科技力量驅(qū)動煤炭工業(yè)科學發(fā)展、跨越發(fā)展、轉(zhuǎn)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(chǎn)煤3243萬噸，到2018年產(chǎn)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(qū)動煤炭工業(yè)科學發(fā)展、跨越發(fā)展、轉(zhuǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)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(shù)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(chǎn)，到2014年我國特厚煤層大采高綜放開采成套技術(shù)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(shù)歷經(jīng)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(shù)裝備水平和生產(chǎn)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(shù)快速發(fā)展的歷史交匯點，機器人技術(shù)的研發(fā)與應用正改變著井下的生產(chǎn)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(quán)負責托輥生產(chǎn)，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(chǎn)效率大幅提升。國內(nèi)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(chǎn)工藝的一次技術(shù)革命，更是實現(xiàn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和煤礦安全生產(chǎn)形勢根本好轉(zhuǎn)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(shù)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(shù)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(shù)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(chǎn)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(chǎn)煤1533萬噸的中美合作經(jīng)營項目——平朔安太堡露天煤礦建成投產(chǎn)，使得我國露天煤炭開采一下跨越了30年的技術(shù)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)專利轉(zhuǎn)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(shù)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(shù)的先河。綜采放頂煤技術(shù)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(shù)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(shù)與裝備，并成功實現(xiàn)了技術(shù)和產(chǎn)品對其他主要產(chǎn)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(shù)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(chǎn)制造和使用煤炭機械裝備的第一大國，肩負著為煤炭生產(chǎn)提供安全、高效、集約、經(jīng)濟的技術(shù)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(chǎn)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(chǎn)值已達2000億元。

　　在年產(chǎn)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(chǎn)化的同時，我國綜合機械化開采技術(shù)已站在世界煤機裝備技術(shù)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(chǎn)能最大的一次采全高智能綜采成套輸送裝備——年產(chǎn)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(diào)速，降低能耗、提升效率。

　　煤炭利用從單一燃燒到以分子解構(gòu)

　　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(zhuǎn)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(zhì)，形成了包含煤炭加工、利用、轉(zhuǎn)化與污染物控制的潔凈煤技術(shù)體系。

　　從1990年我國年產(chǎn)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(zhì)旋流器選煤技術(shù)、新一代空氣重介質(zhì)干法選煤技術(shù)和大型全粒度級復合式干法分選技術(shù)。具有自主知識產(chǎn)權(quán)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(shù)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(shù)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(shù)，“航天爐”“神寧爐”“晉華爐”相繼問世，解決了“三高”煤等劣質(zhì)煤安全清潔高效轉(zhuǎn)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(shù)，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(shù)，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(shù)為核心的100萬噸/年煤間接液化示范項目成功投產(chǎn)。

　　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(jīng)合成氣直接制低碳烯烴技術(shù)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(shù)，煤炭變?yōu)榧状肌⒌鞍?、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(zhì)蠟、費托合成蠟、液體石蠟、高碳醇、高端潤滑油、PAO、油田驅(qū)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(chǎn)品。

　　以分子解構(gòu)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(shù)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(shù)。

　　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(zhì)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(nèi)首個掌握智能化充填開采技術(shù)的礦井；內(nèi)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(shù)，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(nèi)外綜采工作面液壓支架使用純水介質(zhì)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(shù)，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(shù)，構(gòu)建像五花肉一樣的夾心式土壤結(jié)構(gòu)，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(jīng)變成煤炭人的偉大生動實踐。（記者 尚軍梅）

　　轉(zhuǎn)自：中國煤炭報

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