持續(xù)創(chuàng)新70年碩果豐盈
——煤炭工業(yè)70年科技創(chuàng)新綜述

劉 峰 曹文君 張建明

（中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)，北京市朝陽區(qū)，100013）

2019年是新中國成立70周年，伴隨共和國成長(zhǎng)的腳步，煤炭工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展以及保障國家能源安全的征程中做出了巨大貢獻(xiàn)。原煤產(chǎn)量從1949年的3243萬t增長(zhǎng)到2018年的36.8億t，累計(jì)生產(chǎn)超過800億t煤炭，而持續(xù)的科技創(chuàng)新成為重要保障。

70年來，煤炭行業(yè)管理體制幾經(jīng)變革，但科技創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主線從未改變。經(jīng)過廣大煤炭從業(yè)人員的不斷努力，行業(yè)科技創(chuàng)新能力持續(xù)提升，為提高行業(yè)發(fā)展質(zhì)量和效益、推動(dòng)現(xiàn)代化煤炭經(jīng)濟(jì)體系建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 新中國成立到改革開放初期：綜合機(jī)械化采煤開始起步

新中國成立初期的煤炭科技進(jìn)步主要以采煤方法和采煤裝備的進(jìn)步為標(biāo)志，此處主要闡述煤礦機(jī)械化開采裝備的進(jìn)步。

新中國成立后到20世紀(jì)50年代，我國先后引進(jìn)了蘇聯(lián)和波蘭的采煤機(jī)，煤礦支護(hù)材料開始由原木支架升級(jí)為鋼支架，但還沒有液壓支架。而同期西方國家已開始進(jìn)行綜合機(jī)械化采煤。

綜合機(jī)械化采煤就是在液壓支架的保護(hù)下，能綜合實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)割煤、運(yùn)輸機(jī)輸煤的技術(shù)。為了學(xué)習(xí)西方經(jīng)驗(yàn)，1954年8月，燃料工業(yè)部召開了第一次煤礦機(jī)械化會(huì)議。1964年，煤炭部組織相關(guān)人員赴英國、法國和西德考察。同年，相關(guān)研究人員在鄭州煤機(jī)廠開始研制液壓支架。

1970年11月，在大同礦務(wù)局煤峪口煤礦進(jìn)行了綜合機(jī)械化開采試驗(yàn)，這是我國第一個(gè)綜采工作面。這次試驗(yàn)為將綜合機(jī)械化開采確定為煤炭工業(yè)開采技術(shù)的發(fā)展方向提供了堅(jiān)實(shí)依據(jù)［1］。1972年燃化部在鄭州召開了全國煤礦機(jī)械化會(huì)議，組織全國綜合機(jī)械化采煤設(shè)備會(huì)戰(zhàn)。當(dāng)時(shí)一些煤機(jī)廠與冶金、機(jī)械等行業(yè)的相關(guān)廠家協(xié)作，先后研制出垛式、掩護(hù)式等多種液壓支架、雙滾筒采煤機(jī)、重型可彎曲輸送機(jī)和高壓乳化液泵站、閥組和高壓管件等。這次會(huì)戰(zhàn)及其研發(fā)成果為我國綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

黨和國家非常關(guān)心和支持煤炭行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。1974年我國從國外引進(jìn)43套綜采設(shè)備，1977年又在當(dāng)時(shí)國家外匯非常緊缺的情況下，支持煤炭工業(yè)部引進(jìn)了100套綜采設(shè)備，同時(shí)計(jì)劃國內(nèi)制造 500 套［2］。

20世紀(jì)70年代煤炭工業(yè)部專門成立了綜合機(jī)械化采煤指揮部，對(duì)液壓支架“三閥”、乳化液泵、采煤機(jī)以及帶式輸送機(jī)托輥等關(guān)鍵部件進(jìn)行了重點(diǎn)科技攻關(guān)，為提高綜采設(shè)備的可靠性創(chuàng)造了條件。

2 改革開放到市場(chǎng)化初期：煤炭科技創(chuàng)新取得重要進(jìn)展

1980年，我國成立國家能源委員會(huì)，負(fù)責(zé)管理石油、煤炭、電力3個(gè)工業(yè)部門。1982年撤銷國家能源委員會(huì)。1988年，煤炭工業(yè)部、石油工業(yè)部、水利電力工業(yè)部和核工業(yè)部撤銷，組建了能源部，統(tǒng)管國家能源工業(yè)。煤炭工業(yè)部撤銷后，成立中國統(tǒng)配煤礦總公司和東北內(nèi)蒙煤炭工業(yè)聯(lián)合公司。1993年能源部撤銷，重新組建煤炭工業(yè)部和電力部。1998年，國家進(jìn)行機(jī)構(gòu)改革，煤炭工業(yè)部改組為國家煤炭工業(yè)局。1999年，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)成立國家煤礦安全監(jiān)察局，由國家經(jīng)貿(mào)委實(shí)行部門管理，同年成立中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)。

以上機(jī)構(gòu)改革變化期間，正是煤炭行業(yè)市場(chǎng)化改革的初級(jí)階段。這一期間，堅(jiān)持科技興煤的方向一直沒有改變。煤炭科技創(chuàng)新取得重要進(jìn)展，支撐了煤炭工業(yè)較快發(fā)展。

2.1 綜合機(jī)械化和放頂煤技術(shù)

我國煤礦綜合機(jī)械化開采技術(shù)在20世紀(jì)80年代取得較大進(jìn)展，到80年代末已開始掌握綜合機(jī)械化開采技術(shù)，極大地提高了采煤效率。與此同時(shí)，綜采設(shè)備的研制也蓬勃展開。1985年鄭州煤礦機(jī)械廠研制生產(chǎn)的ZY-35型液壓支架，在4個(gè)綜采工作面使用，年產(chǎn)原煤100萬t以上；雞西煤礦機(jī)械廠研制生產(chǎn)的MLS3-170型采煤機(jī)，在七臺(tái)河、平頂山、潞安、雞西等煤礦使用，實(shí)現(xiàn)了井下連續(xù)割煤150000 m以上不開蓋檢修；西安煤礦機(jī)械廠、遼源煤礦機(jī)械二廠和無錫采煤機(jī)械廠分別生產(chǎn)的300 kW和150 kW采煤機(jī)，都通過了1000 h臺(tái)架試驗(yàn)；張家口煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)的SGZ-764/264型重型刮板輸送機(jī)，過煤量達(dá)到200萬t，為煤炭生產(chǎn)能力的提高創(chuàng)造了條件。

1985年，全國有7個(gè)使用國產(chǎn)綜采成套設(shè)備的綜采隊(duì)，創(chuàng)年產(chǎn)原煤100萬t以上的記錄，達(dá)到當(dāng)時(shí)的國際先進(jìn)水平。

20世紀(jì)80年代初，我國引進(jìn)了國外的放頂煤技術(shù)。1984年，由煤炭科學(xué)研究總院開采所與沈陽煤炭研究所共同設(shè)計(jì)、鄭州煤礦機(jī)械廠制造的FY400-14/28型放頂煤液壓支架首次研制成功并在沈陽礦務(wù)局蒲河煤礦投入試驗(yàn)，取得較好效果；1986年在窯街礦務(wù)局二礦進(jìn)行了急傾斜特厚煤層水平分段綜采放頂煤開采工業(yè)性試驗(yàn)，取得圓滿成功；之后在甘肅窯街、吉林遼源、新疆烏魯木齊取得了急傾斜煤層綜放技術(shù)的突破。

之后綜采放頂煤液壓支架得到進(jìn)一步完善，實(shí)現(xiàn)了綜采放頂煤技術(shù)的重大突破。1991年山西陽泉一礦創(chuàng)下綜采放頂煤工作面月產(chǎn)14萬t的記錄；同年山西潞安漳村礦綜采放頂煤工作面月產(chǎn)突破15萬t，潞安五陽礦綜采放頂煤工作面月產(chǎn)突破了21萬t；1993年潞安王莊礦綜采放頂煤工作面取得月產(chǎn)31.1萬t、年產(chǎn)253萬t的好成績(jī)。

2.2 煤礦建設(shè)和掘進(jìn)技術(shù)

20世紀(jì)70年代開始，由于開采深度增加，礦井建設(shè)向大型礦井、集中生產(chǎn)的方向發(fā)展，一批年產(chǎn)150萬t、300萬t、400萬t的礦井以及年產(chǎn)1000萬t的露天煤礦相繼開工興建。到1985年年底，全國已建成131個(gè)大中小相結(jié)合的煤炭生產(chǎn)基地，其中年產(chǎn)100萬t及以上的礦區(qū)94處。

1983年，在注漿堵水技術(shù)研究領(lǐng)域中，MG-646化學(xué)注漿材料、水泥-水玻璃注漿材料、YSB-250/120型液力調(diào)速注漿泵和動(dòng)水注漿技術(shù)4項(xiàng)成果榮獲全國科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。1985年，凍結(jié)法鑿井技術(shù)獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

為適應(yīng)煤礦機(jī)械化發(fā)展需要，20世紀(jì)80年代，煤炭行業(yè)引進(jìn)了AM50型、S-100型掘進(jìn)機(jī)，對(duì)推動(dòng)我國綜掘機(jī)械化發(fā)揮了重要作用。在巖巷掘進(jìn)機(jī)械化方面，研制成功了ZC-1B型側(cè)卸式裝巖機(jī)，與光面爆破、液壓鑿巖臺(tái)車（雙臂）或多臺(tái)氣腿式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)、JZD-1型激光指向儀、膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)、錨噴支護(hù)等設(shè)備綜合配套使用，形成了巖巷掘進(jìn)機(jī)械化作業(yè)線。

2.3 選煤技術(shù)

到20世紀(jì)80年代，我國已能自行設(shè)計(jì)年處理原煤300萬t的大型選煤廠，并可以制造大型選煤設(shè)備。這一時(shí)期，我國已建設(shè)22處重介質(zhì)選煤廠，入選原煤量約占全國入選總量的22%。三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器和非磁性介質(zhì)旋流器等新工藝研究也取得積極進(jìn)展。同時(shí)，國內(nèi)研制的XPM系列噴射浮選機(jī)也得到推廣應(yīng)用。其中，推廣應(yīng)用了煤泥直接浮選工藝，從根本上消除了細(xì)煤泥和極細(xì)泥質(zhì)物在洗水系統(tǒng)中的積聚和惡性循環(huán)，達(dá)到清水選煤，為實(shí)現(xiàn)選煤廠洗水閉路循環(huán)創(chuàng)造了條件。

3 全面市場(chǎng)化改革以來：煤炭科技創(chuàng)新成就斐然

20世紀(jì)90年代后期，我國煤炭工業(yè)迎來全面市場(chǎng)化改革時(shí)期，雖然有改革的陣痛但科技創(chuàng)新的步伐更加穩(wěn)健，成就斐然。

3.1 綜合機(jī)械化采煤和智能化開采

3.1.1 20世紀(jì)90年代安全高效的煤炭綜采和放頂煤技術(shù)

1995年日產(chǎn)煤炭7000 t的綜采成套設(shè)備在鐵法礦務(wù)局試驗(yàn)成功。同時(shí)開始研發(fā)和研制大功率、電牽引、多電機(jī)橫向布置和大截深新一代采煤機(jī)，開始應(yīng)用鑄焊結(jié)合封底中部槽、交叉?zhèn)刃稒C(jī)頭、鏈條自動(dòng)張緊等先進(jìn)技術(shù)的重型刮板輸送機(jī)，從而將綜采機(jī)械化采煤的能力提高到年產(chǎn)三四百萬噸的先進(jìn)水平。這一期間還開發(fā)了長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)系統(tǒng)、既運(yùn)人又可運(yùn)料的煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)、地質(zhì)保障系統(tǒng)、煤巷快速掘進(jìn)與錨桿支護(hù)系統(tǒng)、安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有效保障了綜合機(jī)械化開采的安全高效生產(chǎn)。1999年，綜合機(jī)械化采煤產(chǎn)量占國有重點(diǎn)煤礦煤炭產(chǎn)量的51.7%，較綜合機(jī)械化開采發(fā)展初期的1975年提高了26倍。

這一時(shí)期的綜采放頂煤技術(shù)進(jìn)一步完善。1995年，山東兗州礦務(wù)局興隆莊煤礦的綜采放頂煤工作面達(dá)到年產(chǎn)300萬t的好成績(jī)；2000年兗州礦務(wù)局東灘煤礦綜采放頂煤工作面創(chuàng)出年產(chǎn)512萬t的記錄；2002年兗礦集團(tuán)興隆莊煤礦采用“十五”攻關(guān)技術(shù)裝備將綜采放頂煤工作面的月產(chǎn)和年產(chǎn)再創(chuàng)新高，達(dá)到年產(chǎn)680萬t。同時(shí)，山東兗礦集團(tuán)開發(fā)了綜采放頂煤成套設(shè)備和技術(shù)，并于2005年在澳大利亞澳思達(dá)煤礦成功應(yīng)用，將綜采放頂煤技術(shù)推廣到了國外。

3.1.2 21世紀(jì)涌現(xiàn)出千萬噸級(jí)綜采機(jī)械化煤礦

進(jìn)入21世紀(jì)，針對(duì)煤礦裝備可靠性較差、壽命較短等方面的不足，煤炭行業(yè)開始采用三維仿真、有限元分析等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，研制用高強(qiáng)度、高韌性優(yōu)質(zhì)焊接無裂紋結(jié)構(gòu)鋼的液壓支架。新型采煤機(jī)研制時(shí)更加注重可靠性要求，采用了1000 V變頻器和集中控制技術(shù)。同時(shí)，大運(yùn)量、軟起動(dòng)、高強(qiáng)度、重型化、高可靠性的新型刮板輸送機(jī)開始研制。采用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)，帶式輸送機(jī)在驅(qū)動(dòng)裝置、高效儲(chǔ)帶與張緊裝置、自移機(jī)尾、控制系統(tǒng)與監(jiān)控裝置方面也取得長(zhǎng)足進(jìn)步。

目前，年產(chǎn)1000萬t配套的采煤機(jī)、液壓支架和運(yùn)輸機(jī)已全部實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，并達(dá)到了世界先進(jìn)水平。如神東上灣煤礦年產(chǎn)1000萬t的礦井，井下采煤工作面一個(gè)班只有9個(gè)人。至此，大型煤炭企業(yè)的采煤機(jī)械化程度已由1978年的32.5%提高到2018年的97.9%；掘進(jìn)機(jī)械化程度由14.5%提高到56.3%；全國煤礦人均生產(chǎn)效率由137 t/a提高到1000 t/a，增長(zhǎng)了6.3倍。

3.1.3 黨的十八大后煤炭開采邁向智能開采

2014年5月8日，黃陵礦業(yè)一號(hào)煤礦1001工作面首次實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)的智能化開采，成為我國煤炭開采史上具有里程碑意義的一次革命。

目前，我國一些現(xiàn)代化井工煤礦的主要生產(chǎn)系統(tǒng)中的膠帶主運(yùn)輸、井下變電所、供排水泵房、地面主通風(fēng)機(jī)房實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控和無人值守。全國已建成100多個(gè)有人巡視、無人值守的智能化綜采工作面，既有薄煤層綜采工作面，又有大采高、中厚煤層綜采工作面，引領(lǐng)了國際煤炭智能化開采的方向。

2019年1月，國家煤礦安全監(jiān)察局首次印發(fā)了5類38種煤礦機(jī)器人重點(diǎn)研發(fā)目錄，加快煤礦機(jī)器人技術(shù)的攻關(guān)和研發(fā)應(yīng)用。未來一批采煤、掘進(jìn)、支護(hù)、噴漿、打鉆、巡查等重點(diǎn)崗位的機(jī)器人將替代煤礦工人在井下危難險(xiǎn)重崗位的工作，并建成一批智能化無人（少人）示范煤礦，特別是在煤與瓦斯突出、沖擊地壓等災(zāi)害嚴(yán)重的煤礦。

3.2 煤礦建設(shè)與井巷掘進(jìn)

3.2.1 礦井建設(shè)

目前，我國在煤礦建設(shè)方面已建立以凍結(jié)、鉆井、注漿為主的建井理論與技術(shù)體系，礦井規(guī)模從改革開放初期的300萬t發(fā)展到2800萬t。

同時(shí)，發(fā)展了深井控制凍結(jié)理論、地層注漿改性理論，研發(fā)了“一擴(kuò)成井”鉆井技術(shù)，反井鉆井技術(shù)，深井凍結(jié)、斜井凍結(jié)、“鉆注平行作業(yè)”鑿井技術(shù)，超大直徑深立井建井技術(shù)。凍結(jié)法鑿井技術(shù)穿過沖積層厚度726.42 m，鉆井法最大鉆鑿成井深度達(dá)660 m，最大鉆井直徑10.3 m，研制出超大直徑深立井鑿井大型成套裝備，國內(nèi)施工井筒最大荒徑15.5 m，最大井深1341.6 m，世界首套煤礦斜井盾構(gòu)施工裝備在神東礦區(qū)補(bǔ)連塔礦成功投用，創(chuàng)最高月進(jìn)尺639 m的掘進(jìn)記錄，開創(chuàng)了煤礦建井施工新模式。

改革開放以來，“兗州礦區(qū)工程建設(shè)施工新技術(shù)”榮獲國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。

3.2.2 井巷掘進(jìn)

煤炭行業(yè)進(jìn)入全面市場(chǎng)化改革之后，經(jīng)過科技攻關(guān)，我國煤巷掘進(jìn)技術(shù)水平有了大幅提高。掘進(jìn)機(jī)的截割功率和整機(jī)性能大幅提高，巷道掘進(jìn)速度與功效等指標(biāo)也有了較大提升。研發(fā)出適應(yīng)我國復(fù)雜地質(zhì)條件和生產(chǎn)工藝的綜掘裝備，EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)在2002年通過了中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)組織的技術(shù)鑒定，2003年獲中國煤炭工業(yè)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)，2004年獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)［3］。

近年來，科研院所與企業(yè)合作開發(fā)的煤巷高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)在神東大柳塔礦試驗(yàn)成功，單班最高進(jìn)尺85 m，日最高進(jìn)尺158 m，月最高進(jìn)尺3088 m，創(chuàng)造了大斷面（25.2 m2）單巷掘進(jìn)的世界記錄，首次實(shí)現(xiàn)煤礦井下掘進(jìn)工作面真正意義的綜合掘進(jìn)機(jī)械化［4］。

3.3 煤炭加工轉(zhuǎn)化

3.3.1 選煤技術(shù)及其裝備

2018年全國原煤入選量約26.4億t，入選率71.8%，其中煉焦煤入選約9.5億t，動(dòng)力煤入選量約17億t。2018年末已建成投產(chǎn)的洗煤廠原煤入選能力達(dá)28.5億t/a，投運(yùn)入選能力超過1000萬t/a的選煤廠80座，總能力近12億t/a，占全國選煤能力的42%，其中煉焦煤選煤廠12座，入選能力約1.6億t/a；動(dòng)力煤選煤廠68座，入選能力10.4億t/a。

目前，通過不斷的科技攻關(guān)和研發(fā)，我國主要選煤工藝和部分裝備技術(shù)水平世界領(lǐng)先。自主研發(fā)的SKT型篩下空氣室跳汰機(jī)早已成為跳汰工藝選煤廠的主導(dǎo)產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)了跳汰床層分層狀態(tài)的可視化［5］。通過引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新，我國重介質(zhì)選煤技術(shù)工藝及其裝備的自主創(chuàng)新取得重要進(jìn)步，尤其是三產(chǎn)品重介選煤技術(shù)及其裝備的研發(fā)。干法選煤技術(shù)及其裝備方面，自主開發(fā)的復(fù)合式干法分選技術(shù)及其裝備獲得2018年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)，獨(dú)創(chuàng)的空氣重介干法選煤技術(shù)已投入工業(yè)化應(yīng)用。浮選技術(shù)及裝備方面，自主研發(fā)的XJM系列浮選機(jī)、噴射式浮選和微泡浮選技術(shù)已廣泛應(yīng)用，設(shè)備也日趨大型化。同時(shí)，選煤過程輔助的原煤篩分、破碎和煤泥壓濾技術(shù)、泵送技術(shù)及其裝備等也取得重大進(jìn)步。目前，選煤領(lǐng)域的國產(chǎn)技術(shù)裝備基本能替代進(jìn)口，選煤廠正在向智能化方向發(fā)展。

3.3.2 型煤和水煤漿

1990年，年產(chǎn)25萬t的兗礦水煤漿試驗(yàn)廠開工建設(shè)。進(jìn)入21世紀(jì)，一些以潔凈燃燒為方向的型煤技術(shù)及其工業(yè)化生產(chǎn)線不斷落成，如洛陽雙勇機(jī)器制造有限公司，先后攻克俄羅斯褐煤成型、新疆褐煤成型技術(shù)。潔凈型煤自2014年開始工業(yè)化。兗礦集團(tuán)藍(lán)天清潔能源公司不僅生產(chǎn)潔凈燃燒的型煤，還開發(fā)配套解耦爐，“藍(lán)天”牌潔凈型煤由于易點(diǎn)燃、上火快、火力旺、持續(xù)燃燒時(shí)間長(zhǎng)、無煙等特點(diǎn)得到用戶的肯定。

3.3.3 煤炭化學(xué)轉(zhuǎn)化

煤炭化學(xué)轉(zhuǎn)化分為傳統(tǒng)煤化工和現(xiàn)代煤化工。傳統(tǒng)煤化工主要指以煤干餾煉制焦炭和以煤為原料生產(chǎn)化肥；現(xiàn)代煤化工主要指煤制油氣、煤制烯烴、煤制乙二醇和煤制芳烴。

改革開放以來，我國煤炭工業(yè)一直致力于推進(jìn)煤炭由燃料向燃料與原料并重轉(zhuǎn)變。20世紀(jì)70年代末，原國家科委和煤炭工業(yè)部在山西召開了全國第一次煤氣化和煤液化工作會(huì)議，拉開了煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的序幕。進(jìn)入21世紀(jì)現(xiàn)代煤化工迎來發(fā)展新機(jī)遇，目前煤制油、煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制氣等現(xiàn)代煤化工技術(shù)及其裝備均在自主創(chuàng)新方面取得重大突破，并都打通了工藝流程。在煤氣化技術(shù)自主創(chuàng)新方面，先后開發(fā)了“多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化”、“航天粉煤加壓氣化”等先進(jìn)技術(shù)，成功研發(fā)出“航天爐”、“神寧爐”、“晉華爐”等煤氣化技術(shù)及其裝備。自主研發(fā)了煤直接液化技術(shù)，成功運(yùn)行了世界首套108萬t煤直接液化示范工程；中溫漿態(tài)床F-T合成煤間接液化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了世界單體規(guī)模最大的400萬t煤間接液化項(xiàng)目運(yùn)行；以低溫漿態(tài)床F-T合成技術(shù)為核心的100萬t煤間接液化示范項(xiàng)目成功投產(chǎn)。2010年8月8日，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)甲醇制烯烴關(guān)鍵技術(shù)（MTO技術(shù)）成功工業(yè)化，在原神華包頭煤制烯烴示范工廠一次試車成功。甲醇制丁烯聯(lián)產(chǎn)丙烯技術(shù)完成萬噸級(jí)裝置工業(yè)性試驗(yàn)。

3.3.4 清潔燃煤發(fā)電和潔凈燃燒

（1）超低排放燃煤電廠。2014年以來，我國燃煤發(fā)電企業(yè)深入開展了超低排放和節(jié)能改造工作，并取得實(shí)質(zhì)性成果。燃煤電廠二氧化硫、氮氧化物、煙塵年排放量大幅下降，供電標(biāo)煤耗也呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)。目前，燃煤電廠超低排放技術(shù)改造后電廠煙塵濃度達(dá)到2.78 mg/m3左右、SO2濃度 23 mg/m3左右、NOX濃度 31 mg/m3左右，均低于天然氣電廠的排放標(biāo)準(zhǔn)［6］。

（2）工業(yè)燃煤鍋爐潔凈化改造。工業(yè)燃煤鍋爐潔凈化改造方面也取得顯著成效。高效煤粉型鍋爐技術(shù)不僅可提前制作燃用的煤粉，還可大大提高燃燒效率、降低污染物排放。高效煤粉鍋爐燃燼率可達(dá)98%，比普通燃煤鍋爐提高了28個(gè)百分點(diǎn)，煙塵、SO2、NOX等污染物排放指標(biāo)相當(dāng)于天然氣鍋爐標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 生態(tài)礦山建設(shè)與煤炭綜合利用

3.4.1 生態(tài)礦山建設(shè)

目前，煤炭行業(yè)已建立起煤礦區(qū)生態(tài)修復(fù)與水資源保護(hù)技術(shù)體系，涌現(xiàn)出中煤能源平朔公司、國家能源集團(tuán)寶日希勒露天煤礦、冀中能源峰峰集團(tuán)梧桐莊煤礦、山東能源新汶礦業(yè)集團(tuán)新巨龍煤礦、兗礦集團(tuán)濟(jì)三煤礦等一批綠色生態(tài)礦山。2018年我國煤礦區(qū)土地復(fù)墾率達(dá)到49.5%，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯改善。

同時(shí)，成功應(yīng)用了礦區(qū)土地生態(tài)環(huán)境損害監(jiān)測(cè)與構(gòu)造土壤介質(zhì)和恢復(fù)植被相結(jié)合的綜合復(fù)墾技術(shù)，徐州東部采煤塌陷區(qū)蝶變成美麗的國家濕地公園——著名的潘安湖景區(qū)，已成為礦區(qū)生態(tài)治理的樣板。鄂爾多斯盆地相關(guān)采煤區(qū)實(shí)施地下水保護(hù)和復(fù)用的新理念，建成了以“導(dǎo)儲(chǔ)用”為特征的地下水庫，在神東礦區(qū)建成35座地下水庫，使礦區(qū)由耗水大戶變?yōu)楣┧亍?/p>

3.4.2 煤炭綜合利用

2018年，我國煤矸石綜合利用量4.9億t，綜合利用率達(dá)到70%，比1979年提高43.3個(gè)百分點(diǎn)。煤矸石主要用于井下充填、礦區(qū)塌陷區(qū)治理、筑路材料、煤矸石磚、綜合利電廠發(fā)電以及煤矸石深加工，同時(shí)還可以成為循環(huán)流化床鍋爐的燃料。目前煤矸石等低熱值燃料火電機(jī)組總裝機(jī)容量達(dá)2800萬k W，年利用煤矸石1.4億t，年發(fā)電量1600億k W·h。2018年，煤矸石、煤泥及低熱值煤發(fā)電綜合機(jī)組規(guī)模達(dá)37 GW。

油母頁巖的加工從20世紀(jì)20年代日本占領(lǐng)撫順礦區(qū)開始，當(dāng)時(shí)的日處理量?jī)H40 t。1989年，撫順礦業(yè)集團(tuán)千金頁巖煉油廠和西露天礦頁巖煉油廠開始建設(shè)。目前撫順礦業(yè)集團(tuán)控股的遼寧天寶能源股份有限公司是我國惟一的油母頁巖綜合利用示范基地。

改革開放以來礦井水處理工藝技術(shù)進(jìn)步顯著，綜合利用途徑多樣化，除傳統(tǒng)的井下和煤場(chǎng)降塵、工業(yè)廣場(chǎng)綠化、選煤廠補(bǔ)水、綜合利用電廠補(bǔ)水和生活用水等途徑外，部分礦區(qū)還將處理達(dá)標(biāo)的富余礦井水輸送至周邊的化工、鋼鐵和電廠等作為補(bǔ)充水源，拓展了礦井水的利用方式。2018年，我國礦井水用水量約為54.8億m3，綜合利用量為40.4億m3，綜合利用率達(dá)到73.6%。

另外，我國還利用品質(zhì)較好的礦井水制作礦泉水，如北京的城子礦生產(chǎn)過“康力寶”牌礦泉汽水；山東省的坊子礦改制后成立新方集團(tuán)生產(chǎn)過“奇靈礦泉水”。

4 70年，煤炭科技創(chuàng)新能力持續(xù)提升

截至2018年底，我國已建成煤炭相關(guān)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室十多個(gè)，國家工程實(shí)驗(yàn)室7個(gè)，國家工程研究中心8個(gè)，國家地方聯(lián)合工程研究中心11個(gè)，國家工程技術(shù)研究中心4個(gè)，國家企業(yè)技術(shù)中心28個(gè)，應(yīng)急管理部安全科技支撐平臺(tái)7個(gè)，煤炭行業(yè)工程研究中心50個(gè)，涵蓋了煤炭相關(guān)的重點(diǎn)領(lǐng)域，形成了層次分明、結(jié)構(gòu)合理的創(chuàng)新研發(fā)平臺(tái)體系，成為推動(dòng)行業(yè)科技進(jìn)步、引領(lǐng)行業(yè)科學(xué)發(fā)展的重要支撐。改革開放以來，煤炭行業(yè)有1項(xiàng)成果獲國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)，12項(xiàng)成果榮獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)；全行業(yè)工培養(yǎng)院士30名，入選國家級(jí)人才計(jì)劃數(shù)百人，形成一支富有創(chuàng)新精神的科技人才隊(duì)伍。自中國專利獎(jiǎng)設(shè)獎(jiǎng)以來，煤炭行業(yè)共獲得中國專利獎(jiǎng)77項(xiàng)。其中，“一種煤炭直接液化的方法”等5項(xiàng)成果榮獲中國專利金獎(jiǎng)。

同時(shí)，煤炭科研院所的建設(shè)、煤炭企業(yè)創(chuàng)新主體的建設(shè)以及產(chǎn)學(xué)研深度融合使得煤炭科研院所主動(dòng)融入煤炭科技創(chuàng)新基層生產(chǎn)的第一線，推進(jìn)了科技成果的快速轉(zhuǎn)化，提升了煤炭行業(yè)發(fā)展的科學(xué)化水平。所以，新中國成立70年以來，煤炭科技實(shí)現(xiàn)了從跟蹤、模仿到部分領(lǐng)域并跑、領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變。大型礦井建設(shè)、特厚煤層綜放開采、燃煤超低排放發(fā)電、高效煤粉型工業(yè)鍋爐、新型煤化工技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，煤機(jī)裝備實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，裝備制造水平位于世界先列。

4.1 高等教育與基礎(chǔ)科研

原煤炭工業(yè)部下屬的“十大礦院”為煤炭行業(yè)培養(yǎng)了大批優(yōu)秀的科技人才，為新中國煤炭行業(yè)的建設(shè)和發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。中國礦業(yè)大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)（北京）、遼寧工程技術(shù)大學(xué)、山東科技大學(xué)、西安科技大學(xué)、河南理工大學(xué)、安徽理工大學(xué)、太原理工大學(xué)、黑龍江科技大學(xué)、河北工程大學(xué)、湖南科技大學(xué)等煤炭類院校的學(xué)科建設(shè)和學(xué)術(shù)水平提升對(duì)推動(dòng)煤炭行業(yè)科技進(jìn)步起到了重要作用。

同時(shí)，煤炭相關(guān)高等院校和科研機(jī)構(gòu)的國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在研發(fā)基礎(chǔ)理論、攻克煤炭行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)、提升煤炭行業(yè)技術(shù)水平等方面，為我國煤炭行業(yè)的科技進(jìn)步提供了強(qiáng)有力的支撐。高等院校與科研機(jī)構(gòu)的國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主要有：中國科學(xué)院山西煤化所的煤轉(zhuǎn)化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；中國礦業(yè)大學(xué)和中國礦業(yè)大學(xué)（北京）的煤炭資源與安全開采國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、深部巖石力學(xué)與地下工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；煤炭科學(xué)研究總院的煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；中國煤炭科工集團(tuán)重慶研究院的瓦斯災(zāi)害應(yīng)急信息技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、沈陽研究院的煤礦安全技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；重慶大學(xué)的煤礦災(zāi)害動(dòng)力學(xué)與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；安徽理工大學(xué)的深部煤礦采動(dòng)響應(yīng)與災(zāi)害防控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；華中科技大學(xué)的煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

4.2 企業(yè)技術(shù)中心和產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新

煤炭企業(yè)是技術(shù)創(chuàng)新的主體，設(shè)立企業(yè)技術(shù)中心，不僅可以提升煤炭企業(yè)科技創(chuàng)新水平，還有助于實(shí)現(xiàn)煤炭高效開采、煤礦安全生產(chǎn)和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。新中國成立初期，煤炭企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)落后、安全條件差，隨著時(shí)代的進(jìn)步，煤炭企業(yè)科技創(chuàng)新的主體作用得以充分發(fā)揮，并與科研院所和高等院校逐漸建立了良好的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新機(jī)制。兗礦集團(tuán)技術(shù)中心在2017年國家發(fā)改委發(fā)布的國家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心評(píng)價(jià)結(jié)果中名列煤炭領(lǐng)域國家企業(yè)技術(shù)中心首位。

經(jīng)過70年的發(fā)展，煤炭產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合科技創(chuàng)新取得顯著成效。目前，煤炭企業(yè)與高校、科研院所等協(xié)同創(chuàng)新的局面已經(jīng)形成，產(chǎn)生了“1+1+1＞3”的創(chuàng)新倍增效應(yīng)。

4.3 國家重大科技項(xiàng)目攻關(guān)

4.3.1 巖層控制的關(guān)鍵層理論和“綠色開采技術(shù)”體系

錢鳴高院士創(chuàng)立了以采場(chǎng)上覆巖層活動(dòng)規(guī)律和支架—圍巖系統(tǒng)為核心的工程理論體系，建立了“礦山壓力預(yù)測(cè)、控制和監(jiān)測(cè)”的實(shí)用工程技術(shù)，為煤炭安全生產(chǎn)和高產(chǎn)高效開采做出了重要貢獻(xiàn)。1996年錢院士在采場(chǎng)老頂巖層“砌體梁”理論基礎(chǔ)上，提出了巖層控制的關(guān)鍵層理論；2003年，錢院士又首次提出煤礦綠色開采的概念和綠色開采技術(shù)體系。以上成果獲得1項(xiàng)國家自然科學(xué)獎(jiǎng)、2項(xiàng)國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)和16項(xiàng)省部級(jí)獎(jiǎng)，對(duì)推動(dòng)我國煤炭科技的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)綠色開采做出重要的歷史性貢獻(xiàn)。

4.3.2 中國煤成氣的開發(fā)研究

1983年，“中國煤成氣的開發(fā)研究”被列為國家“六五”重大科技攻關(guān)項(xiàng)目，由石油部、地礦部、煤炭部和中國科學(xué)院共同承擔(dān)。開展了從地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理到實(shí)驗(yàn)技術(shù)、開發(fā)技術(shù)等一系列的探索性、開創(chuàng)性的研究工作，完成了立項(xiàng)提出的各項(xiàng)任務(wù)。發(fā)現(xiàn)了30個(gè)氣田（藏）和17個(gè)含氣構(gòu)造，其中包括我國當(dāng)時(shí)最大的氣田崖13-1 氣田［7］。

4.3.3 綜采放頂煤技術(shù)

綜采放頂煤技術(shù)是我國采煤機(jī)械化進(jìn)程中的一個(gè)里程碑，對(duì)提高煤炭采掘工效、煤炭工業(yè)集中度和集約化作出重要貢獻(xiàn)。新中國成立初曾在開灤、大同、峰峰等礦區(qū)采用放頂煤采煤法。20世紀(jì)80年代末至90年代初，我國綜采放頂煤技術(shù)已居世界領(lǐng)先水平，并將此項(xiàng)技術(shù)及其裝備輸出國外。1998年兗礦集團(tuán)綜采放頂煤技術(shù)獲得國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

4.3.4 多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)

由華東理工大學(xué)和兗礦集團(tuán)、中國天辰化工共同研發(fā)的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)項(xiàng)目榮獲2007年度國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。該技術(shù)及其裝備已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并投入連續(xù)長(zhǎng)周期的工業(yè)化生產(chǎn)。它打破國外公司對(duì)大型水煤漿氣化技術(shù)的壟斷，實(shí)現(xiàn)了我國當(dāng)時(shí)大型煤氣化技術(shù)零的突破，并在水煤漿氣化領(lǐng)域替代進(jìn)口。同時(shí)，該氣化技術(shù)特別適合高硫煤氣化，為利用大量的高硫煤找到一條很好途徑［8］。

4.3.5 鄂爾多斯盆地生態(tài)脆弱區(qū)煤炭開采與生態(tài)環(huán)境保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)

由西安科技大學(xué)、陜西省地質(zhì)調(diào)查院等單位聯(lián)合完成的“保水采煤”的標(biāo)志性成果——《鄂爾多斯盆地生態(tài)脆弱區(qū)煤炭開采與生態(tài)環(huán)境保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)》獲得2011年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。1995年，范立民提出了開展陜北侏羅紀(jì)煤田水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)綜合研究的建議，主要研究煤炭開發(fā)對(duì)水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)條件的影響及控制對(duì)策。相關(guān)研究列入煤炭工業(yè)部“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃［9］。本項(xiàng)成果提出了生態(tài)脆弱礦區(qū)必須“保水位開采”的新理念，揭示了地下水位埋深與地表生態(tài)系統(tǒng)的依存規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了地表生態(tài)安全水位為1.5～5 m。揭示了“上行裂隙”和“下行裂隙”發(fā)育及導(dǎo)水規(guī)律，建立了隔水巖層的隔水性判據(jù)。制定了保水位開采地質(zhì)條件分類，提出“長(zhǎng)壁保水位采煤技術(shù)”和“限高分層長(zhǎng)壁保水位采煤技術(shù)”，系統(tǒng)解決了高回采率采煤與生態(tài)水位保護(hù)并重的技術(shù)難題。

4.3.6 600 m特厚表土層凍結(jié)法鑿井關(guān)鍵技術(shù)

中煤集團(tuán)所屬中煤第一建設(shè)公司作為主要完成單位與高校等聯(lián)合研發(fā)的科技成果“600 m特厚表土層凍結(jié)法鑿井關(guān)鍵技術(shù)”在2009年度國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上榮獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。該成果奠定了我國特厚表土層凍結(jié)施工技術(shù)在世界的領(lǐng)先地位。

4.3.7 特厚煤層大采高綜放開采關(guān)鍵技術(shù)及裝備

2008年，“特厚煤層大采高綜放開采成套技術(shù)與裝備”研發(fā)項(xiàng)目獲科技部立項(xiàng)，被列入“十一五”國家科技支撐重大項(xiàng)目，這是新中國成立以來煤炭行業(yè)獲得單項(xiàng)支持力度最大的項(xiàng)目之一，并以大同煤礦集團(tuán)塔山礦為試驗(yàn)礦井。2014年，該項(xiàng)目由中國煤炭科工集團(tuán)、大同煤礦集團(tuán)、中國礦業(yè)大學(xué)等單位共同完成，獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，對(duì)特厚煤層的安全高效開采具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

4.3.8 煤層瓦斯安全高效抽采關(guān)鍵技術(shù)體系及工程應(yīng)用

2016年，中國礦業(yè)大學(xué)、河南理工大學(xué)等單位共同完成的“煤層瓦斯安全高效抽采關(guān)鍵技術(shù)體系及工程應(yīng)用”項(xiàng)目獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。該項(xiàng)目研究成果創(chuàng)新性強(qiáng)，為攻克松軟煤層安全高效抽采這一世界難題提供了基礎(chǔ)理論、技術(shù)體系和工程示范，研究成果已在全國100多座煤礦成功應(yīng)用，對(duì)防范和遏制煤礦瓦斯事故做出了巨大貢獻(xiàn)。

4.3.9 煤制油品/烯烴大型現(xiàn)代煤化工成套技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用項(xiàng)目

2017年該項(xiàng)目獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，攻克了一系列世界性技術(shù)難題，整體技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。該項(xiàng)目以國家“863”相關(guān)課題為支撐，攻克了煤直接液化制油和煤制烯烴首次工業(yè)化的系列世界性難題，在全球率先掌握了百萬噸級(jí)煤直接液化和60萬噸級(jí)煤制烯烴成套技術(shù)，取得一系列重要?jiǎng)?chuàng)新成果，為保障國家能源安全、發(fā)展煤基化學(xué)品減少化工原料對(duì)石油和天然氣的依賴，做出重要貢獻(xiàn)［10］。

5 結(jié)語

70年來，煤炭科技創(chuàng)新推動(dòng)行業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，為保障國民經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。

進(jìn)入新時(shí)代，我國經(jīng)濟(jì)已由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段；社會(huì)主要矛盾已轉(zhuǎn)化為人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾。煤炭行業(yè)要獲得高質(zhì)量發(fā)展，必須堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，以供給側(cè)改革為主線，順應(yīng)能源革命的方向，推動(dòng)行業(yè)安全、綠色、智能發(fā)展，促進(jìn)煤炭清潔高效利用。

因此，科技創(chuàng)新將繼續(xù)擔(dān)當(dāng)新時(shí)代煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要引擎。煤炭行業(yè)要不斷深化智能開采技術(shù)創(chuàng)新、推動(dòng)智能礦山建設(shè)，實(shí)現(xiàn)煤礦的少人化；要進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)的綠色發(fā)展，對(duì)廢棄礦井進(jìn)行資源化利用；要以市場(chǎng)為導(dǎo)向，推動(dòng)煤炭清潔利用和高效轉(zhuǎn)化，促進(jìn)與新能源的耦合發(fā)展，建設(shè)更多的清潔能源供給基地和清潔化工原料供給基地。相信科技創(chuàng)新將繼續(xù)為煤炭行業(yè)科學(xué)發(fā)展提供不竭動(dòng)力，并為行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造新的更大輝煌。