激活煤礦大數據，賦能煤礦綠色低碳轉型
——記中煤科工開采研究院安全與生態環境研究分院院長尹希文

李 莉 吳應清

從2007年參加工作至今，尹希文在工作崗位上一直兢兢業業。他勤于學習、勤于實踐、勤于思考、勤于總結，腳踏實地開展煤礦綠色開采及巖層控制技術研究工作，先后參與完成國家自然科學基金項目、重點研發計劃等國家級項目十余項，主持橫向課題40余項，發表論文論著25篇，授權發明專利30余項。

尹希文的努力、勤勉為他帶來了科研上的突破：首次基于“壓桿理論”揭示了煤壁片幫機理，得到了煤壁易片幫范圍，為液壓支架護幫板設計和片幫治理提供了依據；完善發展了“淺埋煤層覆巖‘切落體’結構模型”，發明了液壓支架與圍巖雙周期分析方法；主持開發的“KJ21頂板監測預警系統”已在國內近百個礦區、300余個采煤工作面成功應用；主持開發的“一種適用于綜采工作面液壓支架的循環末阻力預測方法”獲中國專利銀獎。

尹希文

2022年12月28日，中國煤炭工業協會公布了2022年度中國煤炭工業科學技術獎獲獎項目，中煤科工開采研究院安全與生態環境研究分院院長尹希文牽頭的“一種適用于綜采工作面的液壓支架的循環末阻力預測方法（專利）”獲2022年度中國煤炭工業協會科學技術獎一等獎。

2023年7月21日，國家知識產權局公布了第二十四屆中國專利獎評審結果，這項專利榮獲銀獎。

這兩次獲獎是業內對尹希文多年來從事煤礦綠色開采和巖層控制技術研究工作的再次認可。此前，他曾獲得煤炭青年科技獎，省部級科技進步獎16項。

科研無止境。面對煤炭行業新發展要求，圍繞綠色、低碳、安全、智能發展方向，以現場需求為導向，以創新為動力，在深化原研究方向的基礎上，尹希文的研究方向也在不斷拓展。

讓數據說話，實現礦山壓力超前可靠預警

尹希文坦言，開展“一種適用于綜采工作面的液壓支架的循環末阻力預測方法（專利）”研究，初衷是為解決采煤工作面圍巖穩定和作業人員的生命安全問題。

近幾年的統計表明，我國煤礦頂板災害發生起數和死亡人數均居各類災害之首，已成為我國煤礦安全的“頭號殺手”。“礦山壓力是頂板及次生災害產生的根源。礦山壓力不能超前精準預測是頂板災害多發的主要原因，也是世界難題。主要表現在3方面：一是煤田地層結構及巖性復雜，回采后巖層破斷及運動規律變化莫測，導致超前預測難；二是礦壓影響因素眾多，相關參數難以精確獲取，導致動態預測難；三是采煤工序繁多，推進速度快慢不一，礦山壓力規律變化快，導致預測不準。”尹希文介紹。

從本科到博士，尹希文一直在礦山壓力方向進行探索，核心工作是做數據分析。通過大量研究，尹希文發現了隱藏在數據背后的礦山壓力變化新規律。他說：“工作面礦山壓力綜合顯現強度由數百臺液壓支架壓力構成，類似上證指數與個股關系，由采煤后上覆巖層的周期性運動引起，時刻都在變化，其變化規律的周期性較上證指數還要強。數據能不能發揮更大的作用，實現超前預測?”從書柜里的一摞摞資料和電腦里積累十多年的近10G實測數據，可以看出從參加工作之初，尹希文就在琢磨這個問題。

尹希文買書自學，報數據挖掘培訓班，做大量理論計算，希望讓數據說話，實現超前預測。“當時想過很多辦法，卻在驗證中被一次次否定，一次次推翻重來。”尹希文介紹，“數據預測跟解方程一樣。X+3=5，求解X很簡單，但實際中X這個未知數的影響因素眾多，且千變萬化，常用的回歸、神經網絡等方法無法求解，只能把核心指標提取出來，通過找規律進行預測。”最終尹希文帶領團隊通過變革預測特征值，發明動態匹配預測方法，成功求解并實現了工作面礦壓的實時、動態、周期性預測預警，在全國近百個大型煤炭企業推廣應用，實施效果良好。

超前預警的準確性是煤礦頂板災害防治的關鍵。尹希文坦言：“預測未知很難，要走的路很長。雖然目前我們實現了超前預警，但也只是做了一些初步嘗試，對一些條件復雜、礦山壓力變化規律性不太強的工作面，預測準確性還是不太高，仍有進一步優化的空間，我們將會持續研究下去。”

團隊合影

治學很苦，更有成功的喜悅

從2007年參加工作至今，尹希文在工作崗位上一直兢兢業業。他勤于學習、勤于實踐、勤于思考、勤于總結，踏踏實實地完成手上的工作，先后參與完成國家自然科學基金項目、重點研發計劃等國家級項目十余項，主持橫向課題40余項，發表論文論著25篇，授權發明專利30余項。

尹希文在作會議報告

尹希文的努力、勤勉為他帶來了科研上的突破：首次基于“壓桿理論”揭示了煤壁片幫機理，得到了煤壁易片幫范圍，為液壓支架護幫板設計和片幫治理提供了依據；完善發展了“淺埋煤層覆巖‘切落體’結構模型”，發明了液壓支架與圍巖雙周期分析方法；開發了KJ21頂板監測預警系統并成功應用。

“農夫之子，結緣礦業；首戰中原、轉戰京城；四年采礦系，三份采礦情；砥礪十五載，一生開采夢。”尹希文曾對自己采礦學習和工作做過如此總結，其中也飽含他對采礦工作的熱愛。但對工作如此執著的尹希文，在面對方向選擇時也曾有過徘徊、迷茫。

尹希文出生于江蘇省漣水縣的普通農家，為減輕家里負擔，高考填寫志愿時，他選了當時學費較低的一個專業——采礦工程。2000年9月，他進入焦作工學院學習，就此與煤炭行業結緣。

上學時，煤炭行業就業形勢不好，看到高年級的學生找工作困難，尹希文心里很焦慮，曾產生過厭學情緒，也想過換專業，但最終陰差陽錯他還是在采礦工程專業堅持下來。4年本科學習后，他考取了煤炭科學研究總院采礦工程專業的研究生，畢業后留院工作，后來又攻讀了博士學位。

尹希文在博士畢業典禮現場

走上工作崗位，身邊老專家、老前輩的工作作風和態度深深影響著尹希文。他的導師閆少宏，年過50經常在辦公室親自推導理論公式。康紅普院士，做了一輩子巷道支護技術研究，取得了眾多前沿成果。他鼓勵年輕人敢于坐“冷板凳”，要堅持一輩子做一件事。王國法院士參與了我國煤礦綜合機械化發展全過程，引領我國煤礦由綜合機械化向智能化發展。他的名言是：“我不是因為喜歡而選擇煤炭行業，而是因為選擇而愛上了煤炭事業。”

尹希文從他們身上看到了堅持，也看到了熱愛，在實際工作中潛移默化向他們看齊。“也許剛開始不太喜歡所做的事，但堅持下去就會發現其中的樂趣。有熱愛，多苦都不是苦，多累都不是累，并且熱愛會提供一直堅持下去的動力。”尹希文說。

為了給液壓支架護幫板設計和片幫治理提供依據，在分析煤壁片幫機理，求取煤壁易片幫范圍過程中，尹希文花了大量精力。到現場發現問題，在飛機上做計算，他想抓住任何可利用的時間思考和求解問題。“我印象很深，一次出長差回來，心里覺得對家人有愧疚，本想著陪家人看電視，但只看了一會兒電視，我突然來了思路，就抱來電腦推導公式，越推導覺得越有意思，一直到公式推導完。經歷了很長時間的困惑、迷茫，久攻不破的難題終于被成功拿下，那種興奮感真的無法用言語形容。”說起科研為他帶來的滿足感，尹希文神采飛揚。

推導工作面覆巖“切落體”結構模型公式也是如此。上班時，事情較多，為了能更專注解決問題，尹希文利用下班時間，在辦公室里死摳推導過程，經常廢寢忘食，忘了時間，但完成后心里又滿是喜悅。

從迷茫徘徊、無悔付出到堅定方向，尹希文一直在不斷學習、不斷實踐，越發體會到這份工作帶給他的樂趣和滿足感。正如王國維形容的治學三境界：“昨夜西風凋碧樹，獨上高樓，望盡天涯路”、“衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴”和“眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處”。做學問的艱難和成功的喜悅，就是如此。對此，尹希文有真切體會。

在理論上弄清機理只是成功了一半，科研成果經受住了現場檢驗，讓尹希文感受到了更加踏實的成就感。尹希文開發的“KJ21頂板監測預警系統”已在全國近百個礦區、300余個工作面成功應用，并形成了頂板監測預警云平臺，可提前發現頂板異常并及時提供遠程指導服務，超前解決頂板安全隱患，保障煤礦安全生產。

尹希文（中）現場指導

尹希文的片幫理論模型在業內也產生了廣泛影響。論文引用量300余次，在外開會，尹希文介紹自己時，一提名字很多人都知道是他用“壓桿”理論揭示了煤壁片幫機理，得到了煤壁容易發生片幫的范圍。

“有個參數當時我推導錯了，安徽理工大學一位老師發現后針對公式推導專門寫了一篇文章。我也是偶然看到文章，發現確實是錯了。有人指出了我的錯誤，但我很開心，這說明我的理論有人在關注，有更多人關注，就能把事情做得更好。”對學術上的討論，尹希文持開放態度。“學術交流是科學研究非常必要的環節。每一位科研人員都有他的特點和擅長的領域，同時也具有一定的自身局限性。保持創新的精神和開放包容的心態非常重要，因為學問提升有一個思考和碰撞過程，加強交流能把自己的短板補上，學習對方的長處，長遠來看更能促進學科的發展和科學的進步。”尹希文說。

團隊合影

腳踏實地，求真務實勇創新

現如今，尹希文已經擔任中煤科工開采研究院安全與生態環境研究分院院長。面對新崗位、新領域、新要求，他迎難而上、銳意進取。對新業務不熟悉，他抽時間惡補礦井防治水、地表沉陷、地球物理勘探等專業知識；業務市場不熟悉，他逐一梳理在研項目，帶隊拜訪新老客戶；新領域開拓有困難，他帶頭學習固廢處理、碳減排等新知識，協同國內優勢單位聯合攻關，積極開拓新的業務方向。

到安環分院工作后，原有團隊與現有團隊融合，尹希文的團隊規模進一步擴大了，專業分布更合理，采礦、水文地質、軟件開發、物探、自動化都有人在做。隨著團隊的升級，尹希文也在謀劃著圍繞國家綠色低碳發展方向，拓展團隊的研究領域。他帶領團隊將之前積累的礦山壓力數據挖掘方法應用到水文數據分析中，提出了礦山壓力-微震-水文協同預測方法，力求提高煤礦水害監測預警的準確性。

針對煤礦巨量固廢處理利用及綠色開采問題，尹希文帶領團隊率先提出了“粉煤灰固碳+防滅火”綜合利用新方法，初步開發了粉煤灰固碳及充填利用技術與裝備，獲得了國家“十四五”重點研發計劃的支撐，有望助力煤電聯營企業在碳減排和構建循環發展新模式方面邁出實質性一步。

針對采煤沉陷區存在覆巖和地表移動周期長、變形量大、致災機理復雜的特點，在單一監測手段無法滿足現場需求的現實情況下，尹希文率領團隊融合大數據、互聯網、5G、遙感等技術，開發出集全球衛星導航系統、星載合成孔徑雷達、無人機攝影測量、地面測量及覆巖鉆孔監測于一體的“空、天、地、孔”協同監測平臺，實現了采煤沉陷區覆巖及地表移動全方位、全過程動態監測，并在北票采煤沉陷區成功應用。這一成果為實現煤炭行業信息化、數字化、網絡化、智能化融合發展起到了積極推動作用，被中國煤炭工業協會評為2019—2020煤炭行業兩化深度融合重點推薦優秀項目，2022年5月，北京電視臺財經頻道直通車欄目對此進行了專題報道。

近年來，中央相關工作會議提出的一系列新觀點、新認識，對煤炭在我國能源安全穩定供應中的地位和作用進行了科學定位，為煤炭工業高質量發展指明了方向。

面對新時代、新形勢、新任務、新要求，尹希文也將帶領團隊邁入新征程，他們將持續推動煤礦安全綠色智能開采技術發展，專注開采、追求卓越、持續奮斗，為煤炭工業的高質量發展繼續貢獻力量。