煤炭科学技术创新发展论坛正式发布了《2025年煤炭科学技术十大难题》。该榜单由来自行业多家权威机构及企业的专家共同推荐，旨在直面行业前沿攻坚难题，聚焦煤矿深部探测、灾害防治、智能化转型等核心领域，以问题导向牵引煤炭行业实现关键技术突破。
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？
背景与挑战：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。尽管我国煤矿数字化、智能化建设已取得进展，但由于数字化基建与实际应用场景结合不够紧密，实践中仍存在“华而不实”的现象。核心痛点在于：认知层面缺乏数字化对传统岩石力学与开采理论的复杂场景支撑；实践层面难以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，从而无法激活静态地质数据以优化动态工程。
攻关方向： 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？
背景与挑战：随着煤矿开采深度增加，面临高应力、高瓦斯、高水压、低渗透性和强扰动的复杂环境，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。主要表现为：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及超前推断威胁程度；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，导致风险判识准确率低；多灾害超前协同防治不足，防治工程时空交织，缺乏协同技术工艺与成套装备。
攻关方向： 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？
背景与挑战： 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，严重制约了系统可靠性与响应速度。
攻关方向： 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。
04 如何实现薄煤层智能化高效无人开采？
背景与挑战： 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。
攻关方向： 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？
背景与挑战： 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。
攻关方向： 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。
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？
背景与挑战： 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。
攻关方向： 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？
背景与挑战： 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。主要痛点包括地测数据不透明、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。
攻关方向： 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，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？
背景与挑战： 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。
攻关方向： 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。
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？
背景与挑战： 需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。
攻关方向： 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？
背景与挑战： 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。
攻关方向： 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。