦斯、沖擊地壓、水災(zāi)等災(zāi)害不斷加重，且出現(xiàn)多種災(zāi)害疊加共存的新問題，主要表現(xiàn)包括：耦合與鏈生致災(zāi)機(jī)制不明，多災(zāi)害協(xié)同防控缺乏科學(xué)理論指導(dǎo)；災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)演化過程表征不清，難以辨識(shí)隱蔽致災(zāi)因素類型、超前推斷災(zāi)害威脅程度；監(jiān)測預(yù)警結(jié)果不準(zhǔn)：現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)裝備不滿足多災(zāi)孕育過程中煤巖破裂全頻段監(jiān)測需求，風(fēng)險(xiǎn)判識(shí)準(zhǔn)確率低；多災(zāi)害超前協(xié)同防治不足，防治工程時(shí)空交織，工程設(shè)計(jì)與施工相互獨(dú)立，甚至相互制約、互相影響，缺乏多災(zāi)協(xié)同防治技術(shù)工藝與成套裝備。亟需開展深部開采災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)精準(zhǔn)辨識(shí)與超前協(xié)同防治技術(shù)裝備攻關(guān)，保障深部煤炭資源安全高效開采。
03
如何在復(fù)雜環(huán)境下高效整合和實(shí)時(shí)處理煤礦多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，支持煤礦設(shè)備智能運(yùn)維和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與可靠性？
推薦人及單位方賢進(jìn) 安徽理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院
難題介紹：在煤礦數(shù)智化開采背景下，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的有效治理是實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能運(yùn)維與風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)警的核心工程難題。當(dāng)前面臨地下低光照、高粉塵等惡劣條件下圖像與傳感器數(shù)據(jù)質(zhì)量差、傳輸實(shí)時(shí)性不足、多模態(tài)融合困難等挑戰(zhàn)，制約了系統(tǒng)可靠性與響應(yīng)速度。亟需突破惡劣環(huán)境下魯棒圖像增強(qiáng)與噪聲抑制技術(shù)，構(gòu)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)建模與融合框架，優(yōu)化邊緣網(wǎng)絡(luò)傳輸與實(shí)時(shí)處理能力，并融合深度學(xué)習(xí)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)跨模態(tài)智能決策。同時(shí)，借助知識(shí)蒸餾與邊緣計(jì)算推動(dòng)模型輕量化部署，實(shí)現(xiàn)資源受限條件下的低功耗、高精度實(shí)時(shí)推理，構(gòu)建覆蓋采集—傳輸—融合—決策的全鏈條工程技術(shù)體系，為煤礦安全高效生產(chǎn)與智能化升級(jí)提供關(guān)鍵支撐。
04
如何實(shí)現(xiàn)薄煤層智能化高效無人開采？
推薦人及單位徐衛(wèi)鵬、郗存根 中煤科工集團(tuán)上海有限公司李長鵬 煤炭無人化開采數(shù)智技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、安徽理工大學(xué)
難題介紹：薄煤層智能化無人開采是資源回收的必由之路，卻深受三大“卡脖子”難題制約：首先，受限于狹小空間與復(fù)雜賦存，超前探測技術(shù)缺失，導(dǎo)致開采經(jīng)濟(jì)性差；其次，地質(zhì)感知與裝備控制間存在“控制鴻溝”，破頂割底現(xiàn)象頻發(fā)，嚴(yán)重依賴人工，效率與回收率低下；第三，智能成套裝備與全鏈路協(xié)同體系處于起步階段，陷入“信息孤島”與集成困境，距常態(tài)化無人運(yùn)行目標(biāo)差距顯著。將1.3m以下薄煤層工作面年產(chǎn)能從 70 萬 t/a 提升至 150 萬 t/a以上，實(shí)現(xiàn)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域 0 作業(yè)人員，提高落煤質(zhì)量與資源利用率，降低洗選成本。構(gòu)建決策 - 裝備動(dòng)態(tài)協(xié)同系統(tǒng)，攻克邊緣毫秒級(jí)閉環(huán)控制、聯(lián)邦優(yōu)化及低負(fù)荷人機(jī)互饋技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全鏈路智能協(xié)同。
05
如何突破煤礦超低濃度瓦斯安全高效轉(zhuǎn)化與規(guī)?；?？
推薦人及單位袁亮、李點(diǎn)尚、童校長、鄭曉亮 深部煤炭安全開采與環(huán)境保護(hù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室龔選平 中煤能源研究院有限責(zé)任公司
難題介紹：煤礦超低濃度瓦斯（甲烷體積分?jǐn)?shù)<1%）安全高效轉(zhuǎn)化與規(guī)?；茫瑢?duì)減少溫室氣體排放、保障煤礦安全生產(chǎn)及補(bǔ)充清潔能源具有重要意義，是支撐國家雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。目前受制于其濃度低、組分波動(dòng)大、安全風(fēng)險(xiǎn)高等因素，尚未形成成熟可行的產(chǎn)業(yè)化路徑。亟需建立低濃度甲烷高效分離與定向轉(zhuǎn)化的新理論，攻克高性能吸附材料、低成本催化、低熱值穩(wěn)定燃燒、智能防爆與調(diào)控等關(guān)鍵技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)低成本富集與大型裝備的工程放大。最終需構(gòu)建覆蓋材料—技術(shù)—裝備—系統(tǒng)的完整工程技術(shù)體系，推動(dòng)該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，形成安全、高效、可持續(xù)的煤礦超低濃度瓦斯利用解決方案。
06
如何實(shí)現(xiàn)深部煤礦超硬巖沖擊-截割復(fù)合破巖系統(tǒng)的電液智能調(diào)控與規(guī)劃截割常態(tài)化運(yùn)行？
推薦人及單位原鋼、沈剛 煤炭無人化開采數(shù)智技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
難題介紹：深部煤礦 “三高一擾動(dòng)” 且?guī)r層硬度驟升的極端環(huán)境下，掘進(jìn)裝備面臨截割弱、振動(dòng)大、截齒耗高、效率低等問題?，F(xiàn)有技術(shù)采用掘進(jìn)機(jī)與輔助設(shè)備、水射流等結(jié)合的復(fù)合破巖方式，由于巷道空間受限，輔助設(shè)備難釋放足夠能量，超硬巖破巖效果不佳。因此提出了掘進(jìn)裝備的沖擊-截割復(fù)合破巖系統(tǒng)，解決受限空間內(nèi)沖擊-截割液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)與負(fù)載匹配精度不足問題，提出沖擊-截割作業(yè)的智能切換與容錯(cuò)控制策略，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)裝備可規(guī)劃的截割常態(tài)化運(yùn)行，對(duì)推動(dòng)掘進(jìn)裝備面對(duì)深部煤礦超硬巖巷道安全高效掘進(jìn)具有重要意義。
07
如何解決露天煤礦群邊坡資源壓覆和智能協(xié)調(diào)開采問題實(shí)現(xiàn)露天礦采剝作業(yè)鏈安全協(xié)同運(yùn)行?
推薦人及單位王建鑫 錫林郭勒盟烏拉蓋河礦業(yè)有限公司李長河 安徽理工大學(xué)人工智能學(xué)院黃俊婷 中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院有限公司
難題介紹：露天礦采剝作業(yè)鏈協(xié)同運(yùn)行技術(shù)受礦群賦存條件、采排空間關(guān)系、邊幫壓煤開采方法及智能設(shè)計(jì)-調(diào)度等強(qiáng)耦合制約，難以實(shí)現(xiàn)根本性突破。需要從政策、技術(shù)、裝備等方面開展露天礦群邊坡資源壓覆和智能協(xié)調(diào)開采技術(shù)研究，解決地測數(shù)據(jù)不透明、模型更新不及時(shí)、開采設(shè)計(jì)不智能、資源回收效率低、設(shè)備運(yùn)營成本高等痛點(diǎn)，技術(shù)可靠且契合行業(yè)需求，能有效推動(dòng)露天礦采剝作業(yè)鏈無人/少人常態(tài)化運(yùn)行。
08
如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)場景特征下的煤礦輔助作業(yè)機(jī)器人與作業(yè)工序的深度協(xié)同？
推薦人及單位王雷 中煤科工機(jī)器人科技有限公司
難題介紹：面對(duì)煤礦井下時(shí)變惡劣物理環(huán)境與復(fù)雜交叉工藝流程規(guī)則的雙重挑戰(zhàn)，現(xiàn)有輔助作業(yè)機(jī)器人因受干擾易失真難以構(gòu)建精確環(huán)境模型、作業(yè)工序變更機(jī)器人規(guī)劃無法實(shí)時(shí)適配、以及多機(jī)協(xié)同缺乏動(dòng)態(tài)資源優(yōu)化易發(fā)沖突等，導(dǎo)致作業(yè)精度低、工序中斷頻發(fā)。亟需構(gòu)建“場景特征感知-工序規(guī)則嵌入-動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制”的深度協(xié)同架構(gòu)，通過多傳感器融合提升動(dòng)態(tài)感知的實(shí)時(shí)性與魯棒性，將工藝規(guī)則嵌入決策模型，實(shí)現(xiàn)工序驅(qū)動(dòng)的作業(yè)路徑實(shí)時(shí)重構(gòu)；研發(fā)自適應(yīng)協(xié)同控制算法，實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人任務(wù)與資源的動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)度。該難題攻克為智能化綜采、無人掘進(jìn)等煤礦重大工程提供核心支撐，推動(dòng)動(dòng)態(tài)感知、智能決策等跨領(lǐng)域技術(shù)融合創(chuàng)新，有效提升開采效率、保障人員安全。
09
如何實(shí)現(xiàn)無線電磁波、光學(xué)傳感技術(shù)在井工煤礦無人化開采中的高安全性與高可靠性應(yīng)用？
推薦人及單位張勇 安標(biāo)國家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志中心有限公司（防爆與智能系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)研究室）張清、張振 中煤科工集團(tuán)常州研究院有限公司
難題介紹：突破井下電磁波近場與遠(yuǎn)場引燃機(jī)理解析及復(fù)雜場景安全評(píng)價(jià)關(guān)鍵難題；攻克5G全場景覆蓋（增大視距覆蓋范圍、實(shí)現(xiàn)隨形隨動(dòng)覆蓋）、無線控制確定性與低時(shí)延關(guān)鍵技術(shù)以及電磁兼容系統(tǒng)治理；突破基于激光電磁波實(shí)現(xiàn)氣體濃度高精度實(shí)時(shí)監(jiān)測與瓦斯突出、火災(zāi)隱患的超前預(yù)警技術(shù)瓶頸，解決粉塵、溫/濕度、振動(dòng)等致頻繁校準(zhǔn)與數(shù)據(jù)漂移問題；形成以電磁波為底座的“通信—感知—定位—控制—供能”一體化能力，支撐大功率5G基站、無線充電、本安無源傳感器、國產(chǎn)高性能光學(xué)傳感器與高確定性無線控制系統(tǒng)的合規(guī)落地，系統(tǒng)性降險(xiǎn)提效、提升本質(zhì)安全，賦能無人化開采與國家能源安全。
10
如何實(shí)現(xiàn)煤礦深部地質(zhì)異常體及煤巖界面實(shí)時(shí)超前精準(zhǔn)探測？
推薦人及單位劉再斌、劉強(qiáng) 西安煤科透明地質(zhì)科技有限公司張平松、程海燕、韓云春 深部煤炭安全開采與環(huán)境保護(hù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
難題介紹：面向深部煤炭安全高效開采需求，針對(duì)采掘工作面前方地質(zhì)構(gòu)造和煤巖界面的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)探測技術(shù)，當(dāng)前存在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下震電物理場響應(yīng)機(jī)制不清、強(qiáng)干擾隨掘信號(hào)重構(gòu)與成像精度不足、復(fù)雜工況條件下探測裝備可靠性差、地質(zhì)建模與施工決策滯后等核心難題，需開展“高精度感知設(shè)備研發(fā)+多物理量聯(lián)合反演+多尺度成像”研究，提升異常體和煤巖界面識(shí)別能力，實(shí)現(xiàn)煤礦深部地質(zhì)異常體及煤巖界面實(shí)時(shí)超前精準(zhǔn)探測。
來源：煤炭科學(xué)技術(shù)
