四、主要任务
（一）基础理论
1.煤炭资源开采基础理论研究
深部矿井采场围岩应力场分布、裂隙演化特征、岩层运移与破坏规律及围岩与支护相互作用机理研究；开采过程中煤岩体动力失稳的时空关系、能量积聚及演化规律，冲击地压发生机理与影响因素研究；急倾斜煤层综采工作面矿压显现的影响因素与变化规律、岩层移动与破坏特征研究；浅埋深条件下大采高综采、放顶煤开采以及分层开采覆岩破坏规律，采动对地下水流场的影响研究，地表移动特征与规律研究研究；浅埋深条件下长壁工作面应力场分布特征、支架与顶板相互作用机理分析、工作面推进速度与矿压显现及覆岩破坏规律关系研究；特厚煤层开采理论与技术研究；煤柱回收过程中的顶板运移特性与规律、工作面矿山压力显现规律、煤柱破坏特性研究，煤柱回收过程中的顶板控制机理研究；煤共伴生资源开采理论与方法研究；煤炭资源开采与生态恢复相关理论与技术研究；陆地可燃冰赋存条件与开发基础研究。
2.采掘装备技术领域基础理论研究
硬岩截割机理及新型破岩理论研究；降低截割功耗技术的研究；截割滚筒上的截齿、齿座和筒体在岩（煤）体的作用下的载荷特性研究；适合我国煤矿地质条件的截割、装运及行走部载荷谱的研究。
3.深部煤矿动力灾害演化规律的基础研究
研究深部地层煤岩体物理力学特性及损伤作用机理、煤岩体渗透特性的应力响应规律、煤岩体流变-突变规律及其本构关系、煤体峰后渗透性及失稳破坏条件；探讨深部地层煤岩体力学特性的尺度效应，外加物理场对含瓦斯煤体吸附、解吸特性的作用机制，含瓦斯煤岩体的裂隙、孔隙特征，含瓦斯煤岩体动力灾害发生机理及其演化过程、动力灾害发生过程的多相流动特性；煤岩动力过程的多信号响应机理及规律，煤岩动力灾害演化过程的多信号时空响应规律，多信号耦合、定位监测、分级预警基础理论与方法。
4.煤矿井下热动力重大灾害致灾机理与防治基础
研究煤自然火灾动力学演化规律，矿井火灾灾变通风热力学；研究深层煤矿床井田区域地温场特征及作用机制，井巷围岩与风流间的不稳定热交换规律，深部煤矿床区域地温场热动力学形成与传播机制；爆炸冲击波在煤矿井巷网络中的传播及致灾特性，阻爆、隔爆装置及阻爆剂对瓦斯爆炸传播限制原理；灾变气体在煤矿井巷网络中的扩散及
致灾特性，热动力灾害对通风系统的破坏机理，灾变气体在矿井通风动力失效（受冲击波破坏）条件下在通风网络中的分布规律和扩散特性，灾变通风控制方法；煤矿井下爆炸与火相互作用过程及致灾机理，井下灾变区域（巷道、峒室、工作面）内易燃易爆气体燃烧、爆轰、爆炸的热动力特征及转化的物理化学条件。
5.煤矿粉尘职业危害的基础研究
受限空间气固两相流场分布规律及影响因素和控尘、除尘机理研究；喷雾成雾机理和呼吸性粉尘分级捕集机理研究；煤岩产尘机理及产尘能力量化评价基础研究；煤的基本组成单元对煤表面性质的影响规律及改性水对煤表面性质的作用机理研究；煤矿粉尘物性对粉尘云空气动力学特性的影响机理研究；风流和冲击气流捕获沉积粉尘的空气动力学机理研究。
6.煤矿事故应急管理基础理论
研究煤矿突发事件（事故）发生时，不同人员的心理、生理变化异同性和行为响应特征及其对应急决策、实施及安全避灾行为的作用机理，人－机－环动态变化规律和耦合致灾（含次生灾害）机理，灾害发生对不同关联人员心理、生理影响及事故后遗症心理疏导方法；应急救援的组织管理，人员搜救、煤矿安全疏散、抢险救灾、灾情控制、医疗、救护、资源调度、辅助决策、信息管理等的理论、机制和方法。
7.废弃矿井对生态环境影响的基础研究
研究废弃矿井复杂含水介质场结构特征及其地下水动力学特征，废弃矿井中地下水回升的规律、机理和研究方法；废弃矿井水质变化和污染过程、范围及机理，废弃矿井水渗流各阶段、各含水介质中的数学描述方程；废弃矿井地下水淹没过程的数学模拟；废弃矿井地下水淹没过程诱致多种灾害的成灾机理；废弃矿井地下水回灌诱致多种灾害控制技术方法；废弃矿井地下水回灌机理与环境地质灾害。
8.露天矿山工程地质灾害发生机理与控制理论研究
研究基于矿山复杂结构和复杂环境相互耦合作用，建立露天矿山岩层承受重力、高应力流变、地震动力、采矿等多因素作用下变形演化规律的耦合非线性系统模型，研究采矿作用下露天矿山岩体内在的结构特征及其演化规律，揭示矿山地层结构的力学特性与时效特征，阐明矿山岩体在采矿作用下变形破坏演化过程与复杂外界因素耦合作用机制。研究陡帮开采边坡灾害机理及稳定性控制理论；研究结构控制下边坡瞬时的强降雨、爆破震动诱发岩体破坏机理及失稳判据；研究露天转地下开采（联采）围岩稳定性理论；研究露天矿深大高含水软岩(土)边坡、露井联采边坡、大面积承载黄土基底排土场、边(端)帮煤控制开采稳定性控制理论；提出矿山工程地质灾害发生的预测预报方法，为采取相应灾害防治措施提供理论依据。
9.煤炭加工转化基础理论
煤的大分子结构单元芳香环结构、桥键结构及非共价键结构特征和反应性；多相体系多尺度物料流体力学及分层分离规律；煤炭高效分选的机理性基础研究；煤炭加工过程数学模拟与智能控制基础研究；“国家和地区层面煤炭资源优化开采与利用决策支持平台”基础理论研究；煤热解自由基产生和反应规律；催化剂的作用机理和催化剂设计；多相反应动力学、反应器流体力学和传热传质规律；高温下灰渣的物理化学特性；不同气氛下耐高温材料的物理化学特性和煤转化反应器用新材料研究；以及CCS和CCUS相关的基础科学理论。
（二）关键技术与装备
方向1：煤炭资源开发地质保障
深部煤炭资源的精细勘探、伴生资源综合探测和多源地质灾害一体化探测是煤炭资源安全高效开发的基础。提高戈壁、黄土塬、采空区等地区煤炭资源与地质条件的勘探精度，在煤矿井下增强多源地质灾害全方位、可视化超前预测预报能力，为实现安全高效开采提供技术支撑。
1.煤炭资源精细探查技术与装备
研究内容：研究煤系地层含水性、应力聚集和煤层瓦斯富集区的地球物理属性响应识别方法，新疆戈壁、鄂尔多斯巨厚黄土、采空区对探测精度的影响，开发深部多波三维地震勘探技术和综合电磁法精细探测技术；研制钻孔分层水压测定、瓦斯测定和应力测定等测井装备，研究多种资源一体化探测技术和综合解释方法；开发借助井下巷道对深部资源的精细探查技术，研制井下钻探取芯、完孔测井、巷道地震等探测装备。
研究目标：三维多波地震勘探技术对800m以深的5 m小构造探测的准确度提高到70%以上，结合电磁法勘探对富水区、应力聚集区与煤层瓦斯富集带做定性划分；在新疆戈壁、鄂尔多斯黄土塬区，对埋深400 m以下的5 m小构造探测的准确度提高到80%以上；在开采巷道对100 m以浅下覆煤层的1 m-2 m小断层实现有效探测。
2.矿井多源地质灾害一体化超前探测技术及装备
研究内容：研究矿井全空间条件下多灾害源地球物理响应的提取方法，开发煤矿井下掘进头超前声波聚焦成像探测、电磁散射相位层析成像探测、机载雷达探测等技术及装备；研究采掘工作面综合探测信息实时集成分析方法和多灾害源动态可视化超前预测技术；集成地面三维地震勘探、遥感航测、井下采掘揭露和井下超前探测等数据，开发矿井地质信息一体化动态分析和管理系统。
研究目标：实现回采工作面的探测范围达350 m×2000 m，掘进头前方有效成像探测能力达到80 m，机载探测雷达动态监测范围达30 m。1～3 m小断层、含水层或导水通道的验证率达到75％以上。
3.资源整合煤矿隐蔽灾害预测技术
研究内容： 开发探测小煤矿边界的高精度和高效三维瞬变电磁、三维高密度电法和超浅层三维地震等地面探测技术及装备；建立废弃矿井串通和地表水连通等阶进透水过程模型，进行水害威胁程度评价；研究资源整合矿区隐伏火区蔓延规律，研制采空区发火探测传感器和隐蔽火源探测系统，开发火区边界和火源中心定位技术。
研究目标：实现对小煤矿边界及其富水性、冒落状态的高效、高精度探查，边界探测的水平误差小于埋深的3%，垂向误差小于埋深的5%，含水性判断准确率达到80%；火源中心及边界的探测误差不超过20 m。
4.深部资源开采重大水害防控关键技术及装备
研究内容：研究800 m以下深部煤层顶、底板水害智能评价方法，研究大采高条件下垂向隐伏导水构造活化评价指标体系；开发井下高承压水钻进、长距离水平定向注浆、随钻水文地质异常体探测、注浆效果检测等技术与装备；研究含水层改造及奥灰顶部阻水加固及检测的技术；研制采掘过程中垂向构造发育及活化的监测系统及多参数涌水源智能在线分析系统。
研究目标：建立受6 MPa以上高承压水威胁的深部矿井底板突水防治技术体系，实现井下钻探及注浆抗水压达6－12 Mpa，垂向隐伏导水构造勘探精度达80%以上，进一步提高注浆改造工程的可靠性，减小深部高承压奥灰岩溶突水淹井的可能性。
方向2：特殊地层大型矿井建设
煤炭开发已向西部转移，西部煤矿特点是生产规模大、斜井多、井筒直径大，地层为弱胶结、不稳定。已有特殊凿井技术不能完全适应西部地层条件，特别是斜井冻结技术尚属空白。相对煤巷掘进来说，岩石巷道掘进速度慢，严重影响了矿井安全快速建设。
5.斜井冻结凿井技术及装备
研究内容：针对西部煤矿特殊地层条件，研究第四系、第三系、白垩系等特殊地层斜井冻结凿井技术：斜井倾斜冻结孔钻进技术及钻孔设备研究，钻孔轨迹控制技术；斜井冻结壁形成规律研究；冻结压力特性及斜井冻结井壁结构研究；冻结施工综合监控及信息化施工技术与装备。
研究目标：解决斜井冻结孔施工和冻结法凿井的安全和关键技术，研制斜井冻结钻孔设备，冻结孔钻孔偏斜达到小于0.3%，斜井综合成井速度达到30m/月，形成斜井冻结的理论体系。
6.岩石巷道快速掘进技术及装备
研究内容：煤矿岩巷岩石可掘性分类研究；岩巷全断面综合掘进机研制；钻爆法快速掘进关键装备及工艺研究，包括高效液压凿岩机、双向卸载全液压侧卸装岩机研制，混凝土湿喷支护技术研究等。硬岩截割技术、大功率岩巷掘进机研究；巷道掘进粉尘控制技术研究。
研究目标：研制成功直径3-4m全断面岩巷综合掘进机，达到月成巷150-200m。研制成功高效液压凿岩机、双向卸载全液压侧卸装岩机、实现岩巷钻爆法掘进技术和装备突破，达到月成巷100-150m。研制成功适合岩石强度不小于100MPa岩巷掘进机。
7.西部软岩地层竖井特殊钻井技术
研究内容：适合西部地区寒冷环境下特殊钻井技术研究，包括半闭路泥浆循环系统技术及装备研究；适合西部地层泥浆材料及临时支护机理研究；行星式复合钻头结构研究；软岩地层井壁受力及井壁结构研究。
研究目标：提出适合西部特殊地层条件下的钻井法凿井工艺，完成复合式钻头研究和加工一套直径9m左右的钻头，完成寒冷地层泥浆半闭路循环系统研究和实验，完成钻井法在西部软岩示范钻进工程。
8.大直径岩石竖井掘进机技术及装备
研究内容：研制竖井掘进机；研究有导孔及无导孔的排渣工艺；研究井筒永久支护技术。
研究目标：实现机械破岩、掘进支护平行作业，适合直径不小于8m，深度600m岩石地层井筒施工，成井速度达到80-100m/月。
方向3：矿井高效自动化开采
高效集约化矿井建设是煤炭工业的发展方向，是我国采用高新技术改造传统产业、振兴煤机装备制造业的重大举措。我国目前高端采掘设备在可靠性、自动化监测监控和生产效率等方面与国外产品还存在较大的差距。
9.千万吨矿井高效自动化开采成套技术与装备
研究内容：高效采煤新方法、新工艺以及超长工作面开采技术与系统配套技术；具有煤岩识别功能的大功率电牵引采煤机；工况自动耦合型电液控制液压支架；具有可控调速软启动装置的超长运距大功率重型刮板输送机、转载机、破碎机；大运力长距离带式输送机；大断面煤巷掘锚支护一体化装备；工作面装备快速搬家技术与装备；综采工作面集中控制自动化系统。