筑牢煤炭产业安全 奠定能源安全基石

王国法，李世军，张金虎，庞义辉，陈佩佩，陈贵锋，杜毅博

(1. 中煤科工开采研究院有限公司，北京市朝阳区，100013；2. 煤炭科学研究总院开采研究分院，北京市朝阳区，100013；3. 煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院，北京市朝阳区，100013)

0 引言

能源安全是国家安全与稳定发展的基石，鉴于我国相对富煤、贫油、少气的能源结构，煤炭长期以来一直是我国能源安全的压舱石与稳定器。据不完全统计，2021年我国能源消费总量约为52.4亿t 标准煤，其中煤炭消费占比约为56.0%，石油消费占比约为18.7%，天然气、水电、核电等消费占比约为25.3%。我国石油、天然气对外依存度常年居高不下，2020年我国原油对外依存度高达73.5%，天然气对外依存度高达42.0%，近几年虽然煤炭在能源消费中的占比略有下降，但煤炭产量及消费量仍在增加。近年来我国能源消费总量及煤炭和石油的产量情况如图1所示。

图1 近年来我国能源消费总量及煤炭、石油产量

同时，在未来相当长的一段时期煤炭仍将是我国的主体能源。一方面，燃煤发电用煤占我国煤炭消费量的50%以上，如果燃煤发电不仅实现了常规污染物的超低排放还进行了二氧化碳捕集利用，那么煤炭将继续成为最经济、最安全的清洁能源。目前，我国接近90%的燃煤发电机组实现了常规污染物的超低排放[1]，能效已大幅度提高，部分燃煤机组的煤耗达到世界领先水平。另一方面，煤炭高效化学转化可生产出附加值高、市场用量大、未来前景广阔的化工产品和高性能材料，发展潜力巨大。传统煤化工大型合成氨产业中的传统煤气化技术逐步升级换代为先进的煤气化技术；现代煤化工升级示范项目也在逐步实现烟气超低排放、污废水“近零”排放和VOCs治理，煤焦化、大中型工业锅炉、工业窑炉正全面进行常规污染物超低排放改造。

然而在“双碳”目标背景下，近几年“去煤化”的舆论甚嚣尘上，社会上出现了不切实际的弃煤、去煤电声音。同时，2021年至今，煤炭供给出现多年不遇的紧缺。煤炭是工业的粮食，煤炭产业体系的安全是关系国计民生的大事。为此，认真审视煤炭在能源安全保障中的作用，构建煤炭产业安全体系非常必要。

1 煤炭产业安全面临的挑战

1.1 “去煤化”舆论误导易引发相关风险

一段时间以来，一种片面解读“双碳”目标、激进反化石能源和“去煤化”的论调导致一定程度的舆论误导。简单的“去煤化”背离了支撑经济社会发展的主线，盲目“去煤化”可能引发能源电力供应安全、相关资产搁浅、宏观经济冲击、金融风险以及社会风险等系列问题，需要高度警惕。燃煤发电在我国电力供应结构中仍是当前最主要的电力来源。由于可再生能源电力间歇性与波动性的特点，难以保障稳定的电力供应。可再生能源电力占比的持续提升加大了电网应对用电高峰的压力；水电丰余枯缺，季节性枯水期出力不足；风电、光伏发电受气候条件影响，出力不稳定，波动幅度较大，也无法有效应对短期电力尖峰负荷。伴随可再生能源规模不断扩大，可再生能源发电在电力系统中的占比将进一步提升；一旦极端天气或气象灾害等偶发因素影响能源稳定供应，会急速推高能源需求，加剧能源供需矛盾。同时，一旦“风电、光电”、水电和外来电均无法提供有效出力时，燃煤发电将成为满足区域电力需求的主要保障。因此，从国内经验看，“减煤”速度过快、力度过大，煤炭对能源体系安全运转的托底保供作用将会被削弱，极易引发能源安全风险。

另一方面，煤基能源产业发展具有投资大、周期长、惯性强的特点，“去煤化”会导致大量煤电资产的快速沉淀与浪费。我国煤电基础设施存量普遍较高，2020年我国地方发改委一共核准通过46.1 GW煤电装机容量，较2019年增长231.6%，燃煤发电目前已占我国发电总量的63.2%，占全球燃煤发电量的52.2%[2]；同时，现有大多数燃煤电厂的运行时间不到15 a，短期内快速转型风险巨大。未来如何统筹安排、充分利用已建煤基能源资产，避免全社会承担过重的能源转型成本，攸关能源产业的转型升级和能源经济的持续发展。

1.2 煤炭后续资源保障不足

我国煤炭资源总量大，占世界储量13.3%，居世界第4位，但我国人均煤炭储量约462 t，仅为世界平均水平的一半。我国煤炭资源表现为“西多、东少”的总体分布特征，西部煤炭资源量占全国煤炭资源总量的70%以上，东部1 000 m以浅煤炭资源趋于枯竭。作为世界上最大的煤炭生产国、消费国和进口国，我国一直存在煤炭生产与煤炭消费区域不匹配、煤炭资源与水资源逆向分布、生态环境严重制约煤炭资源开发等问题。我国可供露天开采的煤炭资源量少，90%以上的煤炭生产采用井工开采，并且开采条件较为复杂；同时煤炭资源勘查程度低，截至2020年底，我国煤炭资源查明储量1.73万亿t，可供建矿开采的煤炭储量仅为1 623亿t，按照40亿t/a开发规模，考虑到回采率等因素影响，预测仅能维持20～30年。加快煤炭资源的精细勘探已成为煤炭可持续高效开发的战略任务。

1.3 煤矿智能化关键技术与装备仍需突破

随着全国范围内煤矿智能化建设的推进，煤矿生产各环节将逐步实现远程控制、互联互通；日常生产将主要依靠智能操控中心、智能技术支持中心和智能运维队伍协作完成；从而实现煤矿生产由高安全风险向高安全效益转变，由劳动密集向技术密集转变，由传统开采向智能化开采转变，由低效益经营向高质量发展转变。虽然目前在地质条件较好的陕蒙矿区，煤炭智能开采取得很好效果，但由于煤炭开采条件的多样性和复杂性，使得智能化无人开采依然存在如下7个领域的核心技术短板：井下精确定位与导航技术；井下复杂条件下信息感知及传输技术；多维信息融合下的大数据分析技术；复杂煤层自主截割决策与控制技术；井下大规模装备群协同控制技术；煤矿机器人技术；矿山采掘装备关键元部件进口替代；井下装备故障监测及预警。煤矿智能化的高科技需求与现有技术与装备保障能力不足依然是突出矛盾。

1.4 煤炭需求端长期存在不确定性

近年来，受到地缘政治冲突、新冠疫情、突发恶劣天气等影响，我国煤炭需求表现出极大的不确定性，主要表现在以下几个方面。

1.4.1 危急时刻需要煤炭保障国家能源安全

当前国际形势纷繁复杂，正处于百年未有之大变局，保障国家能源安全已成为各国经济发展的重中之重。在我国储能技术短期内难以实现有效突破的当前，风能、光能、水能等可再生能源的供应受季节及气候波动影响较大。基于我国贫油少气的能源禀赋，以及煤制油气、煤制烯烃等技术的日益成熟，在地缘政治冲突或爆发局部战争的情况下，煤炭不仅可以在短时间内弥补我国油气供给的不足，还可在可再生能源发展中充分发挥稳定器作用。

1.4.2 受资源区域布局因素影响煤炭均衡调配困难

目前我国中东部矿区浅部优质煤炭资源逐渐枯竭，煤炭开采重心向西部偏移，但中东部地区社会经济比较发达，能源需求量较大，每年都需要从西部矿区调入大量煤炭；西部矿区虽然煤炭储量丰富，但社会经济发展相对落后。因此区域生产-消费的不均衡给我国煤炭调配带来极大困难，极易导致区域煤炭供需紧张。

截至2021年6月，我国西部地区煤矿总数2 316座，产能23.37亿t/a，煤矿占全国55.1%，产能占全国54.3%。东部地区煤炭产量占比由1978年的42.3%下降到2020年的6.9%；西部地区煤炭产量占比由1978年的21.2%增长到2020年的59.7%。2020年晋陕蒙三省(区)原煤产量27.9亿t，占全国煤炭产量的71.5%，调出煤炭17.3亿t左右。随着煤炭生产继续向西部资源富集地区集中，煤炭供需区域性矛盾将进一步加剧。

1.4.3 季节性能源需求差异导致煤炭需求的时段性紧张

(1)季节性波动。2017-2020年全国商品煤月度消费量在每年12月出现峰值3.8亿t(平均值)；每年2月出现谷值2.9亿t(平均值)。近年来，煤炭消费峰谷差值呈逐渐加大趋势(2017年0.58亿t；2018年0.64亿t；2019年0.7亿t；2020年1.35亿t)。2017-2020年全国商品煤月度消费量如图2所示。

图2 2017-2020年全国商品煤月度消费量

(2)极端气候变化。近年来由于极端天气增加，煤炭供需出现区域性、时段性紧张，导致拉闸限电、煤价暴涨等一系列不良现象。如2021年9月，拉闸限电已波及黑龙江、吉林、辽宁、广东、江苏等10余个省份，而煤价也涨至历史高点。

(3)可再生能源发电需要煤电调峰支撑。2020年风电、光伏发电装机5.3亿kW；2030年风电、光伏发电装机计划12.0亿kW。随着新能源加速发展和用电结构调整，电力系统对调峰容量的需求不断提高，对煤电调峰能力的要求也越来越高，相应地对电煤供给弹性的要求也随之提高。

1.5 煤矿从业员工年龄偏大 ，缺乏政策稳定支持

煤炭行业属于艰苦行业，现在还有些煤矿工人长期在黑暗潮湿、充满噪音粉尘的井下工作，工作条件较差、待遇较低，导致目前井下一线招工难，人才流失比较严重。同时员工老龄化趋势也很严重，后备劳动力不足，2003年之后，我国采矿业40岁以下从业人员的比例一直较低。当前煤炭从业人员中以中专生为主，近一半为中专及以下学历，高级技术人员短缺。低学历的人员结构越来越不适应智能化矿井建设的需求。

稳定的政策支持是煤炭产业可持续发展的关键制度保障。现阶段，一方面在“双碳”背景下，煤矿缺乏长期支持性政策，煤矿的新建、增产及相关基础设施建设等领域受层层审批限制，导致投资者信心不足和决心不够；另一方面，在国际化石能源价格高企、国内新能源未能站稳脚跟的情况下，短时间内又出台了一系列煤矿稳供保供政策。这种摇摆性政策难以支撑煤炭产业的可持续发展，并会影响煤炭产业发展的后劲。同时，在政策实施过程中也难免出现矫枉过正的现象。

2 煤炭产业安全内涵

2.1 煤炭产业安全定义及其重要作用

党的十八大以来，面对错综复杂的国际国内形势，以习近平同志为核心的党中央明确提出要深入推动能源革命，遵循“四个革命、一个合作”的能源安全新战略和“创新、协调、绿色、开放、共享”新发展理念，深刻认识以煤为主的基本国情，促进煤炭清洁高效利用，实现多能耦合高质量发展和煤炭兜底保障的能源安全。

我国能源高质量发展是指以满足人民美好生活对高品质能源的需求为根本目标，筑牢以化石能源为基础的能源安全保障能力，增强能源系统平稳运行能力，满足应急、突发情况下的能源波动需求；以能源消费结构转型为牵引，构建清洁低碳的能源生产和消费体系，提高高品质清洁能源供应比例，全面提升终端用能电气化率；实施关键核心技术攻关工程，着力突破“卡脖子”技术瓶颈，实现能源自立自强；加大重点领域体制机制改革力度，建设全国统一的能源大市场；共建绿色“一带一路”，积极参与全球能源治理和交流合作。

煤炭产业安全是指在开放的经济体系中保持自主可控的产业地位和产业竞争优势，能够保持全面、稳定、协调和可持续发展，能够保持生产过程中的安全性，从而保证供给安全。煤炭产业安全是国家能源安全和经济安全的重要组成部分。煤炭产业安全要素主要体现在资源地质安全和生产安全、供给安全和生态安全等主要方面。产业发展是产业安全的第一要素，不发展就没有安全可言，但发展一定是高质量发展。

2.2 煤炭资源与地质安全

煤炭资源是煤炭产业存在的基础，拥有充足煤炭资源量是煤炭产业发展的必要条件，同时，资源赋存的地质条件也决定了能否进行安全开采和所能采取的开采方式，并在很大程度上决定资源开采的成本。要实现煤炭产业的安全和可持续发展，必须以充足的煤炭资源保障为基础。通过先进综合勘探技术，优选出适合当前技术水平的绿色煤炭资源，查明矿井地质条件并建立高精度、高分辨率的地质模型，对保障煤炭资源地质安全具有重要作用；同时可提升开采效率，保证开采过程的安全性。

2.3 煤炭生产安全

煤矿安全风险的防范与监管贯穿煤矿生产经营活动的全过程，需要实时、动态、持续获取处理各环节的大量感知数据，从而保障煤炭生产安全。由于煤炭行业早期采煤方法粗放、监管体系缺失和技术装备落后，一定时期内发生了一些影响性较大的安全事故，加之业内和一些新闻媒体在介绍煤炭工业时往往以高危、事故频发和“傻大黑粗”等语言或文字进行宣传，造成社会大众对煤炭行业形成了固有偏见和对煤炭的“污名化”认知。例如，“百万吨死亡率”这样一个具有黑标签性质的生产安全指标，长期被应用于煤矿。而煤炭是我国能源发展压舱石，煤炭对能源安全发挥的重要兜底保障供给的作用等正面贡献却宣传甚少；从而造成煤炭工业贡献与认可度的不匹配，对行业发展及吸引高端人才产生了较大的不利影响。

通过几十年来煤炭开采等生产技术及其装备的不断进步和管理理念的不断创新发展，我国煤矿安全实现了由高事故、高死亡、高增长向低事故、低死亡、负增长的历史性转变[3]，煤矿安全生产取得了历史性巨大进步，并领先一些非煤工业领域。随着我国煤矿智能化建设的全面展开，根据中国煤炭工业协会发布《2020煤炭行业发展年度报告》，预计到“十四五”末全国煤矿安全生产形势将根本好转，达到世界领先水平[4]。

但应该清醒地认识到，煤炭开发是与未知的自然环境作斗争，煤炭生产安全受到人、机、环、管等单方面及交叉耦合影响，并不是“本质安全”的。煤炭生产安全的核心是让煤矿职工有更多幸福获得，建立以人为本的安全生产观和实施以人为本的安全管理，是煤炭企业落实新发展理念的核心要求。通过落实和宣传以人为本的煤炭生产安全观，让社会大众摆脱对煤炭行业高危、事故频发的刻板印象，吸引更多的青年才俊及跨行业人才投身煤炭事业为煤炭产业安全发展赋能，是实现煤炭生产安全的重要抓手。

通过确立以人为本的安全观可以提高煤炭从业人员的整体素质和业务水平。依靠先进的智能化技术和管理体系，可对井下安全生产环境中所存在的瓦斯、冲击矿压、矿井水害、火灾隐患、粉尘危害等进行动态实时监控；结合精确位置服务和广播、通信联络等多个业务需求，可对煤矿井下的采、掘、运、通等多种环节的机电设备及其工作状态进行实时监控；这样就可实现煤矿安全要素的全方位感知、多信息融合、智能化决策，构建起人-机-环-管等多维度融合型的安全监控系统。而煤炭开采这一生产过程中风险较高的环节，将被覆盖在全方位的监测、分析与防控系统下，无限接近“本质安全”。

2.4 煤炭供给安全

立足以煤为主的基本国情，在我国“十四五”及中长期经济社会发展中，能源发展必须落实总体国家安全观，坚持“先立后破”、通盘谋划，建立以保障安全为前提的现代能源体系，协同推进低碳转型与供给保障，着力筑牢国家能源安全屏障。因此，要充分发挥煤炭的主体能源作用，做好煤炭稳产稳供，发挥煤炭作为我国能源安全压舱石的兜底保障作用，将能源饭碗牢牢端在自己手中。

煤炭供给安全可靠需要遵循煤炭利用向清洁低碳转型、煤炭技术实现创新突破、煤炭体制机制进一步释放活力的基本原则，同时要加快煤矿智能化建设，推进建立以信息技术为支撑的柔性煤炭供给体系，突破关键核心技术，大力提升能源自主创新能力。要以新技术支撑现代能源治理体系建设和高质量参与全球能源治理与合作，以“一带一路”能源合作为重点，“引进来”与“走出去”同步发力，构建以煤为基础的多能统筹能源体系，全方位保障我国煤炭供给安全。

2.5 煤炭生态安全

生态安全指人类在生产、生活和健康等方面不受生态破坏与环境污染等影响的保障程度,包括饮用水安全与食品安全,以及空气质量与绿色环境等基本要素对人类生存与发展的安全保障程度。煤炭开发过程中对矿区的土地、植被和水资源系统产生的破坏和污染，不仅危害生态环境和人民健康，也制约了煤炭产业可持续发展。当前生态环境已成为关系民生的重大社会问题，维护好生态安全意义深远。为了保障煤炭生态安全，必须持续提高矿产资源开发保护水平，采取绿色开采、土地复垦、生态修复等技术工程方法，建设生态矿山；加强废弃矿井资源利用，提升矿山生态修复水平，构建矿区“山水林田湖草沙”一体化的生态系统，推动形成矿区“产业生态化、生态产业化”的绿色发展模式。

2.6 煤矿智能化对煤炭产业安全的革命性意义

煤矿智能化是煤矿综合机械化发展的新阶段，是煤炭生产力和生产方式革命的新方向，对于推动煤炭工业高质量发展具有重要意义。煤矿智能化是将5G、A(人工智能AI)、B(区块链Blockchain)、C(云计算Cloud Computing)、D(大数据Big Data)等与现代煤炭开发利用技术深度融合，形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统，实现煤矿安全保障系统智能运行，对提高矿井安全生产水平，保障矿井高效开采具有重要作用。基于煤矿智能化建设形成的煤矿安全智能监测、预测(报)、预警和控制，是提升煤矿安全风险防范化解能力和安全监管能力的有力抓手，更加有利于实现煤矿安全危险监测的全过程、全链条的态势感知分析，以便强化风险管控和动态监测预警分析。

借助矿山物联网，采用新型的传感传输技术、信息技术、大数据技术、网络技术和人工智能技术，建立基于数据驱动的多灾种融合预警分析演变指标体系，构建多灾种数据融合警示指标体系和多源信息融合预警模型，可实现煤矿灾害全要素动态监测与采集、数据精准挖掘、分级实时预警、实时发布、即时响应、联动控制和科学救灾，从而形成煤矿重大灾害预警、报警一体化技术体系。

对煤矿井下的采煤、掘进、运输、通风等多个系统中的机电设备进行状态监测与故障诊断，可构建人-机-环-管等多维度的融合型安全监控系统，并同时与调度系统、广播系统和人员定位系统等进行联动控制。根据智能化煤矿系统架构和逻辑模型建设，可实现环境风险感知预警、设备联动控制、人员协调调度和行为智能管控一体化的安全监管体系，以大幅提升我国煤矿重大灾害防控技术水平，有效遏制煤矿重大灾害的发生。

3 构建自主可控的煤炭产业安全体系

要构建自主可控的煤炭产业安全体系，需要建设产业安全基础体系、产业链自主技术与装备体系和煤炭高效转化利用自主技术体系，而6S 智能化煤矿建设对煤炭产业安全可发挥有效支撑作用。

3.1 煤炭产业安全基础体系

要做到全面彻底、自主可控的煤炭产业安全，需要建立一套科学合理的评价体系，煤炭产业安全基础体系的构建，需综合考虑煤炭在我国能源供给体系中的地位和作用，这是我国能源安全的重要组成部分。

加快构建现代能源体系，建设能源强国，可全力保障国家能源安全，助力实现碳达峰碳中和目标，支撑经济社会高质量发展。因此要全面、均衡考量各个安全要素对煤炭产业安全的影响，通过煤炭安全保障我国能源安全，在能源安全总框架下发挥煤炭兜底保障作用，形成煤炭产业的科学发展。

煤炭产业安全基础体系应紧密围绕“一个目标”，着力构建“六大体系”。“一个目标”即以煤炭清洁高效利用兜底保障能源供给，提高能源自给率。面对复杂多变的国际形势，特别是俄乌冲突带来的能源供给紧张，统筹发展与安全，坚持从国情实际出发推进煤炭清洁高效利用，切实发挥煤炭的兜底保障作用，确保国家能源电力安全保供，是做好煤炭这篇文章、发挥煤炭兜底保障作用、提高能源自给率的坚实保障。

围绕煤炭产业安全的“一个目标”，需要大力构建“六大体系”，即化石能源勘探保障体系、产业链自主技术与装备体系、煤炭转化利用自主技术体系、煤矿智能化技术体系、柔性供给体系和“一个合作”体系。通过六大体系的构建，提高我国在煤炭勘探、煤炭开采、转化利用、先进技术、供给保障等方面的自主可控，并建立多元供应体系。同时，积极响应国家战略，面向全球布局，以更加开放的姿态提升我国煤炭产业安全体系构建的国际化水平，全方位建立自主可控的煤炭产业安全体系。

3.2 产业链自主技术与装备体系

煤炭产业安全高效发展离不开煤矿自主技术与装备体系的快速迭代进步。自“十三五”以来，煤炭行业的地质勘探、矿井建设、巷道掘进、综采、主要运输及辅助运输等技术与装备实现了重大革新，保障了煤炭资源的安全高效开采。

3.2.1 地质勘探技术装备

煤炭地质勘查理论体系不断完善，形成了具有中国特色的煤矿地质学新理论与综合勘查技术体系、矿井复杂地质构造与灾害源探测体系、矿井灾害源超深探测地质雷达装备及技术方法、采煤工作面涌水量多阶动力学动态预测技术等代表性理论与技术成果。

3.2.2 矿井建设装备

我国在煤矿建设方面已形成以综合机械化开采为核心、集中生产和合理开拓为关键、先进技术装备为保障的现代化矿井设计理念，建立了以冻结、钻井、注浆为主的建井理论与技术体系。

同时，发展了深井控制冻结理论、地层注浆改性理论，研发了“一扩成井”钻井技术，反井钻井技术，深井冻结、斜井冻结、“钻注平行作业”凿井技术，超大直径深立井建井技术。冻结法凿井技术穿过冲积层厚度726.42 m，钻井法最大钻凿成井深度达660 m，最大钻井直径10.3 m，研制出超大直径深立凿井大型成套装备。世界首套煤矿斜井盾构施工装备在神东矿区补连塔煤矿成功投用，创最高月进尺639 m掘进纪录，开创了煤矿建井施工新模式。

3.2.3 巷道掘进及支护装备

在巷道掘进方面，快速高效掘进及巷道支护等关键技术取得历史性突破。研发了井巷掘进爆破新技术和液压凿岩控制的钻装锚一体机，引入了成熟的山岭隧道、城市地铁全断面掘进机施工技术和装备，降低了劳动强度、提高了煤矿深井岩巷掘进效率；研发了煤矿深井巷道全断面硬岩掘进机，实现了掘进、支护、排矸、辅助运输同步作业；研发了国内首台煤矿大直径、大埋深、长距离煤矿岩巷全断面盾构机，形成了掘锚一体机、锚杆转载机和柔性连续系统为主体的智能快速掘进成套装备。

在巷道支护方面，研发了首台用于测试井下锚杆支护系统复杂受力状态的综合试验平台，攻克了高强度锚杆受冲击载荷作用易破断难题，形成了煤矿巷道抗冲击预应力支护成套技术体系。

3.2.4 综采技术装备

研发了能够适应多煤层开采的大功率采煤机和高强度厚煤层摇臂，形成了多个高承载能力行走系统，开发了工况自适应智能截割技术；研制了8～10 m超大采高智能化液压支架和系列智能型刮板输送机；形成了适应0.65～10 m煤层智能综采成套技术装备制造能力。

3.2.5 主要运输及辅助运输技术装备

研制了6 000 m超长运距低阻智能机头集中驱动矿用带式输送机，突破了长距离大运力带式输送系统永磁电机直驱、分布式张力调节、空间转弯等本体关键技术，研发了长距离大运力带式输送系统控制与监测技术，发明了长距离大运力带式输送系统安全保障技术；研发了矿山超大功率提升机全系列变频智能控制技术与装备，攻克了重载平稳启动、宽范围精确调速、高精度定位、整流器无网侧电动势传感器电网优化接入、低开关频率整流器柔性启动、超大功率三电平高功率密度变频调速等核心技术。

在辅助运输装备研发方面，研发了隔爆型永磁交流变频同步电机系统、隔爆型锂离子蓄电池电源、整车智能主动安全防护和矿用防爆车辆整车控制系统，形成了矿用防爆锂电池无轨胶轮车系列产品；开发了新型摩擦轮与齿轮混合驱动电喷柴油单轨吊、矿用大功率防爆蓄电池、柴油机混合驱动单轨吊；研发了无人驾驶矿用自卸卡车，实现了装运排一体化运行作业。

3.3 煤炭高效转化利用自主技术体系

煤炭清洁高效利用技术是指煤炭利用过程中提高利用效率、减少污染物排放技术的总称，主要包括选煤、煤炭清洁燃烧与发电、现代煤化工与污染治理等技术。煤炭清洁高效利用可以获得清洁的煤炭产品、高品质油品、清洁燃气和化工品，可为煤炭产业安全提供经济可行、供应可靠的安全保障。

3.3.1 煤炭洁净物理加工技术

煤炭洁净物理加工技术包括选煤、动力配煤、水煤浆和型煤等技术。近年来，这些技术快速发展，煤炭质量稳定提升，商品煤品种实现了多元化。原煤入选量和入选率大幅提升，2021年我国原煤入选率71.7%，预计2025年将达80%。我国选煤工艺技术已达国际先进水平，千万吨级重介选煤技术、大型井下选煤排矸技术和干法选煤技术已成功推广应用；同时主要选煤技术装备均已实现国产化，浮选机、振筛机等选煤技术装备正大量向新兴煤炭生产国家出口[5]。动力配煤技术在电厂全面推广使用，保障了电力用煤的质量稳定。水煤浆技术由燃料浆向气化原料浆转型，开发出粒度级配、污泥制浆、高浓有机废水制浆等技术，水煤浆气化在大型煤化工项目上得到推广应用。型煤技术已非常成熟，近几年清洁燃烧型煤技术及其炉具在局部地区得到很好应用。

3.3.2 高效洁净燃煤和发电技术

我国已建成国际上规模最大的清洁高效煤电系统，煤电机组效率已达世界先进水平，燃煤工业锅炉常规污染物超低排放，煤电碳排放强度低于日本、德国等发达国家[6]。我国是高效600 ℃超超临界燃煤发电机组投运最多的国家，“700 ℃”计划正在稳步进行[7]。“双碳”背景下电力调峰逐渐常态化，超超临界发电技术和循环流化床(CFB)燃烧技术可平抑大比例新能源发电并网带来的波动，保障电网系统安全[8]。而开发出的整体煤气化联合循环发电(IGCC)、燃料电池发电(IGFC)系统集成优化技术等先进燃煤发电技术，可实现我国能源多元化、清洁化和低碳化需求。

3.3.3 现代煤化工技术

现代煤化工技术发展对补充石油资源及石化产品供应不足、推动产业结构调整和西部地区经济发展具有重要作用，现已形成较为完备的煤直接液化、煤间接液化、煤制甲醇、甲醇制烯烃、合成气制乙二醇等关键技术系统，现代煤化工关键技术装备基本实现国产化，并且总体达到国际领先水平。

我国已建成投产全球首套100万t/a煤炭直接液化制油工厂，全球最大规模400万t/a煤间接液化制油工厂，23个煤(甲醇)制烯烃工厂，4个煤制天然气示范项目；2021年，煤制油、煤(甲醇)制烯烃、煤制气、煤(合成气)制乙二醇产能分别达931万t/a、1 672万t/a、61.25亿m3/a、675万t/a[9]。同时，煤制天然气催化剂首次完全实现国产化；煤制烯烃(DMTO-Ⅲ)技术继续引领行业进步；新一代煤制乙二醇技术和催化剂大幅降低了生产成本[10]；多级高效聚甲醛技术装备等煤基新材料研发取得突破。煤化工产业正在向高端化、多元化、低碳化方向发展。

今后，现代煤化工产业应积极布局和开发大型高压流化床气化技术，突破低阶煤利用普遍存在的能效和环保难题，开发与新能源制氢耦合技术、煤炭/合成气直接转化制燃料与化学品技术等，将绿色理念贯穿于整个生产过程，降低能耗和水耗，减少污染物和碳排放，降低生产成本。

3.3.4 污染物治理技术

煤炭生产加工与转化利用过程中的污染物主要包括煤矸石、粉煤灰、炉渣等固废，煤化工废水，以及NOx、SO2污染气体和VOCs等污染气体等。清洁高效燃煤锅炉以及燃煤电厂烟气脱硫(干法、半干法、湿法)脱销(SCR、SCNR)技术的广泛应用，使烟气常规污染物排放低于国家规定标准，达到天然气发电的水平(烟尘浓度≤10 mg/m3，SO2浓度≤35 mg/m3，NOx浓度≤50 mg/m3)。在煤化工废水处理领域，已突破煤化工高浓难降解有机污废水处理技术难题，其废水已基本实现循环利用和“近零”排放，煤化工新鲜水用量大幅降低。煤矸石、粉煤灰等固废资源化利用方面，大部分用作建材和回填工程等[11]；而煤气化固态炉渣的大量有效利用还在探索之中。

3.4 6S智能化煤矿支撑煤炭产业安全

在“双碳”目标下，我国能源结构在化石能源主体基础上加快向多能融合发展，煤矿生产方式亟需向智能、绿色、安全、高效方向转变，6S智能化煤矿是保障煤炭产业安全的重要支撑。6S智能化煤矿内涵如图3所示。

图3 6S智能化煤矿内涵

6S智能化煤矿以安全(Safety)与可靠(Security)为基础，通过专业化服务(Service)构建煤矿智慧生态(Smartness)，从而建设以煤矿智能化为支撑的柔性煤炭开发供给体系(Sensitivity)，最终保障煤炭可持续高质量发展(Sustainability)。6S智能化煤矿是以资源与环境和谐可持续开发为理念，以智能开发技术与装备为保障，以生态环境保护为硬约束，运用先进科学技术与现代管理理念，实现煤炭资源安全、智能、绿色开发，构建和谐有序、协调一致、智能高效、绿色可持续的煤炭资源开发模式。

4 结论

(1)煤炭产业发展面临“去煤化”战略误导、需求端不确定性、绿色智能开采技术瓶颈以及长期政策不稳定等挑战，亟需构建和完善煤炭产业安全体系。

(2)煤炭产业安全体系的内涵主要包括煤炭资源地质安全、煤炭生产安全、煤炭供给安全和煤矿生态环境安全。

(3)夯实能源安全压舱石，必须筑牢以化石能源为核心的能源安全保障能力。应不断增强能源系统自主供给能力和平稳运行能力。应加快建立以新一代信息技术与能源技术结合为基础的新型煤炭产业发展体系，突破关键核心技术，大力提升能源自主创新能力，打造能源生产、转化、传输和消费全生命周期的清洁低碳链条，进一步促进煤炭清洁高效利用。