當(dāng)前煤炭科技主要成就及其特點

鞏華剛

（新汶礦業(yè)集團有限責(zé)任公司，山東 泰安271000）

當(dāng)前煤炭科技主要成就及其特點

鞏華剛

（新汶礦業(yè)集團有限責(zé)任公司，山東 泰安271000）

煤炭資源是我國基礎(chǔ)能源，煤炭工業(yè)發(fā)展十二五規(guī)劃實施以來依托煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展黃金十年的堅實基礎(chǔ)，在煤炭科技創(chuàng)新方面取得了巨大成就，本文簡要敘述了近年來煤炭科技行業(yè)科技發(fā)展成果和技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，為今后煤炭工業(yè)快速發(fā)展提供有益參考。

煤炭工業(yè)；煤炭科技；科技成就

Coal industry； Coal science and technology Scientif c and technological achievements

0 前言

煤炭是我國的主要能源。黨和政府對煤炭工業(yè)發(fā)展給予了高度關(guān)注，提出了“堅持節(jié)約優(yōu)先、立足國內(nèi)、煤為基礎(chǔ)、多元發(fā)展，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑穩(wěn)定、經(jīng)濟、清潔、安全的能源供應(yīng)體系”的能源戰(zhàn)略。煤炭工業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展對我國經(jīng)濟和社會發(fā)展至關(guān)重要。

1 “十二五期間”煤炭科技成就特點

（1）初步建成了以企業(yè)需求為主導(dǎo)、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的煤炭科技創(chuàng)新體系。當(dāng)前，煤炭行業(yè)共有12個國家級技術(shù)研發(fā)中心，大多數(shù)企業(yè)都有自己的科研中心，完善了企業(yè)與高等院校、科研機構(gòu)和專家學(xué)者的科技合作機制；涌現(xiàn)了一大批最新科技創(chuàng)新、仿真模擬實驗室，日益完善了煤炭科技研發(fā)體系，為技術(shù)創(chuàng)新奠定了堅實基礎(chǔ)。企業(yè)科技創(chuàng)新意識不斷增強，技術(shù)成果應(yīng)用率不斷上升，行業(yè)評定的特等和一等獎項目獲得國家科技獎的比例逐年提高。

（2）在國家科技發(fā)展政策引導(dǎo)和資金扶持下，行業(yè)共性關(guān)鍵性技術(shù)攻關(guān)取得突破。煤炭工業(yè)共性關(guān)鍵性技術(shù)和重大裝備研究項目被提高到國家層面來對待，不少項目被納入到國家“863”“973”科研基金范圍內(nèi)，為高新技術(shù)企業(yè)發(fā)展提供了諸多政策、資金支持。結(jié)合生產(chǎn)安全高效礦井建設(shè)配套技術(shù)與裝備，煤炭潔凈加工、煤礦安全、礦區(qū)環(huán)境保護、煤礦信息與自動化組織開展了一系列科技研究、產(chǎn)業(yè)建設(shè)和工程示范工作，取得了一批具有突破意義和先進水平的科技成果。

（3）適應(yīng)我國煤層條件的各種機械化、綜合機械化采煤工藝不斷成熟完善，煤礦重大裝備國產(chǎn)化取得重要進展，煤礦技術(shù)裝備制造保持高速發(fā)展勢頭。由國內(nèi)科技人員自主研發(fā)設(shè)計的厚煤層大功率電牽引采煤機，采用了最新科技成果和設(shè)計理念，大運力礦用帶式輸送機等一批現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)備得到廣泛普及和推廣。最新推出的具有100%自主技術(shù)專利的煤礦巷道快速掘進掘錨聯(lián)合機組、新型懸臂式掘進機，使掘進機械化程度穩(wěn)步提高，出現(xiàn)了一批采用國產(chǎn)化裝備的高產(chǎn)高效礦井，我國煤炭井工開采技術(shù)進入國際先進行列。

（4）潔凈煤技術(shù)取得重要進展，成為我國能源體系建設(shè)的重要內(nèi)容。大型選煤廠重介質(zhì)選煤成套裝備性能指標(biāo)到達(dá)國際一流水平。煤炭液化技術(shù)研究取得重大突破，大大增強了我國大型煤炭生產(chǎn)設(shè)備研發(fā)實力。煉焦、造氣以及合成氨、甲醇煤化工技術(shù)等呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢。

（5）礦區(qū)環(huán)境保護和循環(huán)經(jīng)濟建設(shè)技術(shù)進入實質(zhì)性應(yīng)用階段。煤層氣資源化勘探和大規(guī)模開發(fā)試驗取得初步成果，煤矸石綜合利用、劣質(zhì)煤電廠、礦區(qū)沉陷治理、礦井水資源化處理、煤系地層共伴生資源開發(fā)利用技術(shù)研究和工程應(yīng)用工作廣泛開展。礦區(qū)循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展試點工作納入國家或地方經(jīng)濟社會發(fā)展計劃安排。礦區(qū)循環(huán)經(jīng)濟已經(jīng)形成多樣化發(fā)展模式。

2 “十二五期間”主要煤炭科技成就

2.1 煤炭資源開發(fā)地質(zhì)保障技術(shù)得到新發(fā)展

初步形成了具有中國煤田地質(zhì)特色的勘查理論體系，“以地震主導(dǎo)，多管齊下，井上井下多位一體聯(lián)動”的立體式綜合勘探體系逐漸成熟，基本能夠探明開采地質(zhì)條件。三維地震儀、3D可視化解釋技術(shù)、時延地震勘探技術(shù)得到成功應(yīng)用，二維地震勘探技術(shù)在各大主煤產(chǎn)區(qū)得到普遍應(yīng)用，三維地震技術(shù)能夠識別厚層超過五米的煤田斷層，解釋落差3～5m的斷點，以及波幅10m以上的褶皺，成為煤田地質(zhì)勘查的首選技術(shù)。電磁法勘探技術(shù)、測井技術(shù)、受控定向鉆進技術(shù)得到應(yīng)用，超大孔徑、超千米深孔鉆機研制成功。

2.2 特殊地層礦井建設(shè)技術(shù)快速發(fā)展

凍結(jié)法鑿井技術(shù)可以穿透最深587米的煤田厚度，最大凍結(jié)深度737米。采用鉆井法最大鉆鑿成井深度達(dá)到660米，最大孔徑10.3米。最新型的注漿技術(shù)實現(xiàn)了"水泥時代"向"黏土?xí)r代"的轉(zhuǎn)變，運用國內(nèi)學(xué)者研發(fā)的綜合注漿技術(shù)可以將注漿深度提高1048米。大直徑反井鉆機的面世，大大提高了反井鉆機一次鉆進成井的成功率，反井鉆井深度達(dá)到500m，最大鉆井直徑達(dá)到5m。

2.3 安全高效開采技術(shù)與裝備達(dá)到國際先進水平

年產(chǎn)600萬噸大采高綜采和年產(chǎn)1000萬噸的綜放成套技術(shù)與裝備研制成功。綜放開采技術(shù)領(lǐng)先世界前列，已在多個國家廣泛普及和推廣。

2.4 煤巷快速掘進技術(shù)創(chuàng)新成果顯著

一般來說，煤巷綜掘成巷速度保持在300-500m/月，最高可達(dá)800m/月以上。國有重點煤礦的煤巷錨桿支護率達(dá)到60%，一些比較先進的礦區(qū)甚至可以超過95%。

2.5 無軌輔助運輸技術(shù)裝備取得新突破

研制和開發(fā)出一系列防爆柴油機無軌運輸車輛，在一些大型煤礦得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。

2.6 低損害綠色開采與生態(tài)復(fù)墾技術(shù)取得突破

充填開采有了創(chuàng)新，采用了巷道矸石充填、膏體充填技術(shù)，試驗了矸石不上井、地面不建矸石山，在加快煤炭開采速度的同時，有效提高了環(huán)境保護水平。使用了例如充填復(fù)墾、挖深墊淺等多種復(fù)墾方法以及塌陷區(qū)地基處理與工程建設(shè)等，吸收了景觀生態(tài)學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)等現(xiàn)代環(huán)境保護理論和觀念，有效提高了采煤區(qū)環(huán)境保護水平。地下氣化進行了多種工程化試驗。

2.7 煤礦信息化技術(shù)員發(fā)展迅速

推出了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)、煤炭產(chǎn)量遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度通信系統(tǒng)等。

2.8 露天煤礦開采技術(shù)取得新進步

在露天礦開采領(lǐng)域，生產(chǎn)設(shè)備及工藝創(chuàng)新也取得了重大突破，大型挖掘機、電鏟、卡車等設(shè)備長期進行了前期研制。另外，露天采礦作業(yè)區(qū)開始大力采用GPS定位技術(shù)、地下位移監(jiān)測系統(tǒng)等新型技術(shù)。

2.9 煤與煤層氣協(xié)調(diào)開發(fā)技術(shù)有了新突破

開發(fā)了煤層氣欠平衡鉆井、多分支水平井鉆完井、壓裂增產(chǎn)等關(guān)鍵技術(shù)；開發(fā)出相應(yīng)的井下水平長鉆孔裝備等，井下水平長鉆孔成孔深度達(dá)到1046m；鄂爾多斯盆地、馬道頭、酸棗井等多個示范礦區(qū)取得了明顯的技術(shù)創(chuàng)新成果。

2.10 煤巖動力災(zāi)害預(yù)測與防治技術(shù)有了新進展

全面推廣“四位一體”綜合防突技術(shù)；實現(xiàn)了對工作面前方150m范圍地質(zhì)小構(gòu)造探測；研發(fā)了煤巖應(yīng)力、瓦斯含量的快速測定技術(shù)和裝備；鉆屑法、地音、微震監(jiān)測等應(yīng)用廣泛；松軟突出煤層成孔深度達(dá)到168m。

2.11 煤礦熱動力災(zāi)害預(yù)測與防治技術(shù)取得新進展

火災(zāi)、瓦斯煤塵爆炸防治：研發(fā)了煤最短自然發(fā)火期的快速測試技術(shù)，建立了火災(zāi)早期預(yù)測預(yù)報指標(biāo)體系；研發(fā)了自動抑爆技術(shù)與裝備，新型防滅火材料及復(fù)合惰泡防滅火裝備、新型抑爆裝置等。煤田火災(zāi)：對北方煤田火災(zāi)發(fā)生特點和范圍進行了全面綜合分析，建立了煤田聯(lián)合消防體系，有效控制了煤田火災(zāi)發(fā)生風(fēng)險。

2.12 煤礦應(yīng)急救援技術(shù)有了新發(fā)展

國家礦山應(yīng)急救援體系初步形成，開發(fā)了人員遇險區(qū)域定位、救災(zāi)通訊、遇險人員快速救護等技術(shù)與裝備。

2.13 煤礦職業(yè)危害防治技術(shù)得到重視

在粉塵防治方面，研究出系列渦流控塵、除塵設(shè)備，采煤機塵源智能跟蹤高壓噴霧降塵技術(shù)等。在礦井熱害防治方面，研制出礦工個體熱害防護服、礦井降溫冷水機組、冷風(fēng)機組等。14.煤炭洗選和加工技術(shù)水平有了新提高。

2.14 煤炭洗選和加工效率和質(zhì)量顯著改善

在煤炭洗選加工方面，原煤入選率提高到了50%，重介選煤占選煤工藝的50%左右，重介質(zhì)旋流器已形成系列產(chǎn)品；干法選煤在中小型選煤廠得到推廣；細(xì)粒煤分選與脫水進一步完善；一些重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)實現(xiàn)了完全自動化控制和監(jiān)測；國產(chǎn)選煤成套設(shè)備裝機總功率超過400萬t/a。在水煤漿方面，推出了水煤漿新型生產(chǎn)設(shè)備；水煤漿專用鍋爐及燃煤燃油鍋爐改燒水煤漿技術(shù)取得突破；氣化水煤漿用煤標(biāo)準(zhǔn)有效降低，大大提高了煤炭資源利用率。

褐煤提質(zhì)方面，褐煤干燥技術(shù)保持在世界領(lǐng)先地位；褐煤干餾技術(shù)成熟度較低。

2.15 煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)發(fā)展迅速

煤炭氣化技術(shù)：灰熔聚煤氣化技術(shù)、多噴嘴對置式水煤漿氣化爐、航天爐、兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)研制成功。煤炭液化技術(shù)：100萬t/a直接液化示范廠投入試運行；開發(fā)成功煤直接液化納米級高效催化劑。間接液化技術(shù)開始大范圍普及和推廣，3套16～18萬t/a裝置投入運行，400萬t/a間接液化廠正在籌建當(dāng)中。煤基炭材料方面，以水深度凈化、油氣回收、煙氣污染物聯(lián)合脫除和煤層氣提純?yōu)槟繕?biāo)的專用功能型煤基吸附材料領(lǐng)域以及在電極炭、磁性炭方面獲得長足發(fā)展，有效夯實了煤炭工業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)。煤制天然氣技術(shù)發(fā)展相對緩慢，蒸汽-純氧氣化/甲烷化技術(shù)應(yīng)用取得重大突破，加氫氣化和蒸汽催化氣化技術(shù)科研項目正在全力推進。煤制化學(xué)品方面，煤制合成氨、甲醇和電石產(chǎn)量領(lǐng)先全球；煤制烯烴、煤制乙二醇等技術(shù)已具備工業(yè)化應(yīng)用的條件。煤基多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，國內(nèi)已完成40MW級燃?xì)獍l(fā)電與甲醇聯(lián)產(chǎn)已投入商業(yè)化運行，正在進行單元技術(shù)放大研究；創(chuàng)造性的提出了多種形式的多聯(lián)產(chǎn)工藝路線，開始進入到生產(chǎn)實踐階段；結(jié)合IGCC和大型煤化工項目的建設(shè)需求，全面推進多聯(lián)產(chǎn)項目綜合應(yīng)用。

2.16 煤炭節(jié)能減排理念日益受到重視

在煤層氣資源開發(fā)和利用方面：中高濃度煤層氣發(fā)電取得重大突破，截止到目前，最大機組裝機容量達(dá)3000kW，液態(tài)煤層氣制備正處于最后試驗測試階段。低濃度煤層氣濃縮富集技術(shù)取得一定進展。CO2減排：研究出燃煤電廠煙氣中CO2捕集的吸收法、吸附法、膜法、低溫法，對煤化工方面已開始對CO2捕集、利用和封存技術(shù)進行研究。低（劣）質(zhì)煤燃燒發(fā)電技術(shù)水平顯著提高，國產(chǎn)單機容量為135～300MW的CFB機組已實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化運行，600MW超臨界CFB機組正在研發(fā)過程中。工業(yè)鍋爐燃煤技術(shù)成果顯著，已開發(fā)出4～35t/h系列高效煤粉鍋爐關(guān)鍵設(shè)備制造技術(shù)。礦井水資源綜合利用效率不斷提高，企業(yè)生產(chǎn)成本顯著壓縮，大多數(shù)礦區(qū)礦井水綜合利用率超過70%。煤矸石綜合利用技術(shù)水平顯著提升。國內(nèi)煤系高嶺土、硫鐵礦、石英巖類礦物及膨潤土、硅藻土的利用較多，煤炭伴生油頁巖資源的利用已形成商業(yè)化運行。

2.17 煤礦管理科學(xué)取得成效

企業(yè)普遍重視內(nèi)部管控，在資產(chǎn)管理、項目投資、財務(wù)管理、融資風(fēng)險控制以及內(nèi)部流程優(yōu)化等方面進行了深入改革，取得了初步成效，顯著提高了煤炭企業(yè)綜合競爭力。

2.18 職工培訓(xùn)工作取得成績

建立、健全了煤礦安全生產(chǎn)培訓(xùn)體系，進行了安全生產(chǎn)管理培訓(xùn)、管理內(nèi)容、管理方式和流程、培訓(xùn)教材和師資、培訓(xùn)體制和管理等方面的改革。

3 總結(jié)

自國家能源局2012年3月22日發(fā)布《煤炭工業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》以來，全國煤炭行業(yè)依托“煤炭黃金十年”形成的堅實經(jīng)濟基礎(chǔ)之上，在煤炭科技創(chuàng)新方面取得了長足進展。今后煤炭仍將是支撐經(jīng)濟社會發(fā)展最基礎(chǔ)的能源，并將繼續(xù)面臨著煤炭供應(yīng)短期過量、長期不足的結(jié)構(gòu)性矛盾；全國煤炭需求將會保持穩(wěn)步增長，但是受資源儲備有限制約，煤炭供給量增長幅度十分有限，對科技創(chuàng)新的需求還將不斷增加。

［1]孫春生郭建利.2013年我國煤炭工業(yè)發(fā)展回顧與展望［J].煤炭經(jīng)濟研究.2014，（02）.

［2]王顯政.深入貫徹落實十八屆三中全會精神提升煤炭工業(yè)發(fā)展的科學(xué)化水平［J].中國煤炭工業(yè).2014，（01）.

鞏華剛（1979—），男，山東臨沂費縣人，本科，學(xué)士，工程師，研究方向：煤礦開采技術(shù)。

English summary：The coal resource is the base of energy in China，since the implementation of the 12th Five Year Plan on the development of coal industry coal industry a solid foundation for development of gold for ten years，has made great achievements in science and technology innovation.This paper brief y describes the main achievements of scientif c and technological achievements as well as the coal characteristics，provide the reference for the coal industry development plan for the next step.