今年5月底，
习近平总书记在两院院士大会、
中国科协第十次全国代表大会上的
讲话中提到，
要在重要科技领域实现跨越发展，
推动关键核心技术自主可控。
今年7月底，
李克强总理主持召开国务院常务会议
部署进一步改革完善
中央财政科研经费管理。
“预算调剂权全部下放”
“科研经费中用于‘人’的费用可达50%以上”
“科技成果转化现金奖励”等
一项项具体内容，
犹如一针针强心剂，
正中痛点。
对于科技创新已成高质量发展重要引擎的
煤炭行业而言，
此举无疑将释放科研人员、
科研机构更大活力。
“从制度层面给科研人员‘松绑’，让我们从繁冗的审批和繁琐的杂务中解放出来，更好发挥自主性和创造力。”北京科技大学土木与资源工程学院副教授王公达表示，“这对煤炭行业加快关键核心技术突破、实现高质量发展而言实为利好消息。”我国是全球最大的煤炭消费国家，煤炭短期内依然是我国的主体能源。同时，力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，是党中央作出的重大战略决策。在此背景下，煤炭行业如何通过关键核心技术突破走上高精尖之路，成为热点话题。
“关键核心技术”，顾名思义，“关键”为控制器物动静互转发生之要害，“核心”为事物之本源。关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。实践反复表明，掌握了关键核心技术，才能拥有“大国重器”。从战略高度来看，关键核心技术决定着企业竞争、国际竞争的成败，极大影响国家安全。近年来，我国煤炭工业发展迅速——拥有全球单套装置最大的煤制油装备，掌握煤制油气产业化技术；数字矿山、智慧矿山建设如火如荼，利用传感、信息与通信技术，矿山逐步实现生产过程的自动检测、智能监测，安全智能精准开采技术达到世界先进水平；拥有世界最高的8.8米液压支架，掌握瓦斯全浓度利用技术等。这些成绩，正是煤炭行业关键核心技术取得突破的硕果。国家统计局数据显示，2020年，全国煤炭产量39亿吨，同比增长1.4%。生态环境部召开例行新闻发布会透露，2017年至2020年，全国煤炭消费比重由60.4%降至57%左右。在“双碳”目标下，未来煤炭在一次能源消费结构中的比重将持续下降，煤炭总量增长空间将越来越小。严峻形势倒逼煤炭行业从“黑老粗”走向“高精尖”。对于煤炭行业而言，要想由大变强，实现高质量发展，就要深耕关键核心技术，聚焦基础研究和应用研究。“贯彻新发展理念，坚持走安全智能、生态优先、绿色低碳的高质量发展道路，在业内逐渐成为共识。”中国煤炭工业协会副会长刘峰表示。在这条高质量发展道路上，实现关键核心技术突破，是煤炭行业转型升级、实现自我涅槃的必备技能。不过，从现实情况来看，煤炭行业关键核心技术突破能力的提高，还有相当长的路要走。
互联网+、人工智能和大数据等颠覆性技术的发展，拉开了第四次工业革命的序幕，加速了传统行业变革的进程。德国提出“工业4.0”，美国提出“智慧地球（Smarter Planet）”，中国提出“中国制造2025”战略，发展智能制造、智能装备、智能生产是主要内涵。“利用科技的进步消除煤炭生产、利用的环境负效应，实现安全高效绿色开采和清洁高效利用是煤炭的发展方向，其传统产业模式亟待变革。”中国工程院院士王国法表示，“建设智慧煤矿、发展智能化开采，是煤炭工业发展的必然选择。”2020年3月，《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》提出，煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，要将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等与现代煤炭开发利用深度融合。从目前来看，在地质条件好的矿区，煤炭智能开采已经能够取得很好效果。但由于煤矿开采条件的多样性和复杂性，智能化开采远未收到预期效果，要实现智能化无人开采目标，仍存在核心技术瓶颈。王国法在《智慧煤矿与智能化开采关键核心技术分析》一文中指出，短板主要为以下8个方面：地下开采装备精确定位和导航；
地下复杂极端环境信息感知及稳定可靠传输；
大规模复杂系统大数据分析；
复杂煤层自动割煤智能决策与控制；
井下大规模设备群网络化协同控制；
井下复杂作业机器人；
矿山采掘装备关键元部件进口替代；
工作面设备故障自动化处理。
以进行大规模复杂系统大数据分析的煤矿智能系统为例，在神东煤炭集团大柳塔矿600平方米的区域生产控制指挥中心大厅内，不到10名职工用12组工作电脑远程控制着50公里范围内的神东矿区。这是我国首个区域集中自动化控制与生产指挥系统。而整套智能系统，来自德国PSI公司。
大柳塔矿相关负责人告诉笔者，目前国内尚缺乏大型大数据综合分析软件控制系统。为实现对该系统的再开发和功能配置，大柳塔矿从2012年与德国PSI公司签订合同开始，到2016年年底完成验收，仅实现“应用”这一步，就耗时约5年。
神东煤炭集团区域控制指挥中心
王国法表示，目前，针对煤矿智能化开采的基础问题，我国正在研究国家自然科学基金重点项目，为数字煤矿智能决策、精准控制、可靠性保障提供理论支撑。除煤矿智能化开采环节的关键核心技术外，煤矿综合利用环节则更多聚焦煤炭清洁高效燃烧及污染防控。近年来，煤炭行业逐渐认识到，从资源能源化向原材料化利用转变，将成为煤炭行业的大趋势。“煤炭由能源走向能源和原料并重是国家倡导的发展方向。未来，煤炭原材料化的比例会逐渐增加。”中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民表示。随着煤制油、煤制天然气、煤制烯烃、煤制乙二醇等现代煤化工逐渐兴起，煤炭深加工过程中的问题也开始出现。在煤化工领域，仍然有卡脖子的技术瓶颈待突破，仍然有制约项目经济性和环保性的技术难题待破解。“煤化工领域存在催化剂、反应器等共性关键技术，目前很多相关技术不能实现国产化，主要原因就是催化剂没开发出来。”曾任宁夏煤业煤制油分公司总工程师的鲲鹏清洁能源总经理黄斌告诉记者。催化科技不只是煤炭行业关注的关键性难题。今年7月28日，中国科协在第二十三届中国科协年会闭幕式上发布了10个对科学发展具有导向作用的前沿科学问题，其中“纳米尺度下高效催化反应的作用机制是什么”一问赫然其中。然而，即便煤炭换了身份——燃料转化成了原料，加工及利用过程中的二氧化碳排放问题仍然棘手。要想实现“双碳”目标，不得不提到碳捕集利用与封存（CCUS）技术。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次评估报告指出：如果没有CCUS技术，绝大多数气候模式都不能实现减排目标。在世界范围内，欧盟、美国已提前部署了碳中和实施路径和技术研发。2019年12月，欧盟在《欧洲绿色新政》中提出了7个重点领域的关键政策、核心技术及相应详细计划，其中包括零碳炼铁技术等。碳中和技术创新已成为国际竞争的热点。“截至2020年，我国现有的35个CCUS技术示范项目中，商业设施仅有6个，还面临成本高、周期长、风险高的发展困境。”在今年6月中国二氧化碳捕集利用与封存示范项目交流研讨会上，北京理工大学副校长魏一鸣透露。据悉，在科技部指导下，当前中国21世纪议程管理中心正联合有关单位抓紧编制《碳中和技术发展路线图》，CCUS技术是路线图的重点技术之一。
跳出煤炭开采和利用环节看煤炭行业关键核心技术，还绕不开“设备自主研发”问题。在年产1000万吨的综采设备、采煤机、液压支架和运输机已全部实现国产化并达到世界先进水平的今天，国产煤机设备中的耐磨钢板、密封条等基础材料仍然依赖进口。中煤装备公司相关负责人告诉记者，国产钢板不耐磨，密封条的密封性不好，归根结底都是材料的问题。我国热处理工艺相对落后，基础材料制造与国外尚存差距。中国宏观经济研究院战略政策室主任、研究员盛朝迅表示，扭转我国关键核心技术受制于人的局面，必须从基础研究做起，在基础前沿领域奋勇争先，才能在原始创新上取得新突破，在重要科技领域实现跨越发展。而加快核心关键技术研究，实现基础研究发展，并非一朝一夕所至。“近年来我们的安全智能精准开采虽有一定进展，但仍需革命性的、颠覆性的技术突破。”中国工程院院士袁亮说，“此外，我国大多数矿业类院校，其学科设置无法满足精准开采的要求。矿业类院校的学科设置几十年一以贯之，学习采矿的不懂机电和装备制造，学习装备制造的又不懂采矿安全。”袁亮坦言，制约煤炭行业关键核心技术研究的，不只是行业领域的技术问题，还有国家政策、科研投入、人才培养、企业认知等社会性问题。企业热衷于短平快的项目，坐不了十年冷板凳，不愿花太多时间和资金去开发一项技术和产品；在追求“高就业率”的现状下，高校开设的专业向市场倾斜，煤炭相关基础材料研究等专业成为冷门；在“数量为王”的论文评价体系下，科研人员热衷于去做容易出文章的研究，而无法专注于产业化核心技术研究。北京天地玛珂电液控制系统有限公司电气自动化部经理李森告诉记者，我国目前的一些科研创新，很多情况下还停留在“二次创新”阶段。李森所研究的基于惯性导航设备的工作面直线度检测及控制（LASC）技术，解决了困扰煤炭行业多年的难题——工作面直线度自动控制问题。而这项技术，正是在澳大利亚相关技术引进的基础上，进一步创新的。李森表示，如今，依靠发达国家科技成果的“二次创新”正在受到挑战。不少发达国家已全面退出煤矿，对相关方面的研究和攻关少之又少。“除我所研究的直线度控制问题之外，智能识别煤岩界面、自主穿越煤层断层、综采装备姿态精细化调整与精确协同、开采过程中煤尘干扰监控效果等无人化开采问题，仍是世界性难题，还未得到充分解决。”李森说。
作为科研一线人员的李森，充满自信地告诉记者：“如果给我们的科研人员足够的时间、足够的资金，我们也是有能力像澳大利亚的科研团队一样，解决好技术难题的。做技术、搞科研，最害怕的就是急功近利。创新是需要专注精神的。”科研人员的专注，来自于国家、行业、企业配套环境的完善。今年全国两会期间，袁亮表示，要依托综合性国家科学中心、国家重点实验室等科技力量，推进基础研究和关键技术、核心装备研发，通过科技创新和技术进步迎接碳达峰、碳中和背景下的重大挑战。还应坚持系统观念，推进全产业链发展，更加突出绿色低碳发展要求，围绕煤炭产业链全链条、行业上中下游，深化“政产学研用金”合作，推进产业链、创新链、资金链、人才链“四链合一”，构建“开采源头治理+供储过程管控+需求侧清洁利用+终端生态增值”的煤炭产业低碳转型发展格局。解决问题最终要靠“人”。在煤炭行业配套人才方面，袁亮指出，如何建立一个学科群，培养复合型人才，这是我们需要认真思考的问题。以智能开采为例，可在矿业类院校设立一个紧紧围绕智能制造、精准开采的学科，培养学生地质、采矿、安全、机械、信息、材料等多学科全面发展的能力。道路虽漫，步伐已迈。清华大学于2013年成立材料学院，完善学科的课程体系，积极开展交叉学科课程体系建设和实验教学协作，希望造就一批具有材料科学基础和交叉学科知识的高素质、高层次、复合型创新人才。中国矿业大学矿业工程学院在全国率先开展智能采矿专业建设，并于2020年9月开设了全国第一个智能采矿特色班，招收29人。此后，北京科技大学、西安科技大学等高校先后开设智能采矿特色班。
中国煤炭科工集团于2019年成立中央研究院，围绕有关大数据在矿业应用的基础理论、核心算法以及关键模块、复杂系统、基础软件与接口等方面进行深入研究，重点突破矿山智能感知和认知问题相关的共性、关键性、前瞻性技术难题。科技部部长王志刚表示，迈入“十四五”第一年，科技部将以强化国家战略科技力量为核心目标，加紧制定基础研究十年行动方案，瞄准关键核心技术，以自主可控的创新链保障安全稳定的产业链供应链。
来源：中国煤炭报 责任编辑：陶冉
编辑：崔维维
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