科技创新赋能煤矿安全生产：实践与展望

科技创新赋能煤矿安全生产：实践与展望CONTENTS目录01煤矿安全生产与科技创新的战略意义02煤矿安全技术创新体系构建03智能化技术在煤矿安全中的应用04关键生产系统技术改造与优化CONTENTS目录05重大灾害防治技术突破06煤矿安全科技创新典型案例07科技创新面临的挑战与对策08未来展望：矿山新质生产力发展01煤矿安全生产与科技创新的战略意义煤矿安全生产的核心地位与挑战

安全生产是煤炭生产的头等大事安全对煤炭生产起着保证、支撑和推动作用，是煤矿企业实现可持续发展的前提条件，直接关系到矿工生命安全、国家财产安全和社会稳定。

煤矿生产环境的复杂性与高风险性我国煤矿赋存条件复杂，水、火、瓦斯、顶板、冲击地压等灾害俱全，随着开采深度增加，煤层复杂难采特点愈加明显，传统安全管理手段面临严峻挑战。

传统安全管理模式的局限性传统依赖人工巡检、事后追溯的安全管理方式存在效率低下、覆盖不全、响应滞后等问题，如2022年某产煤大省顶板事故中，73%因监测滞后导致，难以满足现代煤矿安全需求。

科技兴安是必由之路实施科技兴煤、科技兴安战略，建立煤矿安全生产长效机制，依靠科技创新提升装备水平、优化生产工艺、强化监测监控，是解决煤矿安全问题的根本途径。科技兴安战略的政策背景与发展要求

01国家层面的战略部署国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局联合制定《国家安全生产科技发展规划》，明确提出实施科技兴煤、科技兴安战略，将安全科技创新作为建立煤矿安全生产长效机制的必由之路。

02新型工业化道路的必然选择十六大报告指出“信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择”，强调坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，为煤炭企业通过科技兴安实现可持续发展指明方向。

03行业高质量发展的核心动力中国矿山安全学会会长黄玉治强调“科技创新是推动矿山安全高效发展的第一动力，只有发展矿山新质生产力，才能推动矿山行业高质量发展”，凸显科技在行业转型升级中的核心地位。

04政策支持与投入保障国家发改委等部门出台企业新技术开发优惠政策，国内大型煤炭企业科技投入比例已达销售额的3%以上。如鄂尔多斯市累计投入矿山安全技改和科研资金超200亿元，推动40处示范煤矿开展系统适配与AI应用。科技创新对煤矿安全的驱动价值

01提升安全装备水平与防灾抗灾能力引进综采、综掘、干法选煤等先进技术及设备，推广井下提升机防爆变频电控系统、PLC电控系统等，有效降低劳动强度，减少故障率，增强矿井综合防灾抗灾能力。

02优化生产工艺与提高安全管理效能通过机组一次性扩切眼、综掘机拐弯等工艺创新，结合“三掘三喷”等配套优化，实现安全高效生产，缩短工期，维护顶板稳定，保障安装及掘进安全。

03构建安全生产科技支撑与长效机制实施科技兴煤、科技兴安战略，建立产学研相结合的创新体系，推动科研成果转化，如“三软”岩层综采技术应用，为安全生产搭建科技平台，促进安全、优质、高效矿井建设。02煤矿安全技术创新体系构建产学研协同创新平台建设

深化产、学、研合作机制煤炭企业应积极与高校、科研院所开展深度合作，在产、学、研相结合上做出积极努力和探索，共同攻克煤矿安全生产中的技术难题，推动科研成果向现实生产力转化。

搭建煤矿安全生产科技支撑平台通过产学研协同，建立煤矿安全生产长效机制，将综采技术在“三软”岩层的应用、水平开拓延深工程优化及应用、煤经济可采层的论证等科研成果转化，为安全生产搭建科技支撑平台。

构建煤矿安全科技创新体系以产学研协同为基础，整合各方资源，构建煤矿安全科技创新体系，为实施科技兴煤、科技兴安战略提供体系保障，有力促进安全、优质、高效矿井的建设。科技成果转化机制与路径

健全产学研协同创新机制煤炭企业应积极与高校、科研院所开展深度合作，建立长期稳定的产学研合作关系，围绕煤矿安全生产中的关键技术难题进行联合攻关，促进科技成果快速转化为现实生产力，为安全生产搭建科技支撑平台。

强化科技项目全流程管理规范科研项目的立项、实施、鉴定、验收、评审等程序，加强科研成果管理和知识产权管理。实行科技费用统一提取、统一管理制度，对重大及制约安全生产的科研项目统筹兼顾，提高科技成果转化率。

完善科技创新激励与保障制定新技术开发费用管理办法，加大对技术改造和升级的投入。完善科技创新激励机制，调动全体员工参与科技活动的积极性，充分利用现有人力资源，促进科技成果的引进、推广、应用和转化。

推动“需求驱动”的成果落地建立常态化生产需求调研机制，组织科技人员深入煤矿生产一线，精准识别井下作业流程、生产环节堵点和企业实际诉求，避免技术研发与生产实践“两张皮”，确保科技成果贴合煤矿安全生产、效率提升和成本控制的核心需求。安全技措资金的项目化管理

资金统筹与专款专用机制安全技措资金实施项目化管理，核心在于统筹规划各类安全技术措施项目，确保资金专款专用，优先保障新技术、新设备、新工艺的推广应用及老化设备的更新改造，为科技兴安战略提供稳定的资金支持。

项目全流程闭环管理建立涵盖项目立项、实施、验收、评审的全流程管理体系，规范科研项目从申报到成果转化的各环节，确保资金投入精准对接安全生产需求，提高资金使用效率和安全技术装备升级实效。

抗灾能力提升的资金保障通过项目化管理，将安全技措资金定向投入到矿井关键环节的技术改造，如提升系统、运输系统、通风系统等，增强矿井防灾抗灾能力，为建设安全、优质、高效矿井提供坚实的资金保障。03智能化技术在煤矿安全中的应用智能采掘装备与自动化生产系统

智能化采煤装备的创新应用智能化采煤装备配备先进控制系统和传感器，实现精准定位、自动避障与远程操控。如兴隆庄煤矿创新应用“全站仪+双惯导”融合定位技术，实现掘进机1米截深连续智能化无人截割及永久支护全机械化作业，迎头作业人员减少，施工效率提升近3倍。

自动化掘进技术的突破与实践针对巷道掘进效率低、劳动强度大等问题，康红普团队开展复杂条件快速智能掘进技术攻关，在大海则煤矿实现单根锚杆自动化作业时间低于3分钟，工业性试验月进尺达1067米；可可盖煤矿集成钻锚一体化支护快掘设备月进尺1000米，推动掘进与支护自动化、智能化发展。

自动化生产系统的效能提升自动化生产系统通过优化生产工艺提高效率与安全性。如采用机组一次性扩切眼工艺缩短安装工期、维护顶板稳定；150采煤机配轻放支架解决特殊条件下顶板管理难题，较高档普采效率显著提升。井下提升机防爆变频电控及PLC电控系统应用，提高自动化程度，减少故障率。矿井监测监控系统的数字化升级01多参数实时监测体系构建部署覆盖瓦斯浓度、温度、风速、顶板应力等关键参数的物联网传感器网络，通过5G专网实现数据毫秒级回传，实时掌握井下环境状态。02AI智能预警与分析平台应用搭载AI算法模型对多源数据融合分析，可提前识别瓦斯突出、顶板离层等风险，如某国有煤矿集团实现瓦斯突出风险提前15分钟预警，传统人工巡检需30分钟响应。03远程监控与智能联动机制建立集安全监测、工业电视、工业自动化控制、管理信息、通信于一体的调度集控中心，实现井下设备智能联动，如预警触发后自动调整通风量，推送撤离方案至终端。04透明地质与动态监测技术融合应用透明地质技术，通过多源异构数据融合打造WebMine透明地质保障平台，提前识别地质风险，从源头减小生态环境扰动，推动绿色低碳转型。AI与大数据在风险预警中的实践AI视觉智能监控体系部署500多路AI算法模型覆盖14个专业场景，实现“AI预警—重点检查—现场核查—事后溯源”闭环监管，隐患辨识与违章制止能力大幅提升，如兴隆庄煤矿将安全管理由事后追溯转向事前预警。毫秒级风险识别与响应AI摄像机与智能算法结合，风险识别响应仅需3秒，可实时识别人员违规操作、设备故障、环境异常等，如某煤矿成功制止工人违规进入危险区域，避免事故发生。多源数据融合预警平台整合井下工业视频、安全监控、人员定位等系统数据，构建全面感知、实时预警的智慧安监平台，如基于盘古矿山大模型的应用，实现安全管理模式三大转变。冲击地压立体监测网络冲击地压矿井回采及掘进工作面实现6个以上微震传感器覆盖，增加地面ARP监测，形成井上下立体监测网络，有效提升冲击地压灾害预警能力，如中煤西北能源化工集团的实践。矿鸿操作系统与设备智能联动

破解矿山数据采集难题矿山数据采集面临技术不可控和标准不统一两大难题，严重阻碍矿山智能化向高阶演进。矿鸿操作系统通过统一数据协议，有效打破信息孤岛，为设备智能联动奠定基础。

实现多维度智能联动矿鸿操作系统推动人机互联、机机互联，实现运维管理信息可视可控。以液压支架自动跟机拉架为例，可实现数据共享、支架自动跟机，做到毫秒级响应、零下发失败率。

显著提升生产效率基于矿鸿操作系统的智能联动，能够大幅提升生产效率。如液压支架自动跟机拉架应用后，生产率提升50%，为煤矿安全高效生产提供有力支撑。

构建产业生态与服务支撑中国矿山安全学会设立矿鸿联盟工作委员会，依托矿鸿操作系统创新开发，健全适配、测试、认证流程体系，为矿山企业提供更完备的服务支撑，营造要素共生、结构优化的产业生态。04关键生产系统技术改造与优化提升运输系统的效能与安全升级主井提升系统智能化改造通过对主井提升系统进行技术改造，如将箕斗提升量由5吨/次提高到6.5吨/次，提升循环时间缩短，可使提升能力显著提升，有效解决制约矿井生产的“瓶颈”问题，同时提高运行效率和安全可靠性。副井操车及信号系统优化投资对副井操车及信号进行改造完善，能提高副井提煤能力，与主井改造协同作用，使矿井整体提升能力大幅增加，保障煤炭运输的高效与安全。井下运输设备自动化控制推广应用皮带机电气软启动、井口推车机等设备，结合PLC电控系统，可减少运输环节故障，降低工人劳动强度，提升运输系统的自动化水平和安全保障能力。运输系统信息化监测与维护建立运输系统信息化监测平台，实时掌握设备运行状态，结合大数据分析实现预测性维护，减少因设备故障导致的运输中断，确保运输系统持续稳定安全运行。通风与防灭火系统的智能调控

智能通风系统的发展方向未来智能通风将向着通风网络解算精准化与系统调控智能化、智能通风与灾害管控一体化、通风智能管控平台化等方向发展，为煤矿安全生产与绿色转型提供支撑。

智能分风高效除尘技术应用推广应用“智能分风高效除尘系统”，通过调节分风装置叶片角度，合理控制风量，减少通风扬尘，将掘进工作面除尘率从75%提升至95%以上，极大改善了职工作业环境。

矿井防灭火束管监测系统引进矿井防灭火束管监测系统，完成对井下主要防火地点和主要回风巷的防火监控，实现对火灾隐患的早期预警和及时处理。复杂地质条件下的支护技术创新

复杂地质条件支护的挑战我国90%的煤矿为一般及复杂地质条件矿井，普遍存在围岩松软破碎、富水裂隙、强矿压等问题，导致巷道掘进速度慢、效率低，平均月进尺不足200米，支护难度大，安全风险高。

智能感知与围岩稳定性判定技术通过智能感知技术与算法模型，实现对复杂条件掘进工作面围岩稳定性的实时判定，为精准支护提供依据，是解决复杂地质条件下支护难题的基础。

快速掘进与智能支护装备研发研发集成钻锚一体化支护的快掘设备，如康红普团队在大海则煤矿示范的大断面强矿压巷道快速掘进装备，实现单根锚杆自动化作业时间低于3分钟，单排锚杆自动化作业时间低于15分钟。

复杂条件下支护技术的应用成效康红普团队在大海则煤矿工业性试验月进尺达1067米；在可可盖煤矿富水裂隙巷道，集成钻锚一体化支护快掘设备月进尺1000米，累计掘进进尺12674米，有效提升了复杂地质条件下的支护效率与安全性。05重大灾害防治技术突破冲击地压监测预警与防治体系

冲击地压灾害的严峻性与防治意义我国煤矿赋存条件复杂，随着开采深度增加，冲击地压等灾害风险加剧。据专家指出，冲击地压目前仍是煤矿最大的隐患，对矿井安全生产构成严重威胁，有效防治是煤矿安全工作的重中之重。

构建综合监测预警体系中煤西北能源化工集团等企业通过健全体系、配强力量、建立制度标准，构建了综合预警体系。例如，其4处冲击地压矿井的回采与掘进工作面全部实现6个以上微震传感器覆盖，并增加地面ARP监测，形成井上下立体监测网络，为预警提供数据支撑。

监测预警技术的创新应用行业内不断探索新技术应用于冲击地压监测，如科岳科技研发的自动校准型AI视觉顶板离层仪，首次将AI机器识别技术应用到矿压监测领域，实现了顶板位移精准稳定监测，助力早期预警。

冲击地压防治的发展方向与挑战尽管冲击地压灾害基本得到有效控制，但理论研究仍需深入，监测预警与防治有效性评价工作有待加强。未来需在智能感知、自动化装备、智能控制系统及矿压实时监测反馈等方面集中攻关，提升防治水平。瓦斯综合治理与智能抽采技术瓦斯综合治理体系构建

瓦斯治理是煤矿安全生产的核心环节，需建立"预测预报、监测监控、抽采达标、防突措施、安全防护"五位一体的综合治理体系，结合地质条件差异制定个性化方案，从源头降低瓦斯突出风险。智能瓦斯监测预警系统应用

应用矿用本安型瓦斯传感器、AI视觉分析及大数据技术，构建井下瓦斯浓度、流量、压力等参数的实时监测网络，系统响应时间可缩短至3秒，实现瓦斯超限智能预警与自动断电控制，提升应急处置效率。高效瓦斯抽采技术创新

推广应用定向钻进、水力压裂增透等先进抽采工艺，结合三级沉淀自动排渣装置等设备优化，降低抽采水含渣量，延长排水泵使用寿命，确保抽采系统稳定运行，提高瓦斯抽采率和利用效率。智能化抽采装备与工艺优化

研发应用智能抽采钻机、无人值守抽采泵站等装备，通过远程操控和自动化调节实现抽采参数动态优化；探索"扩安一体化"等施工工艺，缩短抽采工程工期，降低作业人员劳动强度及安全风险。水害防治与透明地质保障系统

水害防治的技术创新随着开采深度增加，水害风险加剧。煤矿企业通过健全防治管理体系，配强技术力量，建立制度标准，构建综合预警体系，有效应对水害威胁。

透明地质技术的核心价值应用透明地质技术，可提高资源利用率、降低成本、提前识别地质风险，并通过精准勘探与设计，从源头减小对生态环境的扰动，推动矿山绿色低碳转型。

透明地质保障平台的构建企业突破多源异构数据融合技术，打造WebMine等透明地质保障平台。通过增强软件工具属性、优化使用逻辑、加强校企合作，挖掘煤矿真需求，解决实际问题。

国家矿山安全风险监测预警系统国家矿山安全风险监测预警系统已覆盖265处煤矿，实现对水害等重大风险源的实时监测与智能预警，提升了煤矿水害防治的主动性和精准性。06煤矿安全科技创新典型案例智能化矿井建设实践——兴隆庄煤矿

01布局数智安监，构建“AI+监管”智慧安全新体系以山东能源集团盘古矿山大模型为依托，整合井下工业视频、AI预警、安全监控和人员定位四大系统，部署500多路AI算法模型，覆盖14个专业场景，形成“AI预警—重点检查—现场核查—事后溯源”闭环监管体系，实现安全管理由事后追溯向事前预警、被动防范向主动治理、粗放管理向质量效益三大转变。

02攻坚智能掘进，打造“无人截割”高效作业新标杆创新应用“全站仪+双惯导”融合定位技术，实现掘进机1米截深连续智能化无人截割及永久支护全机械化作业。中翼胶轮车巷应用EBZ230M-6Z掘锚机后，迎头作业人员由7人减至4人，遥控截割时间缩短至15～20分钟，施工效率提升近3倍，日均进尺突破12排，《基于双惯导定位的掘进全流程智能截割方案研究与应用》获第七届全国设备管理与技术创新成果技术类一等奖。

03驱动创新应用，激发“四新成果”提质增效新动能创新应用“扩安一体化”施工工艺，总工期缩短35%，综合成本节约49%；推广“智能分风高效除尘系统”，掘进工作面除尘率从75%提升至95%以上，相关技术获国家发明专利。累计建成9个智能化采煤工作面和5个智能掘进工作面，人工智能技术实现井上下主要作业地点全覆盖。快速智能掘进技术应用——大海则煤矿

项目背景与目标大海则煤矿面临大断面强矿压巷道掘进难题，传统掘进技术效率低、劳动强度大，难以满足安全高效生产需求。康红普院士团队在此开展快速智能掘进示范，旨在攻克复杂条件下掘进效率与安全难题。

核心技术与装备创新重点研究复杂条件掘进工作面智能感知与围岩稳定性判定方法、快速掘进巷道围岩控制理论及智能支护技术。示范应用中，单根锚杆自动化作业时间低于3分钟，单排锚杆自动化作业时间低于15分钟。

工业性试验成果通过技术攻关与装备集成，大海则煤矿大断面强矿压巷道快速掘进工业性试验月进尺达到1067米，显著提升了掘进效率，为类似条件矿井提供了可复制的智能掘进解决方案。AI视觉监测与安全管控创新01AI视觉监测技术突破传统安全管理局限传统煤矿安全管理依赖人工巡检和事后视频回放，存在效率低、覆盖不全、响应滞后等问题，AI摄像机与智能算法的结合实现了风险识别与响应时间缩短至3秒，变被动防范为主动治理。02AI视觉在煤矿场景的多维度应用AI视觉技术已广泛应用于煤矿采、掘、机、运、通等14个专业场景，如识别人员违规操作、设备异常状态、环境风险（如通风扬尘），兴隆庄煤矿部署500多路AI算法模型，实现24小时“电子安全员”监控。03构建“AI+监管”智慧安全闭环体系通过“AI预警—重点检查—现场核查—事后溯源”的闭环管理，结合工业视频、AI预警、安全监控和人员定位系统，提升隐患辨识与违章制止能力，推动安全管理从“事后追溯”向“事前预警”转变。04AI视觉与智能硬件融合提升监测效能如科岳科技研发的自动校准型AI视觉顶板离层仪，首次将AI机器识别技术应用到矿压监测领域，实现顶板位移精准稳定监测；建筑施工领域AI视觉巡检系统精度达98.7%，支持15类违规行为实时检测。07科技创新面临的挑战与对策技术研发与生产实践的融合路径

建立常态化精准化需求调研机制组建含煤矿现场经验顾问的专项调研团队，每季度对重点合作煤矿开展现场调研，按需进行“点对点”专项调研，覆盖合作企业总数的80%以上，聚焦井下高风险环节、生产流程效率瓶颈、降本增效需求及政策适配需求，形成动态更新的《煤矿生产需求调研台账》。

推行驻场服务与深度参与实践模式每年选派1-2成核心科技人员赴合作煤矿开展3-6个月驻场服务，优先派驻研发方向匹配人员，深度融入生产体系，参与例会、巡查与技术研讨，记录一线操作反馈与管理诉求，形成《驻场工作日志》和《需求分析简报》，实时对接研发团队并推动应急响应与中长期需求解决。

强化产学研协同与成果转化机制按照企业科技发展总体安排，制定年度技术创新计划，针对生产安全及发展需求开展产学研合作，加大科技成果引进、推广、应用及向生产力转化的力度，例如青磁窑煤矿综采坚硬夹石煤层开采技术、姜家湾煤矿薄煤层综采技术等项目的成功应用，解决生产难题。

完善激励与考核保障体系制定新技术开发费用管理办法，加大技术改造升级投入并协调费用使用管理；完善科技创新激励机制，调动全体员工参与科技活动积极性；针对调研、驻场工作制定量化考核标准，以需求台账完整性、企业认可度、日志质量、需求传递效率及问题解决成效为核心指标，确保研发贴合实际需求。复合型创新人才培养机制

建立常态化一线实践机制选派1-2名核心科技人员赴合作煤矿企业开展3-6个月驻场服务，深度参与井下作业流程、生产环节堵点分析，记录一手需求，形成《驻场工作日志》与《需求分析简报》，解决技术研发与生产实践脱节问题。

构建“产学研用”协同培养平台联合高校、科研院所与煤矿企业，针对复杂地质条件开采、智能化装备运维等实际需求，开设定向培养课程与联合攻关项目，如康红普团队与中煤陕西公司合作开展巷道快速掘进技术研究，提升人才解决现场问题能力。

完善科技创新激励与考核体系制定技术创新奖励政策，将科技成果转化率、一线需求解决成效纳入考核指标，对参与“小改小革”并产生实际效益的职工（如晟泰公司自制工具改进工艺）给予专项奖励，调动全员创新积极性。

强化跨学科能力提升培训针对现有团队“技术型”人才短板，开展地质工程、采矿工艺、智能控制等跨学科培训，组织学习矿鸿操作系统、AI视觉监测等新技术应用案例，培养既懂技术又懂现场的复合型人才，破解需求识别精准度不足问题。智能化转型中的标准化建设数据采集与协议标准化针对矿山数据采集面临的技术不可控和标准不统一难题，需统一数据协议，打破信息孤岛，实现设备数据互通和井下设备智能联动，推动人机互联、机机互联、运维管理信息可视可控，为智能化系统高效运行奠定数据基础。智能装备接口与适配标准解决智能化设备因未考虑