2025年11月1日，在江苏徐州举办的“2025煤炭科学技术创新发展论坛”上，隆重发布了“2025煤炭科学技术十大难题”。本次论坛由煤炭科学研究总院与中国矿业大学共同主办，由《煤炭科学技术》与International Journal of Coal Science & Technology编辑部联合组织。来自全球150多家单位的600余名专家、青年学者与博士研究生参加了此次会议。论坛会议现场
为深入贯彻 “四个面向”战略部署，以问题导向牵引科技创新，充分发挥科技期刊在引领原创性科研攻关中的学术枢纽作用，引导广大科技工作者聚焦问题、难题集智攻关，会上发布了“煤矿深部地质异常体及煤岩界面实时超前精准探测、煤矿深部开采灾害风险精准辨识与超前协同防治、动态场景特征下的煤矿辅助作业机器人与作业工序的深度协同、超低浓度瓦斯安全高效转化与规模化利用”等煤炭科学技术十大难题。十大难题由《煤炭科学技术》、International Journal of Coal Science & Technology编辑部联合中煤能源研究院有限责任公司、国能神东煤炭集团神东煤炭技术研究院、兖矿能源集团股份有限公司、深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室等多家单位广泛征集并遴选。
煤炭科学技术十大难题发布仪式
01
数字化技术如何以工程化的思维解决矿井全生命周期的安全高效开采问题？
推荐人及单位祁和刚、李海涛 煤炭科学研究总院有限公司
难题介绍传统采矿工程面临“开采与风险并存”的挑战，现代化矿井的高强度、大埋深特征对煤炭安全高效开发提出新要求。我国煤矿数字化、智能化建设虽取得进展，数字化基建为技术应用奠基，但实践中仍陷“华而不实”困境。关键难题有二：认知层面需借数字化强化传统岩石力学与开采理论的复杂场景支撑；实践层面需通过数字化全场景感知推演，破解强采扰动环境下的数据缺失与风险叠加问题，激活静态地质数据优化动态工程。攻克难题将推动构建环境自优化、系统自稳定、工程自防灾的技术体系，促进传统采矿向“贡献与友好共存”的科学采矿转型，打造地下工程作业新范式。
02
如何实现煤矿深部开采灾害风险精准辨识与超前协同防治？
推荐人及单位邱浩 煤炭科学技术研究院有限公司王超 兖矿能源集团股份有限公司李长青 山东能源集团鲁西矿业有限公司解嘉豪 中煤（鄂尔多斯市）能源科技有限责任公司
难题介绍：由于深部开采面临高应力、高瓦斯、高水压、低渗透性和强扰动复杂环境，导致瓦斯、冲击地压、水灾等灾害不断加重，且出现多种灾害叠加共存的新问题，主要表现包括：耦合与链生致灾机制不明，多灾害协同防控缺乏科学理论指导；灾害风险动态演化过程表征不清，难以辨识隐蔽致灾因素类型、超前推断灾害威胁程度；监测预警结果不准：现有监测技术装备不满足多灾孕育过程中煤岩破裂全频段监测需求，风险判识准确率低；多灾害超前协同防治不足，防治工程时空交织，工程设计与施工相互独立，甚至相互制约、互相影响，缺乏多灾协同防治技术工艺与成套装备。亟需开展深部开采灾害风险精准辨识与超前协同防治技术装备攻关，保障深部煤炭资源安全高效开采。
03
如何在复杂环境下高效整合和实时处理煤矿多源异构数据，保证数据质量，支持煤矿设备智能运维和风险预警系统的实时性与可靠性？
推荐人及单位方贤进 安徽理工大学计算机科学与工程学院
难题介绍：在煤矿数智化开采背景下，多源异构数据的有效治理是实现设备智能运维与风险实时预警的核心工程难题。当前面临地下低光照、高粉尘等恶劣条件下图像与传感器数据质量差、传输实时性不足、多模态融合困难等挑战，制约了系统可靠性与响应速度。亟需突破恶劣环境下鲁棒图像增强与噪声抑制技术，构建统一数据建模与融合框架，优化边缘网络传输与实时处理能力，并融合深度学习与神经网络实现跨模态智能决策。同时，借助知识蒸馏与边缘计算推动模型轻量化部署，实现资源受限条件下的低功耗、高精度实时推理，构建覆盖采集—传输—融合—决策的全链条工程技术体系，为煤矿安全高效生产与智能化升级提供关键支撑。
04
如何实现薄煤层智能化高效无人开采？
推荐人及单位徐卫鹏、郗存根 中煤科工集团上海有限公司李长鹏 煤炭无人化开采数智技术全国重点实验室、安徽理工大学
难题介绍：薄煤层智能化无人开采是资源回收的必由之路，却深受三大“卡脖子”难题制约：首先，受限于狭小空间与复杂赋存，超前探测技术缺失，导致开采经济性差；其次，地质感知与装备控制间存在“控制鸿沟”，破顶割底现象频发，严重依赖人工，效率与回收率低下；第三，智能成套装备与全链路协同体系处于起步阶段，陷入“信息孤岛”与集成困境，距常态化无人运行目标差距显著。将1.3m以下薄煤层工作面年产能从 70 万 t/a 提升至 150 万 t/a以上，实现高风险区域 0 作业人员，提高落煤质量与资源利用率，降低洗选成本。构建决策 - 装备动态协同系统，攻克边缘毫秒级闭环控制、联邦优化及低负荷人机互馈技术，实现全链路智能协同。
05
如何突破煤矿超低浓度瓦斯安全高效转化与规模化利用？
推荐人及单位袁亮、李点尚、童校长、郑晓亮 深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室龚选平 中煤能源研究院有限责任公司
难题介绍：煤矿超低浓度瓦斯（甲烷体积分数<1%）安全高效转化与规模化利用，对减少温室气体排放、保障煤矿安全生产及补充清洁能源具有重要意义，是支撑国家双碳目标实现的关键环节之一。目前受制于其浓度低、组分波动大、安全风险高等因素，尚未形成成熟可行的产业化路径。亟需建立低浓度甲烷高效分离与定向转化的新理论，攻克高性能吸附材料、低成本催化、低热值稳定燃烧、智能防爆与调控等关键技术，并实现低成本富集与大型装备的工程放大。最终需构建覆盖材料—技术—装备—系统的完整工程技术体系，推动该技术从实验室走向规模化、产业化应用，形成安全、高效、可持续的煤矿超低浓度瓦斯利用解决方案。
06
如何实现深部煤矿超硬岩冲击-截割复合破岩系统的电液智能调控与规划截割常态化运行？
推荐人及单位原钢、沈刚 煤炭无人化开采数智技术全国重点实验室
难题介绍：深部煤矿 “三高一扰动” 且岩层硬度骤升的极端环境下，掘进装备面临截割弱、振动大、截齿耗高、效率低等问题。现有技术采用掘进机与辅助设备、水射流等结合的复合破岩方式，由于巷道空间受限，辅助设备难释放足够能量，超硬岩破岩效果不佳。因此提出了掘进装备的冲击-截割复合破岩系统，解决受限空间内冲击-截割液压系统动态响应与负载匹配精度不足问题，提出冲击-截割作业的智能切换与容错控制策略，实现掘进装备可规划的截割常态化运行，对推动掘进装备面对深部煤矿超硬岩巷道安全高效掘进具有重要意义。
07
如何解决露天煤矿群边坡资源压覆和智能协调开采问题实现露天矿采剥作业链安全协同运行?
推荐人及单位王建鑫 锡林郭勒盟乌拉盖河矿业有限公司李长河 安徽理工大学人工智能学院黄俊婷 中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司
难题介绍：露天矿采剥作业链协同运行技术受矿群赋存条件、采排空间关系、边帮压煤开采方法及智能设计-调度等强耦合制约，难以实现根本性突破。需要从政策、技术、装备等方面开展露天矿群边坡资源压覆和智能协调开采技术研究，解决地测数据不透明、模型更新不及时、开采设计不智能、资源回收效率低、设备运营成本高等痛点，技术可靠且契合行业需求，能有效推动露天矿采剥作业链无人/少人常态化运行。
08
如何实现动态场景特征下的煤矿辅助作业机器人与作业工序的深度协同？
推荐人及单位王雷 中煤科工机器人科技有限公司
难题介绍：面对煤矿井下时变恶劣物理环境与复杂交叉工艺流程规则的双重挑战，现有辅助作业机器人因受干扰易失真难以构建精确环境模型、作业工序变更机器人规划无法实时适配、以及多机协同缺乏动态资源优化易发冲突等，导致作业精度低、工序中断频发。亟需构建“场景特征感知-工序规则嵌入-动态自适应控制”的深度协同架构，通过多传感器融合提升动态感知的实时性与鲁棒性，将工艺规则嵌入决策模型，实现工序驱动的作业路径实时重构；研发自适应协同控制算法，实现多机器人任务与资源的动态优化调度。该难题攻克为智能化综采、无人掘进等煤矿重大工程提供核心支撑，推动动态感知、智能决策等跨领域技术融合创新，有效提升开采效率、保障人员安全。
09
如何实现无线电磁波、光学传感技术在井工煤矿无人化开采中的高安全性与高可靠性应用？
推荐人及单位张勇 安标国家矿用产品安全标志中心有限公司（防爆与智能系统安全标准研究室）张清、张振 中煤科工集团常州研究院有限公司
难题介绍：突破井下电磁波近场与远场引燃机理解析及复杂场景安全评价关键难题；攻克5G全场景覆盖（增大视距覆盖范围、实现随形随动覆盖）、无线控制确定性与低时延关键技术以及电磁兼容系统治理；突破基于激光电磁波实现气体浓度高精度实时监测与瓦斯突出、火灾隐患的超前预警技术瓶颈，解决粉尘、温/湿度、振动等致频繁校准与数据漂移问题；形成以电磁波为底座的“通信—感知—定位—控制—供能”一体化能力，支撑大功率5G基站、无线充电、本安无源传感器、国产高性能光学传感器与高确定性无线控制系统的合规落地，系统性降险提效、提升本质安全，赋能无人化开采与国家能源安全。
10
如何实现煤矿深部地质异常体及煤岩界面实时超前精准探测？
推荐人及单位刘再斌、刘强 西安煤科透明地质科技有限公司张平松、程海燕、韩云春 深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室
难题介绍：面向深部煤炭安全高效开采需求，针对采掘工作面前方地质构造和煤岩界面的实时精准探测技术，当前存在复杂地质环境下震电物理场响应机制不清、强干扰随掘信号重构与成像精度不足、复杂工况条件下探测装备可靠性差、地质建模与施工决策滞后等核心难题，需开展“高精度感知设备研发+多物理量联合反演+多尺度成像”研究，提升异常体和煤岩界面识别能力，实现煤矿深部地质异常体及煤岩界面实时超前精准探测。
来源：煤炭科学技术
