安徽省煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況及未來發(fā)展趨向

文/陳登紅 華心祝 李寒旭 王恩乾(.安徽理工大學(xué)2.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3.安徽理工大學(xué)特殊開采研究所)

我國能源資源總量比較豐富，但已探明的石油、天然氣資源儲(chǔ)量相對不足。2019 年，我國石油、天然氣對外依存度分別為近70%、40%，煤炭產(chǎn)量38.5 億噸，占能源消費(fèi)總量的57.7%。據(jù)中國工程院預(yù)測，未來30 年全球經(jīng)濟(jì)增長依賴能源消耗增長的趨勢不會(huì)發(fā)生根本性改變，其中煤炭仍將是主導(dǎo)能源，在我國起到能源壓艙石的作用。安徽省煤炭資源豐富，以煉焦煤為主，屬優(yōu)質(zhì)煤，資源儲(chǔ)量華東第一、全國第七。安徽省區(qū)位優(yōu)勢明顯，承東啟西、接南連北，煤炭產(chǎn)量占華東地區(qū)總量的35%以上。隨著相臨省份煤炭資源相繼枯竭，2018 年安徽省煤炭產(chǎn)量占華東地區(qū)總量高達(dá)43.68%。安徽也是長三角地區(qū)的能源供應(yīng)地，同年約有4100 萬噸煤(含電)輸出到省外，占全省煤炭產(chǎn)量的36%?！巴铍姈|送”工程更是每年向浙、滬輸電超過600 億千瓦時(shí)電。

一、 安徽煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

1.煤炭開采現(xiàn)狀

安徽省含煤面積約1.79 萬平方米，約占全省總面積的12.8%，其中絕大多數(shù)分布于北部地區(qū)。安徽省煤炭種類較為齊全，計(jì)有不粘煤、弱粘煤、氣煤、1/3 焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧煤、無煙煤等，另有天然焦、斷裂帶的瀝青煤和石煤，煤質(zhì)優(yōu)良，尤其是皖北地區(qū)的氣煤、1/3 焦煤和肥煤等，屬低—中灰、低硫、低磷、高熱值煤，是良好的煉焦和動(dòng)力用煤。截至2018 年底，安徽省煤炭儲(chǔ)量304.89 億噸。安徽省煤炭總產(chǎn)能近年來不斷降低，近5 年總產(chǎn)能分別為13530.3、13020、11927、11529.1、10989.5 萬噸；礦井?dāng)?shù)量也在減少，從2015 年的61 對礦井縮減到2019 年的40 對。近5年，安徽省煤炭單井產(chǎn)量分別為221.8、217.8、254、318、316 萬噸，連續(xù)5 年位于全國單井產(chǎn)量第一名。在產(chǎn)量提高的同時(shí)，安徽省煤炭行業(yè)也時(shí)刻把安全放在首位，安全生產(chǎn)事故發(fā)生率穩(wěn)中有降，5 年來全省百萬噸死亡率分別為0.133、0.073、0.051、0.124、0.018。此外，安徽省還涌現(xiàn)出千萬噸礦井，如：淮河能源控股有限公司煤業(yè)分公司張集礦“一礦三區(qū)”，其中央?yún)^(qū)1996 年7 月1日開工建設(shè)、2009 年底完工，礦井生產(chǎn)能力1230 萬噸/年；中煤新集劉莊礦業(yè)有限公司始建于2003 年2月，2007 年6 月建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力800 萬噸/年，核定生產(chǎn)能力1100 萬噸/年。

2.煤炭開采制約因素

隨著淺埋資源開采日趨枯竭，安徽省煤炭開采還面臨如下難題。

一是埋深逐年增加。安徽兩淮礦區(qū)二水平開采深度集中在-550～-1070m 之間，開采水平在向著千米深井邁進(jìn)，且目前已探明的1500m以內(nèi)煤炭資源量530 億噸，超過1500m 深度的資源量有100 億噸。

二是地壓逐漸加大。煤層埋藏較深造成了地壓增大，地壓引發(fā)的安全問題頗多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2005—2018 年間，頂板事故發(fā)生了23 起，最近一次是2020 年6 月29日潘三煤礦2 名施救人員失聯(lián)。

三是水患問題較多。礦區(qū)充水因素多，水文地質(zhì)條件復(fù)雜[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2005—2018 年，發(fā)生水害事故5 起。礦區(qū)內(nèi)含水、導(dǎo)水構(gòu)造非常發(fā)育，有些落差較大的斷層、陷落柱等構(gòu)造甚至勾通了幾個(gè)含水層，使得安徽省煤礦的水文地質(zhì)條件變得更加復(fù)雜。與此同時(shí)，由于華東平原地下水位淺、煤炭開采量大、易沉陷，采煤后形成的沉陷區(qū)低于地下水位，就會(huì)在地面形成積水；并且安徽省降雨較多，沉陷區(qū)積水面積增加，治理難度加大。以淮南為例，截至2017 年，淮南市采煤沉陷區(qū)面積達(dá)278.6km2，涉及到6 個(gè)縣、30 個(gè)鄉(xiāng)，且隨著沉陷范圍擴(kuò)大，預(yù)計(jì)2020年底沉陷區(qū)面積將達(dá)到687km2，這是100 個(gè)西湖的大小。

四是瓦斯治理難度大。安徽煤礦多數(shù)為煤與瓦斯突出礦井，開采難度大，安全生產(chǎn)壓力大，近年來全省煤礦瓦斯事故共發(fā)生6 起。高瓦斯低透氣性煤層氣賦存采前需要預(yù)抽，通過采前預(yù)抽、解放層開采雖然較好地解決了臨近和本煤層的瓦斯積聚問題，但對煤與瓦斯突出的研究還有待深入。

五是智能化開采起步較晚。淮南礦業(yè)集團(tuán)2018 年先后對顧橋礦1312（1）、張集礦1313(1)兩個(gè)厚煤層工作面和潘三礦1621 (1)、謝橋礦12414 兩個(gè)較薄煤層工作面進(jìn)行智能化開采試點(diǎn)；淮北礦業(yè)集團(tuán)在3個(gè)薄煤層、5 個(gè)中厚煤層推進(jìn)智能化開采；皖北煤電集團(tuán)有3 個(gè)智能化開采工作面；中煤新集公司有2 個(gè)智能化開采工作面。全省智能化(自動(dòng)化)采煤工作面占綜采工作面總數(shù)的比例僅為20.7%。整體來看，全省智能化開采起步較晚，智能化開采礦井相對較少，僅僅局限于幾個(gè)工作面的試采，并未形成規(guī)模化開采。

二、 安徽煤炭產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨向

1.智能精準(zhǔn)開采

2020 年3 月，國家發(fā)展改革委等八部委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》（發(fā)改能源〔2020〕283 號）。為著力提升安徽省煤礦智能化建設(shè)水平，省發(fā)展改革委、省能源局等9 家單位聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的實(shí)施意見》（皖發(fā)改能源〔2020〕323號，以下簡稱《實(shí)施意見》）?！秾?shí)施意見》從9 個(gè)方面謀劃了煤礦智能化的實(shí)施路徑和主要工作；明確到2021 年，全省共建成6 處智能化示范煤礦；到2025 年，全省45%左右的煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化；到2035年，全省各類煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化?！秾?shí)施意見》的出臺，有利于推動(dòng)安徽省煤礦安全生產(chǎn)和減人提效，提升企業(yè)競爭力，實(shí)現(xiàn)煤礦轉(zhuǎn)型升級和可持續(xù)發(fā)展。

其實(shí)，早在2017 年，現(xiàn)任安徽理工大學(xué)校長袁亮院士就提出了煤炭智能精準(zhǔn)開采的理念[2]。煤炭安全精準(zhǔn)開采的核心是智能無人安全精準(zhǔn)開采，是基于透明空間地球物理和多物理場耦合，具有監(jiān)測預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)評估的智能精準(zhǔn)開采的新模式。袁亮院士基于項(xiàng)目研究對安徽省煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出以下建議：要改善煤礦井下工作條件差、安全生產(chǎn)仍存困擾的現(xiàn)狀，用科技力量推動(dòng)煤礦產(chǎn)業(yè)新變革，爭取在2020 年實(shí)現(xiàn)煤炭精準(zhǔn)開采階段性突破，2030 年基本實(shí)現(xiàn)煤炭精準(zhǔn)開采，2050 年實(shí)現(xiàn)全面的煤炭精準(zhǔn)開采。

2.全生命周期的礦井規(guī)劃

在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)和供給側(cè)改革背景下，安徽省政府辦公廳出臺了《關(guān)于加快推進(jìn)小煤礦關(guān)閉退出工作的實(shí)施意見》，把不具備安全保障的小煤礦全部關(guān)閉退出，廢棄礦井?dāng)?shù)量日益增多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015—2019 年，為應(yīng)對煤炭產(chǎn)能過剩，安徽省已關(guān)閉礦井22 對，去除產(chǎn)能3348 萬噸/年。由于兩淮煤炭基地開采歷史悠久，礦井已進(jìn)入衰老期，預(yù)計(jì)到2030年，待廢棄的礦井將增加6 對，退出產(chǎn)能834 萬噸/年。安徽廢棄礦井資源豐富，開發(fā)利用潛力巨大，利用廢棄礦洞建抽蓄電站的新探索，可以實(shí)現(xiàn)電力市場和生態(tài)環(huán)境恢復(fù)雙向的需求。礦井報(bào)廢后的礦洞空間大、深度大、水源充足，是建設(shè)抽水蓄能電站的有利條件。利用地面水庫與地下水庫的勢能差，可以將電能儲(chǔ)蓄成勢能，在電力短缺時(shí)可以轉(zhuǎn)換成電能。抽水蓄能調(diào)峰具有安全可靠穩(wěn)定等特點(diǎn)，是管理電網(wǎng)運(yùn)行的重要工具[3]。另外，將廢棄礦井用于建設(shè)核廢料處置庫，不僅可以減少前期工程建設(shè)，還能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄礦井的重新利用。由此，礦區(qū)在生命周期內(nèi)不僅可以產(chǎn)煤，還可以轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉吹妮敵龅亍?/p>

3.職工職業(yè)病有效防治

作為礦井建設(shè)的主力軍，我國煤礦從業(yè)人員數(shù)量龐大，其中井下從業(yè)人員不僅勞作辛苦，還面臨著粉塵、噪聲等危害。這是由于我國傳統(tǒng)煤礦粉塵防控技術(shù)裝備難以應(yīng)對井下復(fù)雜的工況條件，安全健康保障水平普遍較低。根據(jù)安徽省第二人民醫(yī)院對全省700 余家企業(yè)近7年的職業(yè)（放射）衛(wèi)生檢測評價(jià)（對近17 萬作業(yè)工人進(jìn)行了職業(yè)健康體檢，涉及電力、化工、建材、電子、機(jī)械、煤炭等多工業(yè)領(lǐng)域），職業(yè)病中90%是塵肺病。為了進(jìn)一步提升煤礦工人的健康水平，安徽理工大學(xué)中哲上海健康研究院聯(lián)合學(xué)校醫(yī)學(xué)院、能源學(xué)院在劉莊煤礦展開義診活動(dòng)?！皠⑶f義診”不僅可以提早預(yù)防職業(yè)病以及一些常見病，而且有效提高了職工的健康知識水平和健康保護(hù)意識。煤礦職業(yè)安全健康這一科學(xué)構(gòu)想是理工醫(yī)多學(xué)科交叉融合，主要通過大數(shù)據(jù)、云技術(shù)、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)等高新信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤礦無害作業(yè)、職業(yè)病精準(zhǔn)治療和職業(yè)安全健康智能預(yù)警。未來不僅要達(dá)到煤礦從業(yè)人員職業(yè)生命全周期的安全健康，更應(yīng)該向著“幸福采礦”的目標(biāo)前進(jìn)。

4.煤炭協(xié)調(diào)清潔利用

煤炭分級分質(zhì)、梯級利用是煤炭綠色利用的關(guān)鍵[4]。安徽省煤炭資源豐富，煤種眾多，煤質(zhì)多樣，除未發(fā)現(xiàn)褐煤資源和煙煤中的不粘、弱粘1/2 中粘煤外，其余煤種從長焰煤、氣煤直至貧煤、無煙煤以及天然焦都有發(fā)現(xiàn)[5]。未來要通過大力發(fā)展煤炭洗選、型煤、動(dòng)力配煤、水煤漿等潔凈煤技術(shù)，形成多品質(zhì)的優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)產(chǎn)品，科學(xué)利用。另外，對于特殊用途和稀缺的煤種，要延伸產(chǎn)業(yè)鏈，對其進(jìn)行分級分質(zhì)、提質(zhì)增效、梯級利用，實(shí)現(xiàn)資源科學(xué)利用最大化。

安徽煤炭資源，以煉焦煤為主，占資源總量的99.13%。要實(shí)現(xiàn)煤炭資源合理開采，產(chǎn)能科學(xué)規(guī)劃、產(chǎn)品協(xié)調(diào)清潔利用就尤為重要。一是淮北地區(qū)的煉焦精煤，主要供寶鋼和出口創(chuàng)匯，屬我國稀缺煤種和戰(zhàn)略物資，要實(shí)行保護(hù)性開采，并且對周邊小型煤礦進(jìn)行資源整合，統(tǒng)一銷售。二是淮南地區(qū)的動(dòng)力煤，主要是供電廠用煤，淮南礦業(yè)集團(tuán)要保住煉焦洗精煤市場，加大洗選力度，積極開拓氣煤的洗精煤市場。三是皖南地區(qū)的無煙煤，品質(zhì)優(yōu)異，不僅可以直接用作燃料或制成煤氣，還可以用于化肥、陶瓷、制造鍛造等行業(yè)。

未來淺部煤炭開采殆盡，深部開采是必然趨勢。淮南礦區(qū)自下而上分為A、B、C、D、E 共五組煤，其中A、B、C 組煤為主采煤層。C 組煤主要是氣煤，由于開采強(qiáng)度大，還剩余17.2 億噸；B 組煤多為氣煤和1/3 焦煤，開采強(qiáng)度小，剩余儲(chǔ)量20 億噸；A 組煤主要為1/3 焦煤，尚未開采，儲(chǔ)量7.5 億噸。A 組煤低灰分、低硫、低磷，屬優(yōu)質(zhì)煤，但是埋藏深，開采困難、成本高，安全開采難以保證。如果對B、A 組煤實(shí)行粗放利用，不僅會(huì)造成資源浪費(fèi)，還會(huì)造成經(jīng)濟(jì)虧損，因此，煤炭協(xié)調(diào)清潔利用成為高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵，務(wù)必對煤炭進(jìn)行分級、分質(zhì)高效利用。目前，國內(nèi)電廠潔凈技術(shù)主要有：燃燒前凈化技術(shù)，即煤炭的洗選、加工、轉(zhuǎn)化；燃燒中凈化技術(shù)，即降低氮氧化物的產(chǎn)生；燃燒后凈化技術(shù)，即煙的消塵、脫硫脫氮。國外主要是通過IGCC 技術(shù)將煤氣化成低熱值的煤氣，再將粗煤氣中的粉塵、焦油、硫化氫等有害物質(zhì)除去，潔凈的煤氣用于發(fā)電廠的清潔利用。

三、結(jié)語

安徽省煤炭資源豐富，煤質(zhì)優(yōu)良，但由于制約因素較多，煤炭開采難度大，安全生產(chǎn)面臨諸多挑戰(zhàn)。煤炭智能精準(zhǔn)安全開采、全生命周期的礦井規(guī)劃、職工職業(yè)病有效防治是未來的發(fā)展趨勢。安徽省煤質(zhì)優(yōu)異，將煤炭資源進(jìn)行分質(zhì)分級的協(xié)調(diào)清潔高效利用，積極發(fā)展煤電一體化、開采利用協(xié)調(diào)一致，將安徽打造成為長三角的能源腹地，將是未來煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。