引言
煤炭是我国主要能源，约占一次性能源的70%。我国是世界第1大煤炭生产国和消费国，煤炭产量和消费量约占世界50%。煤炭行业是高危行业，瓦斯、水、火、顶板等事故困扰着煤矿安全生产。2004年-2015年全国煤矿发生各类一次死亡10人以上重特大事故319起，死亡6994人，其中重特大瓦斯事故200起，死亡4649人，分别占62.7%和66.5%，其次是水灾和火灾等。自2004年以来，全国煤矿事故总量、较大事故、重特大事故、百万吨死亡率、亿吨重特大事故死亡率均大幅下降，安全生产形势明显好转。但煤矿安全形势依然严峻，重特大事故时有发生，百万吨死亡率远高于美国、南非等其他主要产煤国家。
快速有效的应急救援是减少事故人员伤亡和财产损失的有效措施。因此，研发煤矿事故应急救援技术与装备具有十分重要的理论意义和实用价值。
1 煤矿事故分析
2004年-2015年，我国煤矿共发生死亡事故20731起，死亡34729人。其中，顶板事故10798起，死亡12689人，分别占52.1%和36.5%，事故起数和死亡人数均最多;瓦斯事故2331起，死亡10298人，分别占11.2%和29.7%，事故起数位居第3，死亡人数位居第2;水害事故654起，死亡2833人，分别占3.2%和8.2%，事故起数位居第5，死亡人数位居第4;火灾事故87起，死亡661人，分别占0.4%和1.9%，事故起数和死亡人数位均居第7;运输事故3511起，死亡3928人，分别占16.9%和11.3%，事故起数位居第2，死亡人数位居第3;机电事故881起，死亡888人，分别占4.2%和2.6%，事故起数位居第4，死亡人数位居第5;爆破事故551起，死亡661人，分别占2.7%和1.9%，事故起数和死亡人数均位居第6;其他事故1918起，死亡2771人，分别占9.3%和8.0%。
分析表明，12年来，煤矿瓦斯、顶板、水害、火灾、运输、机电、爆破等各类事故起数和死亡人数均大幅下降，事故总量由2004年的3641起、死亡6027人，降低为2015年的352起、死亡598人;顶板事故起数占比和死亡人数占比、爆破事故起数占比和死亡人数占比均大幅下降;但水害事故起数占比和死亡人数占比、运输事故起数占比和死亡人数占比均有所上升，机电事故起数占比和死亡人数占比均大幅上升。
2 国家重点研发计划项目“煤矿重特大事故应急处置与救援技术研究”简介
煤矿重特大事故应急救援实践表明，现有技术和装备存在下列问题：(1)事故主要靠人工发现，应急救援响应时间长;(2)无抗灾变应急通信与遇险(难)人员精确定位系统，无法及时了解灾情和遇险(难)人员位置;(3)灾区环境远程侦测范围小、可靠性差，难以满足救灾侦测需求;(4)应急预案针对性、适用性差;应急救援决策主要靠经验;(5)人工破拆和支撑救援装备效率低;(6)不能及时有效控制灾后风流等。
因此，国家重点研发计划项目“煤矿重特大事故应急处置与救援技术研究(2016YFC0801800)”(以下简称项目)，针对煤矿重特大事故应急处置与救援中灾害辨识、应急响应和抢险救灾3大环节科技问题，研发新一代智能煤矿重特大事故应急救援装备和系统，具有重要的社会效益和经济效益。
项目牵头承担单位为中国矿业大学(北京)，项目负责人是孙继平教授，项目执行期限：2016年7月-2020年6月。项目积聚了煤炭行业科学研究、技术开发和装备制造方面的国内一流高校、科研院所和龙头企业，共有中国矿业大学(北京)、中国矿业大学、神华集团、中国煤矿机械装备公司、天地(常州)自动化公司、北京大学等21家单位。研究团队成员长期从事煤矿重大灾害防治及应急救援技术和装置的研发，研究水平及成果在国内煤炭系统处于领先水平。孙继平教授、武强院士、朱红青教授、周心权教授等，均作为国务院事故调查专家组组长参加了数十起煤矿水灾、火灾、瓦斯煤尘爆炸等重特大事故调查和应急救援工作。
2.1 项目研究目标与研究内容
2.1.1 项目研究目标
项目将突破煤矿水灾、火灾、瓦斯煤尘爆炸等重特大灾害快速识别、快速响应、智能决策、应急通信、遇险(难)人员精确定位、灾后环境侦测、逃生救援通道保障与构建等技术瓶颈，研发应急救援新装备及支持系统，构建新一代智能煤矿重特大事故应急救援系统，提升煤矿事故应急救援技术与装备水平，提高事故应急救援响应速度和效率，为煤矿事故高效快速处置提供有效的技术和装备保障。
2.1.2 项目研究内容
项目根据煤矿重特大事故应急救援基础理论—关键技术—核心装备—示范应用全链条融合的思路，采用理论分析、实验测试、数值模拟、物理模拟、现场测试等多种方法，开展矿井水灾、火灾、瓦斯煤尘爆炸灾情演变规律等研究;研发煤矿重特大事故应急救援技术及装备等;并示范应用。
项目拟解决矿井水灾、火灾和瓦斯煤尘爆炸灾情演变规律等关键科学问题：(1)矿井水灾及其灾情演变规律：矿井水灾识别、灾情演变、时空演化和波及范围预测模型等;(2)矿井火灾及其灾情演变规律：矿井火灾识别、灾情演变、时空演化和波及范围预测模型等;(3)矿井瓦斯煤尘爆炸及其灾情演变规律：矿井瓦斯煤尘爆炸识别、灾情演变、时空演化和波及范围预测模型等;二次爆炸危险性预测模型等。
项目拟解决煤矿重特大灾害感知、智能应急预案及应急救援辅助决策、灾害矿井应急通信与人员精确定位、煤矿重大灾害紧急逃生与引导、煤矿灾变环境信息侦测和存储、煤矿重大灾害抢险救灾等关键技术问题：(1)煤矿重特大灾害感知技术：水灾、火灾、瓦斯煤尘爆炸等煤矿重特大灾害辨识方法及感知技术等;(2)智能应急预案及应急救援辅助决策技术：基于大数据的智能应急预案和应急救援辅助决策技术等;(3)灾害矿井应急通信与人员精确定位技术：矿井抗灾变应急通信技术;遇险(难)人员精确定位技术等;(4)煤矿重大灾害紧急逃生与引导技术：火灾、瓦斯煤尘爆炸等灾后风流智能控制技术;遇险人员逃生引导技术等;(5)煤矿灾变环境信息侦测和存储技术：灾变环境侦测飞行机器人技术;灾变环境气体遥感技术等;(6)煤矿重大灾害抢险救灾技术：救援通道快速构建技术等。
项目按任务需求分解为9个课题：课题1矿井水灾识别理论及时空演化模型、课题2矿井火灾燃烧特性及烟流扩散规律、课题3瓦斯煤尘爆炸传播演化规律及识别、课题4煤矿重大灾害感知技术和装备、课题5智能应急预案及应急救援辅助决策系统与项目示范应用、课题6灾害矿井应急通信及人员定位系统、课题7煤矿重大灾害紧急逃生与引导系统及装置、课题8煤矿灾变环境信息侦测和存储技术及装备、课题9煤矿重大灾害抢险技术与装备。
2.2 项目预期成果与效益
2.2.1 项目预期成果
项目将研制具有自主知识产权的装置10种，并通过第三方检测和现场应用：(1)水灾感知装置;(2)火灾感知装置;(3)瓦斯煤尘爆炸感知装置;(4)灾变环境侦测机器人;(5)瓦斯遥感装置;(6)逃生引导装置;(7)便携式破拆装置;(8)便携式支护装置;(9)火灾、瓦斯煤尘爆炸灾后风流调控装置与系统;(10)逃生通道快速构建装置及系统等。
项目将研发具有自主知识产权的系统10种，并通过现场应用：(1)水灾评估系统;(2)火灾评估系统;(3)瓦斯煤尘爆炸评估系统;(4)应急通信系统;(5)遇险(难)人员精确定位系统;(6)应急预案系统;(7)辅助决策系统;(8)救灾指挥系统;(9)紧急逃生支持系统;(10)模拟应急救援系统等。
项目拟制修订国家/行业技术标准(送审稿)10项;申请发明专利100项、计算机软件著作权20项;公开发表学术论文200篇;出版专著6部;示范工程2个。
2.2.2 项目预期效益
通过项目研究，使我国在煤矿重特大事故应急处置与救援技术和装备达到国际先进水平，部分达国际领先水平。通过成果应用，将提高事故应急救援响应速度和效率，为减少事故人员伤亡和财产损失，提供有效的技术和装备保障;具有重大的社会效益和经济效益。
3 结语
在我国各类煤矿事故中，顶板事故起数和死亡人数均位居第1;瓦斯事故起数位居第3，死亡人数位居第2;运输事故起数位居第2，死亡人数位居第3;水害事故起数位居第5，死亡人数位居第4;机电事故起数位居第4，死亡人数位居第5;爆破事故起数和死亡人数均位居第6;火灾事故起数和死亡人数位均居第7。快速有效的应急救援是减少事故人员伤亡和财产损失的有效措施。国家重点研发计划项目“煤矿重特大事故应急处置与救援技术研究(2016YFC0801800)”将突破煤矿水灾、火灾、瓦斯煤尘爆炸等重特大灾害快速识别、快速响应、智能决策、应急通信、遇险(难)人员精确定位、灾后环境侦测、逃生救援通道保障与构建等技术瓶颈，研发应急救援新装备及支持系统，构建新一代智能煤矿重特大事故应急救援系统，提升煤矿事故应急救援技术与装备水平，提高事故应急救援响应速度和效率，为煤矿事故高效快速处置提供有效的技术和装备保障。
