科技力量驅動煤炭工業(yè)科學發(fā)展、跨越發(fā)展、轉型發(fā)展

　　從320處各類煤礦起步，到14個億噸級煤炭基地崛起，從1949年產煤3243萬噸，到2018年產煤36.8億噸，新中國成立70年來，煤炭工業(yè)成就矚目，行業(yè)面貌發(fā)生巨變。

　　70年來，煤炭工業(yè)堅持科技創(chuàng)新、推動科技進步，科技創(chuàng)新迸發(fā)的磅礴力量，驅動煤炭工業(yè)科學發(fā)展、跨越發(fā)展、轉型發(fā)展。

　　煤炭開采從手鎬落煤到智能化機器人化

　　設施簡陋、明火爆破、手鎬落煤，生產條件惡劣，這是新中國成立初期全國大多數(shù)煤礦的基本狀況。

　　70年來，采煤工藝從刨采、普采躍升到綜采、智能化開采，煤礦工人從在井下打眼放炮、用鎬攉煤，到穿西裝、打領帶坐在井上集控中心指揮采煤機割煤，“煤黑子”變身“煤亮子”。煤礦工人在集控中心輕點鼠標，井下采煤機、運輸機、轉載機等綜采設備一鍵啟停，液壓支架隨著煤層高度智能升降，煤流隨皮帶升至煤倉，“動動鼠標就能采煤”成為許多煤礦工人的工作寫照。

　　70年來，從研制4.5米一次采全高綜采成套裝備，到國家能源神東煤炭集團大柳塔煤礦7米大采高工作面、山東兗礦集團金雞灘煤礦8.2米超大采高工作面，再到神東煤炭集團上灣煤礦8.8米超大采高工作面，我國的采煤高度成為世界最高的采煤高度，且一次次刷新紀錄。

　　綜采放頂煤技術是采煤機械化過程中的一個里程碑。從1992年兗礦集團首個9米以上厚煤層綜采放頂煤工作面在興隆莊煤礦成功投產，到2014年我國特厚煤層大采高綜放開采成套技術與裝備項目在同煤集團塔山煤礦獲得成功，我國不斷開出煤炭開采世界性難題的“中國方案”。

　　從121大煤柱工法，到121小煤柱工法，再到無煤柱自成巷110/N00工法，我國礦業(yè)技術歷經三次變革，有效解決了煤炭開采長期面臨的安全、資源回收和成本三大難題。110工法在陜西、四川、黑龍江、山西、河南等省的500多處煤礦推廣應用，N00工法在陜煤集團陜北礦業(yè)公司檸條塔煤礦試驗成功，無煤柱自成巷開采新工法及關鍵裝備已被寫入《中國制造2025—能源裝備實施方案》。

　　科技力量激蕩澎湃，煤礦技術裝備水平和生產工效大幅提升。2018年，全國大型煤炭企業(yè)采煤機械化程度已達96.1%。

　　站在能源革命和機器人技術快速發(fā)展的歷史交匯點，機器人技術的研發(fā)與應用正改變著井下的生產方式，重塑著煤炭新業(yè)態(tài)。

　　開灤集團林西礦業(yè)公司人工智能煤矸分選機器人代替人工選矸，大同煤礦集團同忻煤礦主井皮帶智能巡檢機器人全方位監(jiān)控重要設備部件，山東能源臨礦集團田莊煤礦設備再利用中心新車間10個超級機器人全權負責托輥生產，石煤機公司毛料分廠引進焊接機器人……機器人的出現(xiàn)，在解放人力的同時，生產效率大幅提升。國內首個3D激光無人盤煤機器人在國家能源集團投用，機器人一溜達，煤堆形態(tài)體積存量都知道了。

　　今年1月，國家煤礦安監(jiān)局發(fā)布了《煤礦機器人重點研發(fā)目錄》，明確重點研發(fā)應用掘進、采煤、運輸、安控和救援5類38種煤礦機器人。截至目前，全國有152處煤礦建成了183個智能化采煤工作面，巡檢、選矸等11種機器人已在煤礦井下應用，掘進、噴漿、搬運等19種機器人已立項研發(fā)。

　　大力推進煤礦智能化開采和應用煤礦機器人，是煤炭工業(yè)生產工藝的一次技術革命，更是實現(xiàn)行業(yè)高質量發(fā)展和煤礦安全生產形勢根本好轉的必由之路。

　　國家煤礦安監(jiān)局與中國航天科技集團“天地”合作研發(fā)運用煤礦機器人，中國煤炭學會、中國煤炭科工集團等27家單位成立了煤礦智能化技術創(chuàng)新聯(lián)盟，兗礦集團成立了煤礦智能開采試驗中心，淮北礦業(yè)集團與四川航天成立了智能化開采技術研發(fā)聯(lián)合中心，中國礦業(yè)大學（北京）成立了智慧礦山與機器人研究院，山西首個煤礦機器人項目落戶清徐……煤炭行業(yè)正在積極擁抱“人工智能+”。

　　煤機裝備技術從引進到走出國門

　　以1978年底動用外匯7.3億美元引進100套綜采設備為起點，通過引進、消化、吸收、再創(chuàng)新，我國實現(xiàn)了煤機裝備國產化，建成了智能化采煤工作面，煤機制造水平位居世界前列，引領了國際煤炭智能化發(fā)展方向。

　　1987年9月10日，總投資6.5億美元、年產煤1533萬噸的中美合作經營項目——平朔安太堡露天煤礦建成投產，使得我國露天煤炭開采一下跨越了30年的技術鴻溝。

　　到上世紀末，我國基本實現(xiàn)了中厚煤層系列綜采裝備國產化。本世紀初，我國研發(fā)出世界上最大采高、最小采高、最大傾角的綜采成套裝備，建成了數(shù)十處年產千萬噸以上的現(xiàn)代化煤礦。

　　從1994年首次引進4.5米采高整套進口綜采設備開始，神東煤炭集團先后主導開發(fā)了5.5米、6.3米、7米、8米、8.8米一次采全高成套綜采設備，大幅提升了礦井裝備水平和生產工效。

　　2006年5月，兗礦集團與德國魯爾工業(yè)集團DBT公司簽署兩柱式綜采放頂煤液壓支架技術專利轉讓使用合同，開創(chuàng)了我國煤炭企業(yè)向國外輸出采煤技術的先河，也開創(chuàng)了我國煤炭行業(yè)向世界五百強企業(yè)輸出技術的先河。綜采放頂煤技術為兗礦集團成功收購澳大利亞澳思達煤礦立下汗馬功勞，也讓兗礦集團用技術敲開了國際化大門。

　　2017年，我國首座TBM施工長距離煤礦斜井建成啟用，首臺全斷面矩形快速掘進機投入使用，首臺礦用全斷面硬巖快速掘進機、首套煤礦大型護盾式快速掘錨裝備研制成功。

　　我國不斷研發(fā)出世界首創(chuàng)的技術與裝備，并成功實現(xiàn)了技術和產品對其他主要產煤國家的出口。高端液壓支架進入美國和德國市場，綜采成套裝備出口到俄羅斯、印度、越南等國，復合式干法選煤技術裝備出口到美國、俄羅斯、烏克蘭、朝鮮、印尼、蒙古、菲律賓等國家和地區(qū)。

　　目前，我國已成為世界上生產制造和使用煤炭機械裝備的第一大國，肩負著為煤炭生產提供安全、高效、集約、經濟的技術裝備的重任，為加快推進煤炭工業(yè)現(xiàn)代化、實現(xiàn)安全高效生產發(fā)揮著重要作用。截至2017年底，我國煤炭裝備制造業(yè)總產值已達2000億元。

　　在年產千萬噸級綜采設備、采煤機、液壓支架和運輸機全部實現(xiàn)國產化的同時，我國綜合機械化開采技術已站在世界煤機裝備技術前沿。神東煤炭集團和中國煤炭科工集團天地奔牛合作開發(fā)的世界產能最大的一次采全高智能綜采成套輸送裝備——年產2000萬噸智能綜采輸送裝備，采用全壽命周期設計理念，配備智能化傳動控制系統(tǒng)，在井下運行時可實現(xiàn)煤流超前預判、精準調速，降低能耗、提升效率。

　　煤炭利用從單一燃燒到以分子解構

　　煤炭是我國的主體能源，是工業(yè)的糧食。70年來，我國煤炭利用方式由燃料向燃料與原料并重轉變不斷取得新成果。

　　目前，我國原煤入洗率已由1978年的16.7%提高到2018年的71.8%，煉焦用煤100%洗選，動力用煤的50%以上進行了洗選提質，形成了包含煤炭加工、利用、轉化與污染物控制的潔凈煤技術體系。

　　從1990年我國年產25萬噸兗日水煤漿實驗廠開工建設起，我國相繼研發(fā)出大型重介質旋流器選煤技術、新一代空氣重介質干法選煤技術和大型全粒度級復合式干法分選技術。具有自主知識產權的大容量高效煤粉工業(yè)鍋爐，燃料燃燼率比普通燃煤鍋爐提高28個百分點，煙塵和氮氧化物排放相當于天然氣排放標準。

　　燃煤電廠超低排放技術改造成功示范，排放指標優(yōu)于天然氣發(fā)電排放指標。2018年，全國達到超低排放限值的煤電機組約8.1億千瓦，占全國煤電總裝機容量的80%。作為全球最大的火力發(fā)電公司，國家能源集團火電機組100%實現(xiàn)脫硫脫硝，98%的常規(guī)火電機組實現(xiàn)超低排放。國家能源集團泰州發(fā)電公司建成世界首例百萬千瓦超超臨界二次再熱燃煤項目，每發(fā)1千瓦時電少用6克煤。

　　現(xiàn)代煤化工自“九五”起步。目前，以煤制油、煤制烯烴、煤制氣、煤制乙二醇為主的現(xiàn)代煤化工技術全部打通工藝流程。我國研發(fā)出多噴嘴對置式水煤漿氣化、航天粉煤加壓氣化等先進技術，“航天爐”“神寧爐”“晉華爐”相繼問世，解決了“三高”煤等劣質煤安全清潔高效轉化的“卡脖子”難題，達到國際領先水平。

　　我國自主研發(fā)煤直接液化技術，成功運行世界首套108萬噸/年煤直接液化示范工程——國家能源集團鄂爾多斯煤直接液化項目；研發(fā)出中溫漿態(tài)床費托合成煤間接液化技術，成功運行世界單體規(guī)模最大的國家能源集團寧夏煤業(yè)400萬噸/年煤間接液化項目；以低溫漿態(tài)床費托合成技術為核心的100萬噸/年煤間接液化示范項目成功投產。

　　實踐十號衛(wèi)星發(fā)射成功，搭載19個實驗載荷，煤炭上太空實驗“冷焰燃燒”。

　　中國航天科技集團六院165所與國家能源集團鄂爾多斯煤制油分公司、寧夏煤業(yè)合作研制的煤基航天煤油，成功應用火箭發(fā)動機熱試車試驗。

　　中科院大連化物所與陜西延長石油集團煤經合成氣直接制低碳烯烴技術工業(yè)試驗取得圓滿成功。

　　如今，煤化工賦予了煤炭黑色之外的更多色彩。利用煤化工技術，煤炭變?yōu)榧状?、蛋白、烯烴、乙二醇、柴油、石腦油、液化石油氣、粗白油、輕白油、液體石蠟、費托重質蠟、費托合成蠟、液體石蠟、高碳醇、高端潤滑油、PAO、油田驅油劑……被廣泛應用于醫(yī)藥、化工、紡織、造紙、汽車和日用化工等領域。

　　國家能源集團鄂爾多斯煤制油分公司啟動油渣萃取項目，以高級煤基瀝青為原料，研發(fā)針狀焦、炭黑、高比表面活性炭、道路瀝青改性劑、電極材料等高端產品。

　　以分子解構煤炭、認識煤炭、利用煤炭的未來清晰可見。

　　綠色生態(tài)礦山建設成生動實踐

　　70年來，我國建立了包含保水開采、充填開采、煤與瓦斯共采、無煤柱開采等綠色開采技術體系，研發(fā)出以超高水、膏體、固體為充填物的井下充填開采技術。

　　2018年，我國煤矸石綜合利用率達到70%，比1979年提高43.3個百分點；礦井水利用率、土地復墾率分別達到72.8%、49.5%，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境質量明顯改善。 采煤不見煤、采煤不見矸、污水零排放、藍天綠地美的花園式礦區(qū)頻頻呈現(xiàn)，“晴天一身灰、雨天一身泥”的情景早已不見。

　　山西省確定10處煤礦（井）為省級綠色開采試點煤礦，引領該省煤炭工業(yè)綠色發(fā)展；山東能源淄礦集團許廠煤礦實現(xiàn)智能化充填開采，成為國內首個掌握智能化充填開采技術的礦井；內蒙古赤峰西拉沐淪集團公格營子煤礦10余年投資近2億元應用充填開采技術，等煤采完了，井上的土地還是完整的。

　　世界首套純水支架在神東礦區(qū)錦界煤礦完成首秀，成功解決井下開采污染難題，填補國內外綜采工作面液壓支架使用純水介質的空白。

　　國家能源集團借鑒“坎兒井”原理，歷時近20年研發(fā)出煤礦地下水庫技術，破解了世界性難題。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>

　　中國礦業(yè)大學（北京）研究團隊第一次將黃河泥沙作為充填復墾材料，通過取沙、輸沙、沉沙排水等技術，構建像五花肉一樣的夾心式土壤結構，復墾山東采煤沉陷區(qū)。

　　在長期摸索實踐中，安徽淮北市逐漸建立起“深挖湖，淺造田，不深不淺種藕蓮”的采煤沉陷區(qū)綜合治理模式。

　　東部徐州采煤沉陷區(qū)蝶變成美麗的國家濕地公園，成為礦區(qū)生態(tài)治理的樣板。西部煤礦區(qū)實現(xiàn)了采煤沉陷區(qū)和矸石山微生物修復，變“沙進人退”為“綠進沙退”。如今，神東礦區(qū)植被覆蓋率由最初的3%至11%提高到現(xiàn)在的60%以上，準能礦區(qū)植被覆蓋率由原始地表的25%提高到80%以上。

　　綠水青山就是金山銀山的理念深入人心，還礦山于自然、還自然于和諧美麗已經變成煤炭人的偉大生動實踐。（記者 尚軍梅）

　　轉自：中國煤炭報

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