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(qū)，100013；2. 煤炭科學(xué)研究總院開采研究分院，北京市朝陽區(qū)，100013；3. 煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司煤化工分院，北京市朝陽區(qū)，100013)

0 引言

能源安全是國家安全與穩(wěn)定發(fā)展的基石，鑒于我國相對富煤、貧油、少氣的能源結(jié)構(gòu)，煤炭長期以來一直是我國能源安全的壓艙石與穩(wěn)定器。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2021年我國能源消費(fèi)總量約為52.4億t 標(biāo)準(zhǔn)煤，其中煤炭消費(fèi)占比約為56.0%，石油消費(fèi)占比約為18.7%，天然氣、水電、核電等消費(fèi)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(dá)73.5%，天然氣對外依存度高達(dá)42.0%，近幾年雖然煤炭在能源消費(fèi)中的占比略有下降，但煤炭產(chǎn)量及消費(fèi)量仍在增加。近年來我國能源消費(fèi)總量及煤炭和石油的產(chǎn)量情況如圖1所示。

圖1 近年來我國能源消費(fèi)總量及煤炭、石油產(chǎn)量

同時(shí)，在未來相當(dāng)長的一段時(shí)期煤炭仍將是我國的主體能源。一方面，燃煤發(fā)電用煤占我國煤炭消費(fèi)量的50%以上，如果燃煤發(fā)電不僅實(shí)現(xiàn)了常規(guī)污染物的超低排放還進(jìn)行了二氧化碳捕集利用，那么煤炭將繼續(xù)成為最經(jīng)濟(jì)、最安全的清潔能源。目前，我國接近90%的燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)了常規(guī)污染物的超低排放[1]，能效已大幅度提高，部分燃煤機(jī)組的煤耗達(dá)到世界領(lǐng)先水平。另一方面，煤炭高效化學(xué)轉(zhuǎn)化可生產(chǎn)出附加值高、市場用量大、未來前景廣闊的化工產(chǎn)品和高性能材料，發(fā)展?jié)摿薮?。傳統(tǒng)煤化工大型合成氨產(chǎn)業(yè)中的傳統(tǒng)煤氣化技術(shù)逐步升級換代為先進(jìn)的煤氣化技術(shù)；現(xiàn)代煤化工升級示范項(xiàng)目也在逐步實(shí)現(xiàn)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(yè)鍋爐、工業(yè)窯爐正全面進(jìn)行常規(guī)污染物超低排放改造。

然而在“雙碳”目標(biāo)背景下，近幾年“去煤化”的輿論甚囂塵上，社會上出現(xiàn)了不切實(shí)際的棄煤、去煤電聲音。同時(shí)，2021年至今，煤炭供給出現(xiàn)多年不遇的緊缺。煤炭是工業(yè)的糧食，煤炭產(chǎn)業(yè)體系的安全是關(guān)系國計(jì)民生的大事。為此，認(rèn)真審視煤炭在能源安全保障中的作用，構(gòu)建煤炭產(chǎn)業(yè)安全體系非常必要。

1 煤炭產(chǎn)業(yè)安全面臨的挑戰(zhàn)

1.1 “去煤化”輿論誤導(dǎo)易引發(fā)相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)

一段時(shí)間以來，一種片面解讀“雙碳”目標(biāo)、激進(jìn)反化石能源和“去煤化”的論調(diào)導(dǎo)致一定程度的輿論誤導(dǎo)。簡單的“去煤化”背離了支撐經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的主線，盲目“去煤化”可能引發(fā)能源電力供應(yīng)安全、相關(guān)資產(chǎn)擱淺、宏觀經(jīng)濟(jì)沖擊、金融風(fēng)險(xiǎn)以及社會風(fēng)險(xiǎn)等系列問題，需要高度警惕。燃煤發(fā)電在我國電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)中仍是當(dāng)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(diǎn)，難以保障穩(wěn)定的電力供應(yīng)。可再生能源電力占比的持續(xù)提升加大了電網(wǎng)應(yīng)對用電高峰的壓力；水電豐余枯缺，季節(jié)性枯水期出力不足；風(fēng)電、光伏發(fā)電受氣候條件影響，出力不穩(wěn)定，波動幅度較大，也無法有效應(yīng)對短期電力尖峰負(fù)荷。伴隨可再生能源規(guī)模不斷擴(kuò)大，可再生能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的占比將進(jìn)一步提升；一旦極端天氣或氣象災(zāi)害等偶發(fā)因素影響能源穩(wěn)定供應(yīng)，會急速推高能源需求，加劇能源供需矛盾。同時(shí)，一旦“風(fēng)電、光電”、水電和外來電均無法提供有效出力時(shí)，燃煤發(fā)電將成為滿足區(qū)域電力需求的主要保障。因此，從國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)看，“減煤”速度過快、力度過大，煤炭對能源體系安全運(yùn)轉(zhuǎn)的托底保供作用將會被削弱，極易引發(fā)能源安全風(fēng)險(xiǎn)。

另一方面，煤基能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有投資大、周期長、慣性強(qiáng)的特點(diǎn)，“去煤化”會導(dǎo)致大量煤電資產(chǎn)的快速沉淀與浪費(fèi)。我國煤電基礎(chǔ)設(shè)施存量普遍較高，2020年我國地方發(fā)改委一共核準(zhǔn)通過46.1 GW煤電裝機(jī)容量，較2019年增長231.6%，燃煤發(fā)電目前已占我國發(fā)電總量的63.2%，占全球燃煤發(fā)電量的52.2%[2]；同時(shí)，現(xiàn)有大多數(shù)燃煤電廠的運(yùn)行時(shí)間不到15 a，短期內(nèi)快速轉(zhuǎn)型風(fēng)險(xiǎn)巨大。未來如何統(tǒng)籌安排、充分利用已建煤基能源資產(chǎn)，避免全社會承擔(dān)過重的能源轉(zhuǎn)型成本，攸關(guān)能源產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和能源經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。

1.2 煤炭后續(xù)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(xiàn)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(chǎn)國、消費(fèi)國和進(jìn)口國，我國一直存在煤炭生產(chǎn)與煤炭消費(fèi)區(qū)域不匹配、煤炭資源與水資源逆向分布、生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重制約煤炭資源開發(fā)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(chǎn)采用井工開采，并且開采條件較為復(fù)雜；同時(shí)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(fā)規(guī)模，考慮到回采率等因素影響，預(yù)測僅能維持20～30年。加快煤炭資源的精細(xì)勘探已成為煤炭可持續(xù)高效開發(fā)的戰(zhàn)略任務(wù)。

1.3 煤礦智能化關(guān)鍵技術(shù)與裝備仍需突破

隨著全國范圍內(nèi)煤礦智能化建設(shè)的推進(jìn)，煤礦生產(chǎn)各環(huán)節(jié)將逐步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、互聯(lián)互通；日常生產(chǎn)將主要依靠智能操控中心、智能技術(shù)支持中心和智能運(yùn)維隊(duì)伍協(xié)作完成；從而實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)由高安全風(fēng)險(xiǎn)向高安全效益轉(zhuǎn)變，由勞動密集向技術(shù)密集轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)開采向智能化開采轉(zhuǎn)變，由低效益經(jīng)營向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變。雖然目前在地質(zhì)條件較好的陜蒙礦區(qū)，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(fù)雜性，使得智能化無人開采依然存在如下7個(gè)領(lǐng)域的核心技術(shù)短板：井下精確定位與導(dǎo)航技術(shù)；井下復(fù)雜條件下信息感知及傳輸技術(shù)；多維信息融合下的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)；復(fù)雜煤層自主截割決策與控制技術(shù)；井下大規(guī)模裝備群協(xié)同控制技術(shù)；煤礦機(jī)器人技術(shù)；礦山采掘裝備關(guān)鍵元部件進(jìn)口替代；井下裝備故障監(jiān)測及預(yù)警。煤礦智能化的高科技需求與現(xiàn)有技術(shù)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(fā)惡劣天氣等影響，我國煤炭需求表現(xiàn)出極大的不確定性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.4.1 危急時(shí)刻需要煤炭保障國家能源安全

當(dāng)前國際形勢紛繁復(fù)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(jīng)濟(jì)發(fā)展的重中之重。在我國儲能技術(shù)短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)有效突破的當(dāng)前，風(fēng)能、光能、水能等可再生能源的供應(yīng)受季節(jié)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(shù)的日益成熟，在地緣政治沖突或爆發(fā)局部戰(zhàn)爭的情況下，煤炭不僅可以在短時(shí)間內(nèi)彌補(bǔ)我國油氣供給的不足，還可在可再生能源發(fā)展中充分發(fā)揮穩(wěn)定器作用。

1.4.2 受資源區(qū)域布局因素影響煤炭均衡調(diào)配困難

目前我國中東部礦區(qū)淺部優(yōu)質(zhì)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(qū)社會經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)，能源需求量較大，每年都需要從西部礦區(qū)調(diào)入大量煤炭；西部礦區(qū)雖然煤炭儲量豐富，但社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對落后。因此區(qū)域生產(chǎn)-消費(fèi)的不均衡給我國煤炭調(diào)配帶來極大困難，極易導(dǎo)致區(qū)域煤炭供需緊張。

截至2021年6月，我國西部地區(qū)煤礦總數(shù)2 316座，產(chǎn)能23.37億t/a，煤礦占全國55.1%，產(chǎn)能占全國54.3%。東部地區(qū)煤炭產(chǎn)量占比由1978年的42.3%下降到2020年的6.9%；西部地區(qū)煤炭產(chǎn)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(qū))原煤產(chǎn)量27.9億t，占全國煤炭產(chǎn)量的71.5%，調(diào)出煤炭17.3億t左右。隨著煤炭生產(chǎn)繼續(xù)向西部資源富集地區(qū)集中，煤炭供需區(qū)域性矛盾將進(jìn)一步加劇。

1.4.3 季節(jié)性能源需求差異導(dǎo)致煤炭需求的時(shí)段性緊張

(1)季節(jié)性波動。2017-2020年全國商品煤月度消費(fèi)量在每年12月出現(xiàn)峰值3.8億t(平均值)；每年2月出現(xiàn)谷值2.9億t(平均值)。近年來，煤炭消費(fèi)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(fèi)量如圖2所示。

圖2 2017-2020年全國商品煤月度消費(fèi)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(xiàn)區(qū)域性、時(shí)段性緊張，導(dǎo)致拉閘限電、煤價(jià)暴漲等一系列不良現(xiàn)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(gè)省份，而煤價(jià)也漲至歷史高點(diǎn)。

(3)可再生能源發(fā)電需要煤電調(diào)峰支撐。2020年風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)5.3億kW；2030年風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)計(jì)劃12.0億kW。隨著新能源加速發(fā)展和用電結(jié)構(gòu)調(diào)整，電力系統(tǒng)對調(diào)峰容量的需求不斷提高，對煤電調(diào)峰能力的要求也越來越高，相應(yīng)地對電煤供給彈性的要求也隨之提高。

1.5 煤礦從業(yè)員工年齡偏大 ，缺乏政策穩(wěn)定支持

煤炭行業(yè)屬于艱苦行業(yè)，現(xiàn)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(dǎo)致目前井下一線招工難，人才流失比較嚴(yán)重。同時(shí)員工老齡化趨勢也很嚴(yán)重，后備勞動力不足，2003年之后，我國采礦業(yè)40歲以下從業(yè)人員的比例一直較低。當(dāng)前煤炭從業(yè)人員中以中專生為主，近一半為中專及以下學(xué)歷，高級技術(shù)人員短缺。低學(xué)歷的人員結(jié)構(gòu)越來越不適應(yīng)智能化礦井建設(shè)的需求。

穩(wěn)定的政策支持是煤炭產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵制度保障?，F(xiàn)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(chǎn)及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等領(lǐng)域受層層審批限制，導(dǎo)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(jià)格高企、國內(nèi)新能源未能站穩(wěn)腳跟的情況下，短時(shí)間內(nèi)又出臺了一系列煤礦穩(wěn)供保供政策。這種搖擺性政策難以支撐煤炭產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并會影響煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的后勁。同時(shí)，在政策實(shí)施過程中也難免出現(xiàn)矯枉過正的現(xiàn)象。

2 煤炭產(chǎn)業(yè)安全內(nèi)涵

2.1 煤炭產(chǎn)業(yè)安全定義及其重要作用

黨的十八大以來，面對錯(cuò)綜復(fù)雜的國際國內(nèi)形勢，以習(xí)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(gè)革命、一個(gè)合作”的能源安全新戰(zhàn)略和“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”新發(fā)展理念，深刻認(rèn)識以煤為主的基本國情，促進(jìn)煤炭清潔高效利用，實(shí)現(xiàn)多能耦合高質(zhì)量發(fā)展和煤炭兜底保障的能源安全。

我國能源高質(zhì)量發(fā)展是指以滿足人民美好生活對高品質(zhì)能源的需求為根本目標(biāo)，筑牢以化石能源為基礎(chǔ)的能源安全保障能力，增強(qiáng)能源系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行能力，滿足應(yīng)急、突發(fā)情況下的能源波動需求；以能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型為牽引，構(gòu)建清潔低碳的能源生產(chǎn)和消費(fèi)體系，提高高品質(zhì)清潔能源供應(yīng)比例，全面提升終端用能電氣化率；實(shí)施關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)工程，著力突破“卡脖子”技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)能源自立自強(qiáng)；加大重點(diǎn)領(lǐng)域體制機(jī)制改革力度，建設(shè)全國統(tǒng)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(chǎn)業(yè)安全是指在開放的經(jīng)濟(jì)體系中保持自主可控的產(chǎn)業(yè)地位和產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢，能夠保持全面、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展，能夠保持生產(chǎn)過程中的安全性，從而保證供給安全。煤炭產(chǎn)業(yè)安全是國家能源安全和經(jīng)濟(jì)安全的重要組成部分。煤炭產(chǎn)業(yè)安全要素主要體現(xiàn)在資源地質(zhì)安全和生產(chǎn)安全、供給安全和生態(tài)安全等主要方面。產(chǎn)業(yè)發(fā)展是產(chǎn)業(yè)安全的第一要素，不發(fā)展就沒有安全可言，但發(fā)展一定是高質(zhì)量發(fā)展。

2.2 煤炭資源與地質(zhì)安全

煤炭資源是煤炭產(chǎn)業(yè)存在的基礎(chǔ)，擁有充足煤炭資源量是煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必要條件，同時(shí)，資源賦存的地質(zhì)條件也決定了能否進(jìn)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(shí)現(xiàn)煤炭產(chǎn)業(yè)的安全和可持續(xù)發(fā)展，必須以充足的煤炭資源保障為基礎(chǔ)。通過先進(jìn)綜合勘探技術(shù)，優(yōu)選出適合當(dāng)前技術(shù)水平的綠色煤炭資源，查明礦井地質(zhì)條件并建立高精度、高分辨率的地質(zhì)模型，對保障煤炭資源地質(zhì)安全具有重要作用；同時(shí)可提升開采效率，保證開采過程的安全性。

2.3 煤炭生產(chǎn)安全

煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)的防范與監(jiān)管貫穿煤礦生產(chǎn)經(jīng)營活動的全過程，需要實(shí)時(shí)、動態(tài)、持續(xù)獲取處理各環(huán)節(jié)的大量感知數(shù)據(jù)，從而保障煤炭生產(chǎn)安全。由于煤炭行業(yè)早期采煤方法粗放、監(jiān)管體系缺失和技術(shù)裝備落后，一定時(shí)期內(nèi)發(fā)生了一些影響性較大的安全事故，加之業(yè)內(nèi)和一些新聞媒體在介紹煤炭工業(yè)時(shí)往往以高危、事故頻發(fā)和“傻大黑粗”等語言或文字進(jìn)行宣傳，造成社會大眾對煤炭行業(yè)形成了固有偏見和對煤炭的“污名化”認(rèn)知。例如，“百萬噸死亡率”這樣一個(gè)具有黑標(biāo)簽性質(zhì)的生產(chǎn)安全指標(biāo)，長期被應(yīng)用于煤礦。而煤炭是我國能源發(fā)展壓艙石，煤炭對能源安全發(fā)揮的重要兜底保障供給的作用等正面貢獻(xiàn)卻宣傳甚少；從而造成煤炭工業(yè)貢獻(xiàn)與認(rèn)可度的不匹配，對行業(yè)發(fā)展及吸引高端人才產(chǎn)生了較大的不利影響。

通過幾十年來煤炭開采等生產(chǎn)技術(shù)及其裝備的不斷進(jìn)步和管理理念的不斷創(chuàng)新發(fā)展，我國煤礦安全實(shí)現(xiàn)了由高事故、高死亡、高增長向低事故、低死亡、負(fù)增長的歷史性轉(zhuǎn)變[3]，煤礦安全生產(chǎn)取得了歷史性巨大進(jìn)步，并領(lǐng)先一些非煤工業(yè)領(lǐng)域。隨著我國煤礦智能化建設(shè)的全面展開，根據(jù)中國煤炭工業(yè)協(xié)會發(fā)布《2020煤炭行業(yè)發(fā)展年度報(bào)告》，預(yù)計(jì)到“十四五”末全國煤礦安全生產(chǎn)形勢將根本好轉(zhuǎn)，達(dá)到世界領(lǐng)先水平[4]。

但應(yīng)該清醒地認(rèn)識到，煤炭開發(fā)是與未知的自然環(huán)境作斗爭，煤炭生產(chǎn)安全受到人、機(jī)、環(huán)、管等單方面及交叉耦合影響，并不是“本質(zhì)安全”的。煤炭生產(chǎn)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(chǎn)觀和實(shí)施以人為本的安全管理，是煤炭企業(yè)落實(shí)新發(fā)展理念的核心要求。通過落實(shí)和宣傳以人為本的煤炭生產(chǎn)安全觀，讓社會大眾擺脫對煤炭行業(yè)高危、事故頻發(fā)的刻板印象，吸引更多的青年才俊及跨行業(yè)人才投身煤炭事業(yè)為煤炭產(chǎn)業(yè)安全發(fā)展賦能，是實(shí)現(xiàn)煤炭生產(chǎn)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(yè)人員的整體素質(zhì)和業(yè)務(wù)水平。依靠先進(jìn)的智能化技術(shù)和管理體系，可對井下安全生產(chǎn)環(huán)境中所存在的瓦斯、沖擊礦壓、礦井水害、火災(zāi)隱患、粉塵危害等進(jìn)行動態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控；結(jié)合精確位置服務(wù)和廣播、通信聯(lián)絡(luò)等多個(gè)業(yè)務(wù)需求，可對煤礦井下的采、掘、運(yùn)、通等多種環(huán)節(jié)的機(jī)電設(shè)備及其工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；這樣就可實(shí)現(xiàn)煤礦安全要素的全方位感知、多信息融合、智能化決策，構(gòu)建起人-機(jī)-環(huán)-管等多維度融合型的安全監(jiān)控系統(tǒng)。而煤炭開采這一生產(chǎn)過程中風(fēng)險(xiǎn)較高的環(huán)節(jié)，將被覆蓋在全方位的監(jiān)測、分析與防控系統(tǒng)下，無限接近“本質(zhì)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(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中，能源發(fā)展必須落實(shí)總體國家安全觀，堅(jiān)持“先立后破”、通盤謀劃，建立以保障安全為前提的現(xiàn)代能源體系，協(xié)同推進(jìn)低碳轉(zhuǎn)型與供給保障，著力筑牢國家能源安全屏障。因此，要充分發(fā)揮煤炭的主體能源作用，做好煤炭穩(wěn)產(chǎn)穩(wěn)供，發(fā)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(zhuǎn)型、煤炭技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新突破、煤炭體制機(jī)制進(jìn)一步釋放活力的基本原則，同時(shí)要加快煤礦智能化建設(shè)，推進(jìn)建立以信息技術(shù)為支撐的柔性煤炭供給體系，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，大力提升能源自主創(chuàng)新能力。要以新技術(shù)支撐現(xiàn)代能源治理體系建設(shè)和高質(zhì)量參與全球能源治理與合作，以“一帶一路”能源合作為重點(diǎn)，“引進(jìn)來”與“走出去”同步發(fā)力，構(gòu)建以煤為基礎(chǔ)的多能統(tǒng)籌能源體系，全方位保障我國煤炭供給安全。

2.5 煤炭生態(tài)安全

生態(tài)安全指人類在生產(chǎn)、生活和健康等方面不受生態(tài)破壞與環(huán)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(zhì)量與綠色環(huán)境等基本要素對人類生存與發(fā)展的安全保障程度。煤炭開發(fā)過程中對礦區(qū)的土地、植被和水資源系統(tǒng)產(chǎn)生的破壞和污染，不僅危害生態(tài)環(huán)境和人民健康，也制約了煤炭產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前生態(tài)環(huán)境已成為關(guān)系民生的重大社會問題，維護(hù)好生態(tài)安全意義深遠(yuǎn)。為了保障煤炭生態(tài)安全，必須持續(xù)提高礦產(chǎn)資源開發(fā)保護(hù)水平，采取綠色開采、土地復(fù)墾、生態(tài)修復(fù)等技術(shù)工程方法，建設(shè)生態(tài)礦山；加強(qiáng)廢棄礦井資源利用，提升礦山生態(tài)修復(fù)水平，構(gòu)建礦區(qū)“山水林田湖草沙”一體化的生態(tài)系統(tǒng)，推動形成礦區(qū)“產(chǎn)業(yè)生態(tài)化、生態(tài)產(chǎn)業(yè)化”的綠色發(fā)展模式。

2.6 煤礦智能化對煤炭產(chǎn)業(yè)安全的革命性意義

煤礦智能化是煤礦綜合機(jī)械化發(fā)展的新階段，是煤炭生產(chǎn)力和生產(chǎn)方式革命的新方向，對于推動煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。煤礦智能化是將5G、A(人工智能AI)、B(區(qū)塊鏈Blockchain)、C(云計(jì)算Cloud Computing)、D(大數(shù)據(jù)Big Data)等與現(xiàn)代煤炭開發(fā)利用技術(shù)深度融合，形成全面感知、實(shí)時(shí)互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)、動態(tài)預(yù)測、協(xié)同控制的智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)煤礦安全保障系統(tǒng)智能運(yùn)行，對提高礦井安全生產(chǎn)水平，保障礦井高效開采具有重要作用?；诿旱V智能化建設(shè)形成的煤礦安全智能監(jiān)測、預(yù)測(報(bào))、預(yù)警和控制，是提升煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)防范化解能力和安全監(jiān)管能力的有力抓手，更加有利于實(shí)現(xiàn)煤礦安全危險(xiǎn)監(jiān)測的全過程、全鏈條的態(tài)勢感知分析，以便強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)管控和動態(tài)監(jiān)測預(yù)警分析。

借助礦山物聯(lián)網(wǎng)，采用新型的傳感傳輸技術(shù)、信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)，建立基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的多災(zāi)種融合預(yù)警分析演變指標(biāo)體系，構(gòu)建多災(zāi)種數(shù)據(jù)融合警示指標(biāo)體系和多源信息融合預(yù)警模型，可實(shí)現(xiàn)煤礦災(zāi)害全要素動態(tài)監(jiān)測與采集、數(shù)據(jù)精準(zhǔn)挖掘、分級實(shí)時(shí)預(yù)警、實(shí)時(shí)發(fā)布、即時(shí)響應(yīng)、聯(lián)動控制和科學(xué)救災(zāi)，從而形成煤礦重大災(zāi)害預(yù)警、報(bào)警一體化技術(shù)體系。

對煤礦井下的采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸、通風(fēng)等多個(gè)系統(tǒng)中的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷，可構(gòu)建人-機(jī)-環(huán)-管等多維度的融合型安全監(jiān)控系統(tǒng)，并同時(shí)與調(diào)度系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)和人員定位系統(tǒng)等進(jìn)行聯(lián)動控制。根據(jù)智能化煤礦系統(tǒng)架構(gòu)和邏輯模型建設(shè)，可實(shí)現(xiàn)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)感知預(yù)警、設(shè)備聯(lián)動控制、人員協(xié)調(diào)調(diào)度和行為智能管控一體化的安全監(jiān)管體系，以大幅提升我國煤礦重大災(zāi)害防控技術(shù)水平，有效遏制煤礦重大災(zāi)害的發(fā)生。

3 構(gòu)建自主可控的煤炭產(chǎn)業(yè)安全體系

要構(gòu)建自主可控的煤炭產(chǎn)業(yè)安全體系，需要建設(shè)產(chǎn)業(yè)安全基礎(chǔ)體系、產(chǎn)業(yè)鏈自主技術(shù)與裝備體系和煤炭高效轉(zhuǎn)化利用自主技術(shù)體系，而6S 智能化煤礦建設(shè)對煤炭產(chǎn)業(yè)安全可發(fā)揮有效支撐作用。

3.1 煤炭產(chǎn)業(yè)安全基礎(chǔ)體系

要做到全面徹底、自主可控的煤炭產(chǎn)業(yè)安全，需要建立一套科學(xué)合理的評價(jià)體系，煤炭產(chǎn)業(yè)安全基礎(chǔ)體系的構(gòu)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(gòu)建現(xiàn)代能源體系，建設(shè)能源強(qiáng)國，可全力保障國家能源安全，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，支撐經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展。因此要全面、均衡考量各個(gè)安全要素對煤炭產(chǎn)業(yè)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(fā)揮煤炭兜底保障作用，形成煤炭產(chǎn)業(yè)的科學(xué)發(fā)展。

煤炭產(chǎn)業(yè)安全基礎(chǔ)體系應(yīng)緊密圍繞“一個(gè)目標(biāo)”，著力構(gòu)建“六大體系”。“一個(gè)目標(biāo)”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(fù)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(tǒng)籌發(fā)展與安全，堅(jiān)持從國情實(shí)際出發(fā)推進(jìn)煤炭清潔高效利用，切實(shí)發(fā)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(fā)揮煤炭兜底保障作用、提高能源自給率的堅(jiān)實(shí)保障。

圍繞煤炭產(chǎn)業(yè)安全的“一個(gè)目標(biāo)”，需要大力構(gòu)建“六大體系”，即化石能源勘探保障體系、產(chǎn)業(yè)鏈自主技術(shù)與裝備體系、煤炭轉(zhuǎn)化利用自主技術(shù)體系、煤礦智能化技術(shù)體系、柔性供給體系和“一個(gè)合作”體系。通過六大體系的構(gòu)建，提高我國在煤炭勘探、煤炭開采、轉(zhuǎn)化利用、先進(jìn)技術(shù)、供給保障等方面的自主可控，并建立多元供應(yīng)體系。同時(shí)，積極響應(yīng)國家戰(zhàn)略，面向全球布局，以更加開放的姿態(tài)提升我國煤炭產(chǎn)業(yè)安全體系構(gòu)建的國際化水平，全方位建立自主可控的煤炭產(chǎn)業(yè)安全體系。

3.2 產(chǎn)業(yè)鏈自主技術(shù)與裝備體系

煤炭產(chǎn)業(yè)安全高效發(fā)展離不開煤礦自主技術(shù)與裝備體系的快速迭代進(jìn)步。自“十三五”以來，煤炭行業(yè)的地質(zhì)勘探、礦井建設(shè)、巷道掘進(jìn)、綜采、主要運(yùn)輸及輔助運(yùn)輸?shù)燃夹g(shù)與裝備實(shí)現(xiàn)了重大革新，保障了煤炭資源的安全高效開采。

3.2.1 地質(zhì)勘探技術(shù)裝備

煤炭地質(zhì)勘查理論體系不斷完善，形成了具有中國特色的煤礦地質(zhì)學(xué)新理論與綜合勘查技術(shù)體系、礦井復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造與災(zāi)害源探測體系、礦井災(zāi)害源超深探測地質(zhì)雷達(dá)裝備及技術(shù)方法、采煤工作面涌水量多階動力學(xué)動態(tài)預(yù)測技術(shù)等代表性理論與技術(shù)成果。

3.2.2 礦井建設(shè)裝備

我國在煤礦建設(shè)方面已形成以綜合機(jī)械化開采為核心、集中生產(chǎn)和合理開拓為關(guān)鍵、先進(jìn)技術(shù)裝備為保障的現(xiàn)代化礦井設(shè)計(jì)理念，建立了以凍結(jié)、鉆井、注漿為主的建井理論與技術(shù)體系。

同時(shí)，發(fā)展了深井控制凍結(jié)理論、地層注漿改性理論，研發(fā)了“一擴(kuò)成井”鉆井技術(shù)，反井鉆井技術(shù)，深井凍結(jié)、斜井凍結(jié)、“鉆注平行作業(yè)”鑿井技術(shù)，超大直徑深立井建井技術(shù)。凍結(jié)法鑿井技術(shù)穿過沖積層厚度726.42 m，鉆井法最大鉆鑿成井深度達(dá)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(gòu)施工裝備在神東礦區(qū)補(bǔ)連塔煤礦成功投用，創(chuàng)最高月進(jìn)尺639 m掘進(jìn)紀(jì)錄，開創(chuàng)了煤礦建井施工新模式。

3.2.3 巷道掘進(jìn)及支護(hù)裝備

在巷道掘進(jìn)方面，快速高效掘進(jìn)及巷道支護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)取得歷史性突破。研發(fā)了井巷掘進(jìn)爆破新技術(shù)和液壓鑿巖控制的鉆裝錨一體機(jī)，引入了成熟的山嶺隧道、城市地鐵全斷面掘進(jìn)機(jī)施工技術(shù)和裝備，降低了勞動強(qiáng)度、提高了煤礦深井巖巷掘進(jìn)效率；研發(fā)了煤礦深井巷道全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)、支護(hù)、排矸、輔助運(yùn)輸同步作業(yè)；研發(fā)了國內(nèi)首臺煤礦大直徑、大埋深、長距離煤礦巖巷全斷面盾構(gòu)機(jī)，形成了掘錨一體機(jī)、錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)和柔性連續(xù)系統(tǒng)為主體的智能快速掘進(jìn)成套裝備。

在巷道支護(hù)方面，研發(fā)了首臺用于測試井下錨桿支護(hù)系統(tǒng)復(fù)雜受力狀態(tài)的綜合試驗(yàn)平臺，攻克了高強(qiáng)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(yù)應(yīng)力支護(hù)成套技術(shù)體系。

3.2.4 綜采技術(shù)裝備

研發(fā)了能夠適應(yīng)多煤層開采的大功率采煤機(jī)和高強(qiáng)度厚煤層搖臂，形成了多個(gè)高承載能力行走系統(tǒng)，開發(fā)了工況自適應(yīng)智能截割技術(shù)；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(jī)；形成了適應(yīng)0.65～10 m煤層智能綜采成套技術(shù)裝備制造能力。

3.2.5 主要運(yùn)輸及輔助運(yùn)輸技術(shù)裝備

研制了6 000 m超長運(yùn)距低阻智能機(jī)頭集中驅(qū)動礦用帶式輸送機(jī)，突破了長距離大運(yùn)力帶式輸送系統(tǒng)永磁電機(jī)直驅(qū)、分布式張力調(diào)節(jié)、空間轉(zhuǎn)彎等本體關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了長距離大運(yùn)力帶式輸送系統(tǒng)控制與監(jiān)測技術(shù)，發(fā)明了長距離大運(yùn)力帶式輸送系統(tǒng)安全保障技術(shù)；研發(fā)了礦山超大功率提升機(jī)全系列變頻智能控制技術(shù)與裝備，攻克了重載平穩(wěn)啟動、寬范圍精確調(diào)速、高精度定位、整流器無網(wǎng)側(cè)電動勢傳感器電網(wǎng)優(yōu)化接入、低開關(guān)頻率整流器柔性啟動、超大功率三電平高功率密度變頻調(diào)速等核心技術(shù)。

在輔助運(yùn)輸裝備研發(fā)方面，研發(fā)了隔爆型永磁交流變頻同步電機(jī)系統(tǒng)、隔爆型鋰離子蓄電池電源、整車智能主動安全防護(hù)和礦用防爆車輛整車控制系統(tǒng)，形成了礦用防爆鋰電池?zé)o軌膠輪車系列產(chǎn)品；開發(fā)了新型摩擦輪與齒輪混合驅(qū)動電噴柴油單軌吊、礦用大功率防爆蓄電池、柴油機(jī)混合驅(qū)動單軌吊；研發(fā)了無人駕駛礦用自卸卡車，實(shí)現(xiàn)了裝運(yùn)排一體化運(yùn)行作業(yè)。

3.3 煤炭高效轉(zhuǎn)化利用自主技術(shù)體系

煤炭清潔高效利用技術(shù)是指煤炭利用過程中提高利用效率、減少污染物排放技術(shù)的總稱，主要包括選煤、煤炭清潔燃燒與發(fā)電、現(xiàn)代煤化工與污染治理等技術(shù)。煤炭清潔高效利用可以獲得清潔的煤炭產(chǎn)品、高品質(zhì)油品、清潔燃?xì)夂突て罚蔀槊禾慨a(chǎn)業(yè)安全提供經(jīng)濟(jì)可行、供應(yīng)可靠的安全保障。

3.3.1 煤炭潔凈物理加工技術(shù)

煤炭潔凈物理加工技術(shù)包括選煤、動力配煤、水煤漿和型煤等技術(shù)。近年來，這些技術(shù)快速發(fā)展，煤炭質(zhì)量穩(wěn)定提升，商品煤品種實(shí)現(xiàn)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(yù)計(jì)2025年將達(dá)80%。我國選煤工藝技術(shù)已達(dá)國際先進(jìn)水平，千萬噸級重介選煤技術(shù)、大型井下選煤排矸技術(shù)和干法選煤技術(shù)已成功推廣應(yīng)用；同時(shí)主要選煤技術(shù)裝備均已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，浮選機(jī)、振篩機(jī)等選煤技術(shù)裝備正大量向新興煤炭生產(chǎn)國家出口[5]。動力配煤技術(shù)在電廠全面推廣使用，保障了電力用煤的質(zhì)量穩(wěn)定。水煤漿技術(shù)由燃料漿向氣化原料漿轉(zhuǎn)型，開發(fā)出粒度級配、污泥制漿、高濃有機(jī)廢水制漿等技術(shù)，水煤漿氣化在大型煤化工項(xiàng)目上得到推廣應(yīng)用。型煤技術(shù)已非常成熟，近幾年清潔燃燒型煤技術(shù)及其爐具在局部地區(qū)得到很好應(yīng)用。

3.3.2 高效潔凈燃煤和發(fā)電技術(shù)

我國已建成國際上規(guī)模最大的清潔高效煤電系統(tǒng)，煤電機(jī)組效率已達(dá)世界先進(jìn)水平，燃煤工業(yè)鍋爐常規(guī)污染物超低排放，煤電碳排放強(qiáng)度低于日本、德國等發(fā)達(dá)國家[6]。我國是高效600 ℃超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組投運(yùn)最多的國家，“700 ℃”計(jì)劃正在穩(wěn)步進(jìn)行[7]?！半p碳”背景下電力調(diào)峰逐漸常態(tài)化，超超臨界發(fā)電技術(shù)和循環(huán)流化床(CFB)燃燒技術(shù)可平抑大比例新能源發(fā)電并網(wǎng)帶來的波動，保障電網(wǎng)系統(tǒng)安全[8]。而開發(fā)出的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)、燃料電池發(fā)電(IGFC)系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)等先進(jìn)燃煤發(fā)電技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)我國能源多元化、清潔化和低碳化需求。

3.3.3 現(xiàn)代煤化工技術(shù)

現(xiàn)代煤化工技術(shù)發(fā)展對補(bǔ)充石油資源及石化產(chǎn)品供應(yīng)不足、推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用，現(xiàn)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(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)，現(xiàn)代煤化工關(guān)鍵技術(shù)裝備基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，并且總體達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

我國已建成投產(chǎn)全球首套100萬t/a煤炭直接液化制油工廠，全球最大規(guī)模400萬t/a煤間接液化制油工廠，23個(gè)煤(甲醇)制烯烴工廠，4個(gè)煤制天然氣示范項(xiàng)目；2021年，煤制油、煤(甲醇)制烯烴、煤制氣、煤(合成氣)制乙二醇產(chǎn)能分別達(dá)931萬t/a、1 672萬t/a、61.25億m3/a、675萬t/a[9]。同時(shí)，煤制天然氣催化劑首次完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化；煤制烯烴(DMTO-Ⅲ)技術(shù)繼續(xù)引領(lǐng)行業(yè)進(jìn)步；新一代煤制乙二醇技術(shù)和催化劑大幅降低了生產(chǎn)成本[10]；多級高效聚甲醛技術(shù)裝備等煤基新材料研發(fā)取得突破。煤化工產(chǎn)業(yè)正在向高端化、多元化、低碳化方向發(fā)展。

今后，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)應(yīng)積極布局和開發(fā)大型高壓流化床氣化技術(shù)，突破低階煤利用普遍存在的能效和環(huán)保難題，開發(fā)與新能源制氫耦合技術(shù)、煤炭/合成氣直接轉(zhuǎn)化制燃料與化學(xué)品技術(shù)等，將綠色理念貫穿于整個(gè)生產(chǎn)過程，降低能耗和水耗，減少污染物和碳排放，降低生產(chǎn)成本。

3.3.4 污染物治理技術(shù)

煤炭生產(chǎn)加工與轉(zhuǎn)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(shù)的廣泛應(yīng)用，使煙氣常規(guī)污染物排放低于國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到天然氣發(fā)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(lǐng)域，已突破煤化工高濃難降解有機(jī)污廢水處理技術(shù)難題，其廢水已基本實(shí)現(xiàn)循環(huán)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(tài)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(chǎn)業(yè)安全

在“雙碳”目標(biāo)下，我國能源結(jié)構(gòu)在化石能源主體基礎(chǔ)上加快向多能融合發(fā)展，煤礦生產(chǎn)方式亟需向智能、綠色、安全、高效方向轉(zhuǎn)變，6S智能化煤礦是保障煤炭產(chǎn)業(yè)安全的重要支撐。6S智能化煤礦內(nèi)涵如圖3所示。

圖3 6S智能化煤礦內(nèi)涵

6S智能化煤礦以安全(Safety)與可靠(Security)為基礎(chǔ)，通過專業(yè)化服務(wù)(Service)構(gòu)建煤礦智慧生態(tài)(Smartness)，從而建設(shè)以煤礦智能化為支撐的柔性煤炭開發(fā)供給體系(Sensitivity)，最終保障煤炭可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展(Sustainability)。6S智能化煤礦是以資源與環(huán)境和諧可持續(xù)開發(fā)為理念，以智能開發(fā)技術(shù)與裝備為保障，以生態(tài)環(huán)境保護(hù)為硬約束，運(yùn)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代管理理念，實(shí)現(xiàn)煤炭資源安全、智能、綠色開發(fā)，構(gòu)建和諧有序、協(xié)調(diào)一致、智能高效、綠色可持續(xù)的煤炭資源開發(fā)模式。

4 結(jié)論

(1)煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨“去煤化”戰(zhàn)略誤導(dǎo)、需求端不確定性、綠色智能開采技術(shù)瓶頸以及長期政策不穩(wěn)定等挑戰(zhàn)，亟需構(gòu)建和完善煤炭產(chǎn)業(yè)安全體系。

(2)煤炭產(chǎn)業(yè)安全體系的內(nèi)涵主要包括煤炭資源地質(zhì)安全、煤炭生產(chǎn)安全、煤炭供給安全和煤礦生態(tài)環(huán)境安全。

(3)夯實(shí)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(yīng)不斷增強(qiáng)能源系統(tǒng)自主供給能力和平穩(wěn)運(yùn)行能力。應(yīng)加快建立以新一代信息技術(shù)與能源技術(shù)結(jié)合為基礎(chǔ)的新型煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，大力提升能源自主創(chuàng)新能力，打造能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化、傳輸和消費(fèi)全生命周期的清潔低碳鏈條，進(jìn)一步促進(jìn)煤炭清潔高效利用。