张科学 | 笃行创新智能化 扎根煤海谱华章
煤炭是我国的主体能源和重要的工业原料。中华人民共和国成立70多年来，煤炭工业作为我国重要的基础能源产业，始终坚实支撑国民经济和社会持续健康发展，为国家经济建设与能源安全筑牢根基。中华人民共和国成立初期，煤矿设备简陋、技术落后，煤炭开采多依赖人拉肩扛的手工作业。从20世纪90年代开始，我国开展了机械化、自动化、智能化采矿相关的研究工作，对智能化矿山进行了初步设计和建设。近年来，我国以早期自动化采矿成果为基础，从国家层面和企业层面全面推进矿山智能化战略。如今，将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等与现代煤炭开发利用深度融合，已成为煤炭行业发展的必然趋势。
▲张科学
在理想的驱使下，张科学脚踏实地扎根在煤炭事业中，从一名采矿工程专业学子，逐步成长为应急管理大学矿山智能开采关键技术创新团队学术带头人、应急管理大学联合研究院院长。作为新时期的煤炭科研工作者，十几年来他见证着我国煤炭行业在科技助推下的成长发展，他的矿山智能化无人开采梦想和理念也在逐个被实现……因其在矿山领域做出的突出成绩，张科学顺利获得中国科协青年人才、全国煤炭青年五四奖章、全国煤炭行业技能大师（工作室）、全国煤炭青年科技奖、中国职业安全健康协会青年科技奖、河北省研究生课程思政教学名师等荣誉。
毅然决然，投身煤炭事业
“煤矿工人的眼睛是黑夜中最闪亮的星星，粗糙的手像引力的支点翻动地球的心脏。”张科学的父亲19岁成为煤矿工人，此后“三进三出”煤矿，支撑他的唯一心愿，便是家人的幸福安康。如今谈起父亲的职业，张科学心中有酸涩，但更多的是敬佩。“煤矿工人的工作虽然又苦又累，但是我认为他们值得被尊重，也是最可爱的人。长期以来，煤炭稳居我国第一大一次能源，历史上消费占比最高曾达70%左右，目前仍占51%。万家灯火通明、社会生产运行，离不开煤炭的稳定保供，更离不开广大煤矿职工的辛勤坚守。”张科学说。他始终认为，煤炭行业在国家能源安全格局中具有不可替代的重要战略价值。
有梦就有动力，本科阶段张科学顺利考入我国第一所矿业高等学府河南理工大学的采矿工程专业，并在这一阶段打下了扎实的专业基础。本科毕业后他又顺利考入中国矿业大学采矿工程专业攻读硕士研究生，师从柏建彪教授从事巷道围岩控制领域的研究工作，而这也是他科学研究的启蒙方向。这项研究工作以解决现场问题为主，而正是在深入一线的过程中，张科学意识到了我国矿山灾害的严重现状。“现如今，水、火、瓦斯、煤尘和顶板灾害被称为煤矿的五大灾害，冲击地压更是被喻为灾害的‘第六只老虎’。”随着煤炭开采向深部进军，未来煤炭资源的采掘灾害会越来越严重。”张科学说。
在这一背景下，张科学2012年考入中国矿业大学（北京）采矿工程专业攻读博士研究生，师从全国政协委员、中国矿业大学（北京）原副校长，我国冲击地压领域唯一国家“973”计划项目首席科学家姜耀东教授，从事冲击地压领域的研究工作。在他的带领下，张科学深入煤矿一线，在冲击地压的防治技术及现场技术研究中，积累了丰富的经验。此时，张科学更加明晰了自己未来的奋斗目标。“巷道围岩控制及冲击地压领域的研究工作是我擅长的，也更有经验。但是从人生经历及多年来扎根在矿山一线的观察来看，我认为矿山智能化开采这一方向更加吸引我。”张科学说。他内心最大的希望就是通过科技的力量将煤矿工人从高危、繁重的工作面中解放出来，使他们远离矿山灾害，真正实现智能化无人开采的目标。
秉持这一初心与追求，张科学于2015年入职中国煤炭科工集团北京天地玛珂电液控制系统有限公司（煤炭科学研究总院智能控制技术研究分院），专注开展矿山智能化开采领域的科学研究。
扎根现场，矿山智能化开采初见成效
长久以来，通过技术进步和装备水平提升来改善矿山的劳动条件始终是煤炭行业关注的重点和追求的目标。通过对各大煤矿的实地调研，张科学对未来发展的方向也愈加明晰。
“矿山智能化无人开采的工作面不能向前连续推进了，那就是你张博士的责任。”时至今日，公司董事长当初的这番话语，张科学依旧记忆犹新。他深知，智能化开采的落地并非一蹴而就，需要一代甚至几代科研人员持续深耕、不懈求索。
2014年，我国科研人员在陕西黄陵一号煤矿建成国内首个智能化工作面，研制出超前预测、多机联动的智能化采煤控制系统与成套装备，率先实现地面远程无人采煤。依托自身本硕博阶段的研究积累，自2015年起，张科学将研究重心锁定在矿山智能化无人开采及灾害智能防控方向，开展了大量科研探索。2018年，张科学调入华北科技学院（现为应急管理大学），依旧坚守该研究领域，持续深耕开拓。
2021年，张科学负责应急管理大学筹建期间与教育部的对接联络工作；2024年4月8日，中共中央政治局委员、国务院副总理张国清莅临应急管理大学视察调研，就联合研究院建设做出重要指示，为研究院筹建布局与长远发展指明路径、夯实根基。在全面贯彻落实该重要指示精神的实际布局中，应急管理大学与中国煤炭科工集团抢抓合作机遇，充分发挥双方在科学研究、人才培养等领域的核心优势，聚焦应急管理科技创新与特色人才培养需求，秉持“校企联动、优势互补、共同发展”原则，协商一致后联合组建中国煤炭科工集团应急管理大学联合研究院。张科学临危受命担任筹建负责人，全面牵头组建工作，历经数月持续攻坚，2025年5月12日正式被任命为中国煤炭科工集团应急管理大学联合研究院院长；同年7月11日，研究院召开科技规划与战略研讨会暨第一届学术委员会第一次会议，标志着筹建工作圆满完成，研究院进入实质性运行阶段。作为在张国清副总理重要指示精神指引下，由校企联合共建的独立科研实体机构，该研究院立足国家应急管理体系现代化建设核心需求，依托双方顶尖科研团队、国家级创新平台及行业领军资源，着力打造“政产学研用”深度融合的应急管理科技创新高地。2026年1月19日，中共中央政治局委员、国务院副总理张国清出席应急管理大学成立大会，其中对研究院做出重要指示：“你们要走到一起，相互借力。”这一要求成为研究院建设发展的根本遵循，为其深化校企合作、推动创新融合、服务国家应急管理事业发展注入强大动力。
随着多年的发展，目前，我国智能化矿山建设已经初具规模，数字化、信息化和智能化技术的大量应用显著提升了矿山技术设备、生产控制和安全管理的综合水平，促进了矿业的科学发展。当下，我国煤炭企业的积极性空前高涨，煤矿智能化进入了煤炭生产方式革命的新阶段，智能化开采可以大幅减少井下作业人员，实现“少人则安、无人则安”，并成为现在及未来发展的必由之路。
近年来，煤炭工业在安全发展、可持续发展与转型升级的道路上稳步前行。截至2025年底，全国煤矿智能化采掘工作面已达1930处（其中采煤工作面1035个、掘进工作面771个），30余类共2640台（套）煤矿机器人在全国各类矿井推广应用，智能化煤矿达到1066处，智能化产能占比突破65%。我国煤矿智能化建设已从示范试点全面迈入规模化应用新阶段。这一系列跨越式发展成果的取得，与张科学及其科研团队在煤矿智能化开采领域持续开展科研攻关、技术创新与工程实践密不可分。
“结合行业统计数据，当前我国智能化采掘工作面占全国煤矿采掘工作面总量仍不足四分之一，与到2026年占比不低于30%的规划目标相比仍有差距，智能化发展潜力巨大。”前路任重而道远，面对煤矿智能化的长远目标，张科学始终没有停下自己的脚步。
“科研工作一定要务实，要解决实际问题。”长期以来，实业报国的科研思想深深扎根在张科学的脑海中。现如今，张科学仍保持着自己多年来的习惯——只要到矿场一线，他第一件事就是要下井查看问题，至今他仍清晰记得自己最长的出差纪录：近3个月未回北京。为了让智能化无人开采技术更好地造福于煤矿开采现场，从2015年开始，张科学就在陕西黄陵矿区、贵州盘州矿区、河北开滦矿区等进行了一系列技术研发及工程应用，并在此之后申请了贵州省科技重大专项课题“工作面无人化技术和装备”。在这一项目中，他带领团队研发了基于透明工作面的装备姿态感知及多装备协同控制技术，提升了智能化工作面开采精度与安全性，开发了基于雷达测量与惯性导航智能化工作面采煤机精准定位技术，研发了采煤机、液压支架、刮板输送机智能控制技术，实现了自主规划开采、位姿感知及协同作业，研制了大数据综合管控平台，实现了多子系统集成控制、装备“一键启停”及实时数据监控预警，推动了工作面无人化运行，大幅度减少井下用工，并在贵州能源集团典型矿井开展示范应用，最终提出矿井全场全程无人化建设方案。
在多年的合作探索中，张科学团队和国家能源集团、中煤集团、陕煤化集团、贵州能源集团、开滦集团等，始终保持着友好的校企合作关系。“通过领域内科研人员及现场一线人员的共同努力，现如今智能化无人开采在技术层面已经成为现实，之后我们应该从应用角度出发，在我国更多重要的矿区展开实地应用，将其造福于我国的矿山事业。”张科学说。
科研传承，培育智能化人才队伍
“我没有专业，祖国的需要就是我的专业。”这句话出自张科学的祖师爷——中国力学之父、应用数学之父钱伟长之口。钱伟长先生的弟子、我国物理力学家陈至达教授正是张科学的博士生导师姜耀东教授及博士后导师何满潮教授（中国科学院院士）的老师。一代代科研工作者历经几十年的传承与发展，孜孜不倦地奉献于我国的科研事业，在他们的耳濡目染下，他始终使命在肩。除此之外，张科学的硕士生导师柏建彪教授始终将解决现场问题作为己任，而这些思想也在深深地影响着他的人才培养方式。
▲张科学在煤矿井下进行现场技术研究
2020年2月25日，国家发展改革委、国家能源局、应急管理部等8部委联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，提出要支持和鼓励高校加强煤矿智能化相关学科专业建设，推动专业交叉融合，培育一批具备矿业工程、软件工程、信息工程、机器人工程、人工智能等知识技能的复合型人才。张科学深知：随着大量新设备、新技术不断引入，没有稳定的人才队伍作为支撑，智能化建设便如同无源之水、无本之木。如今身兼应急管理大学联合研究院院长、河北省矿山智能化开采技术重点实验室主任、智慧矿山研究院院长、智能化无人开采研究所所长、煤矿智能安全技术与装备应急管理部重点实验室（应急管理大学）主任等多职，张科学也在思考着：如何让学生熟练掌握智能化设备使用技巧？怎样使人和设备更好地适应生产实际的需要，成为智能化建设过程中的可塑之才？
为实现我国煤炭产业与高校教学内容和现实的对接，积极探索我国煤矿智能采矿专业方向人才培养新模式，围绕我国煤矿智能化开采工作面建设，配套相关的教学培训设施、打造人才培养平台，张科学成功申请了2022年度中国科协科技智库青年人才计划项目“基于我国煤矿智能化发展需求的智能采矿专业人才培养新模式研究”。在这一项目的支撑下，张科学将引领团队基于煤矿智能化发展的现场实际需求，充分利用“煤矿智能安全技术与装备应急管理部重点实验室”“河北省矿山智能化开采技术重点实验室”和应急管理大学智慧矿山研究院的软硬件条件、行业地位和行业影响力，深入探索研究我国智能采矿专业方向的人才培养体系，为我国煤炭行业的发展和应急管理事业的技术进步贡献更多力量。
路漫漫而探索不倦。展望未来，张科学深知自己肩负着更大的职责。国家发改委、能源局2016年发布的《能源技术革命创新行动计划（2016—2030）》明确指出，要在2030年重点煤矿区基本实现工作面无人化的目标。以此为方向指引，未来张科学团队还将继续进行110/N00工法智能化探索。“110工法、N00工法”是中国科学院何满潮院士提出的无煤柱自成巷开采技术，被誉为我国矿业技术变革的第三次探索，少掘进或不掘进回采巷道就可采煤，是无数矿工的梦想。张科学表示：“其代表着未来智能化矿山的发展方向，或将实现矿井真正无人开采的目标与意义。”除此之外，通过科研探索从根本上破解矿井灾害智能防控难题，也是他们未来持续努力的方向。
立足长远发展，深耕变革创新。在煤矿智能化发展的历史长河中，张科学团队以初心践使命，用实干留足迹，在探索矿山高质量发展的道路上步履不停。“我希望未来智能化矿山建设，不仅仅停留在智能化开采的表层，更能渗透到矿山生产的每一个环节、融入其生生血脉之中。”以梦为马，以行践志，张科学团队的奋斗之路，永无止境，未来可期。
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原标题：《张科学 | 笃行创新智能化 扎根煤海谱华章》