科技力量驅(qū)動(dòng)煤炭工業(yè)科學(xué)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(gè)億噸級(jí)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(guó)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(jiān)持科技創(chuàng)新、推動(dòng)科技進(jìn)步，科技創(chuàng)新迸發(fā)的磅礴力量，驅(qū)動(dòng)煤炭工業(yè)科學(xué)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(jī)器人化

　　設(shè)施簡(jiǎn)陋、明火爆破、手鎬落煤，生產(chǎn)條件惡劣，這是新中國(guó)成立初期全國(guó)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(lǐng)帶坐在井上集控中心指揮采煤機(jī)割煤，“煤黑子”變身“煤亮子”。煤礦工人在集控中心輕點(diǎn)鼠標(biāo)，井下采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)等綜采設(shè)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(dòng)動(dòng)鼠標(biāo)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(guó)家能源神東煤炭集團(tuán)大柳塔煤礦7米大采高工作面、山東兗礦集團(tuán)金雞灘煤礦8.2米超大采高工作面，再到神東煤炭集團(tuán)上灣煤礦8.8米超大采高工作面，我國(guó)的采煤高度成為世界最高的采煤高度，且一次次刷新紀(jì)錄。

　　綜采放頂煤技術(shù)是采煤機(jī)械化過程中的一個(gè)里程碑。從1992年兗礦集團(tuán)首個(gè)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(guó)特厚煤層大采高綜放開采成套技術(shù)與裝備項(xiàng)目在同煤集團(tuán)塔山煤礦獲得成功，我國(guó)不斷開出煤炭開采世界性難題的“中國(guó)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(guó)礦業(yè)技術(shù)歷經(jīng)三次變革，有效解決了煤炭開采長(zhǎng)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(yīng)用，N00工法在陜煤集團(tuán)陜北礦業(yè)公司檸條塔煤礦試驗(yàn)成功，無煤柱自成巷開采新工法及關(guān)鍵裝備已被寫入《中國(guó)制造2025—能源裝備實(shí)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(guó)大型煤炭企業(yè)采煤機(jī)械化程度已達(dá)96.1%。

　　站在能源革命和機(jī)器人技術(shù)快速發(fā)展的歷史交匯點(diǎn)，機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)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(tuán)林西礦業(yè)公司人工智能煤矸分選機(jī)器人代替人工選矸，大同煤礦集團(tuán)同忻煤礦主井皮帶智能巡檢機(jī)器人全方位監(jiān)控重要設(shè)備部件，山東能源臨礦集團(tuán)田莊煤礦設(shè)備再利用中心新車間10個(gè)超級(jí)機(jī)器人全權(quán)負(fù)責(zé)托輥生產(chǎn)，石煤機(jī)公司毛料分廠引進(jìn)焊接機(jī)器人……機(jī)器人的出現(xiàn)，在解放人力的同時(shí)，生產(chǎn)效率大幅提升。國(guó)內(nèi)首個(gè)3D激光無人盤煤機(jī)器人在國(guó)家能源集團(tuán)投用，機(jī)器人一溜達(dá)，煤堆形態(tài)體積存量都知道了。

　　今年1月，國(guó)家煤礦安監(jiān)局發(fā)布了《煤礦機(jī)器人重點(diǎn)研發(fā)目錄》，明確重點(diǎn)研發(fā)應(yīng)用掘進(jìn)、采煤、運(yùn)輸、安控和救援5類38種煤礦機(jī)器人。截至目前，全國(guó)有152處煤礦建成了183個(gè)智能化采煤工作面，巡檢、選矸等11種機(jī)器人已在煤礦井下應(yīng)用，掘進(jìn)、噴漿、搬運(yùn)等19種機(jī)器人已立項(xiàng)研發(fā)。

　　大力推進(jìn)煤礦智能化開采和應(yīng)用煤礦機(jī)器人，是煤炭工業(yè)生產(chǎn)工藝的一次技術(shù)革命，更是實(shí)現(xiàn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)根本好轉(zhuǎn)的必由之路。

　　國(guó)家煤礦安監(jiān)局與中國(guó)航天科技集團(tuán)“天地”合作研發(fā)運(yùn)用煤礦機(jī)器人，中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)、中國(guó)煤炭科工集團(tuán)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(tuán)成立了煤礦智能開采試驗(yàn)中心，淮北礦業(yè)集團(tuán)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(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）成立了智慧礦山與機(jī)器人研究院，山西首個(gè)煤礦機(jī)器人項(xiàng)目落戶清徐……煤炭行業(yè)正在積極擁抱“人工智能+”。

　　煤機(jī)裝備技術(shù)從引進(jìn)到走出國(guó)門

　　以1978年底動(dòng)用外匯7.3億美元引進(jìn)100套綜采設(shè)備為起點(diǎn)，通過引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新，我國(guó)實(shí)現(xiàn)了煤機(jī)裝備國(guó)產(chǎn)化，建成了智能化采煤工作面，煤機(jī)制造水平位居世界前列，引領(lǐng)了國(guó)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(yíng)項(xiàng)目——平朔安太堡露天煤礦建成投產(chǎn)，使得我國(guó)露天煤炭開采一下跨越了30年的技術(shù)鴻溝。

　　到上世紀(jì)末，我國(guó)基本實(shí)現(xiàn)了中厚煤層系列綜采裝備國(guó)產(chǎn)化。本世紀(jì)初，我國(guó)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(jìn)4.5米采高整套進(jìn)口綜采設(shè)備開始，神東煤炭集團(tuán)先后主導(dǎo)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(shè)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(tuán)與德國(guó)魯爾工業(yè)集團(tuán)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(guó)煤炭企業(yè)向國(guó)外輸出采煤技術(shù)的先河，也開創(chuàng)了我國(guó)煤炭行業(yè)向世界五百強(qiáng)企業(yè)輸出技術(shù)的先河。綜采放頂煤技術(shù)為兗礦集團(tuán)成功收購澳大利亞澳思達(dá)煤礦立下汗馬功勞，也讓兗礦集團(tuán)用技術(shù)敲開了國(guó)際化大門。

　　2017年，我國(guó)首座TBM施工長(zhǎng)距離煤礦斜井建成啟用，首臺(tái)全斷面矩形快速掘進(jìn)機(jī)投入使用，首臺(tái)礦用全斷面硬巖快速掘進(jìn)機(jī)、首套煤礦大型護(hù)盾式快速掘錨裝備研制成功。

　　我國(guó)不斷研發(fā)出世界首創(chuàng)的技術(shù)與裝備，并成功實(shí)現(xiàn)了技術(shù)和產(chǎn)品對(duì)其他主要產(chǎn)煤國(guó)家的出口。高端液壓支架進(jìn)入美國(guó)和德國(guó)市場(chǎng)，綜采成套裝備出口到俄羅斯、印度、越南等國(guó)，復(fù)合式干法選煤技術(shù)裝備出口到美國(guó)、俄羅斯、烏克蘭、朝鮮、印尼、蒙古、菲律賓等國(guó)家和地區(qū)。

　　目前，我國(guó)已成為世界上生產(chǎn)制造和使用煤炭機(jī)械裝備的第一大國(guó)，肩負(fù)著為煤炭生產(chǎn)提供安全、高效、集約、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)裝備的重任，為加快推進(jìn)煤炭工業(yè)現(xiàn)代化、實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)發(fā)揮著重要作用。截至2017年底，我國(guó)煤炭裝備制造業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)2000億元。

　　在年產(chǎn)千萬噸級(jí)綜采設(shè)備、采煤機(jī)、液壓支架和運(yùn)輸機(jī)全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的同時(shí)，我國(guó)綜合機(jī)械化開采技術(shù)已站在世界煤機(jī)裝備技術(shù)前沿。神東煤炭集團(tuán)和中國(guó)煤炭科工集團(tuán)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(shè)計(jì)理念，配備智能化傳動(dòng)控制系統(tǒng)，在井下運(yùn)行時(shí)可實(shí)現(xiàn)煤流超前預(yù)判、精準(zhǔn)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(guó)的主體能源，是工業(yè)的糧食。70年來，我國(guó)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(guó)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(dòng)力用煤的50%以上進(jìn)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(guó)年產(chǎn)25萬噸兗日水煤漿實(shí)驗(yàn)廠開工建設(shè)起，我國(guó)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(jí)復(fù)合式干法分選技術(shù)。具有自主知識(shí)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(gè)百分點(diǎn)，煙塵和氮氧化物排放相當(dāng)于天然氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　燃煤電廠超低排放技術(shù)改造成功示范，排放指標(biāo)優(yōu)于天然氣發(fā)電排放指標(biāo)。2018年，全國(guó)達(dá)到超低排放限值的煤電機(jī)組約8.1億千瓦，占全國(guó)煤電總裝機(jī)容量的80%。作為全球最大的火力發(fā)電公司，國(guó)家能源集團(tuán)火電機(jī)組100%實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝，98%的常規(guī)火電機(jī)組實(shí)現(xiàn)超低排放。國(guó)家能源集團(tuán)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(xiàng)目，每發(fā)1千瓦時(shí)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(guó)研發(fā)出多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化、航天粉煤加壓氣化等先進(jìn)技術(shù)，“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(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

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

　　實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星發(fā)射成功，搭載19個(gè)實(shí)驗(yàn)載荷，煤炭上太空實(shí)驗(yàn)“冷焰燃燒”。

　　中國(guó)航天科技集團(tuán)六院165所與國(guó)家能源集團(tuán)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(yīng)用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)熱試車試驗(yàn)。

　　中科院大連化物所與陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)煤經(jīng)合成氣直接制低碳烯烴技術(shù)工業(yè)試驗(yàn)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?、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(fèi)托重質(zhì)蠟、費(fèi)托合成蠟、液體石蠟、高碳醇、高端潤(rùn)滑油、PAO、油田驅(qū)油劑……被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、紡織、造紙、汽車和日用化工等領(lǐng)域。

　　國(guó)家能源集團(tuán)鄂爾多斯煤制油分公司啟動(dòng)油渣萃取項(xiàng)目，以高級(jí)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(rèn)識(shí)煤炭、利用煤炭的未來清晰可見。

　　綠色生態(tài)礦山建設(shè)成生動(dòng)實(shí)踐

　　70年來，我國(guó)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(guó)煤矸石綜合利用率達(dá)到70%，比1979年提高43.3個(gè)百分點(diǎn)；礦井水利用率、土地復(fù)墾率分別達(dá)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(lán)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(jí)綠色開采試點(diǎn)煤礦，引領(lǐng)該省煤炭工業(yè)綠色發(fā)展；山東能源淄礦集團(tuán)許廠煤礦實(shí)現(xiàn)智能化充填開采，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)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(tuán)公格營(yíng)子煤礦10余年投資近2億元應(yīng)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(bǔ)國(guó)內(nèi)外綜采工作面液壓支架使用純水介質(zhì)的空白。

　　國(guó)家能源集團(tuán)借鑒“坎兒井”原理，歷時(shí)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(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）研究團(tuán)隊(duì)第一次將黃河泥沙作為充填復(fù)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(fù)墾山東采煤沉陷區(qū)。

　　在長(zhǎng)期摸索實(shí)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(guó)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(shí)現(xiàn)了采煤沉陷區(qū)和矸石山微生物修復(fù)，變“沙進(jìn)人退”為“綠進(jìn)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(zhǔn)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(dòng)實(shí)踐。（記者 尚軍梅）

　　轉(zhuǎn)自：中國(guó)煤炭報(bào)

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