科技力量驱动煤炭工业科学发展、跨越发展、转型发展

从320处各类煤矿起步，到14个亿吨级煤炭基地崛起，从1949年产煤3243万吨，到2018年产煤36.8亿吨，新中国成立70年来，煤炭工业成就瞩目，行业面貌发生巨变。

　　70年来，煤炭工业坚持科技创新、推动科技进步，科技创新迸发的磅礴力量，驱动煤炭工业科学发展、跨越发展、转型发展。

　　煤炭开采从手镐落煤到智能化机器人化

　　设施简陋、明火爆破、手镐落煤，生产条件恶劣，这是新中国成立初期全国大多数煤矿的基本状况。

　　70年来，采煤工艺从刨采、普采跃升到综采、智能化开采，煤矿工人从在井下打眼放炮、用镐攉煤，到穿西装、打领带坐在井上集控中心指挥采煤机割煤，“煤黑子”变身“煤亮子”。煤矿工人在集控中心轻点鼠标，井下采煤机、运输机、转载机等综采设备一键启停，液压支架随着煤层高度智能升降，煤流随皮带升至煤仓，“动动鼠标就能采煤”成为许多煤矿工人的工作写照。

　　70年来，从研制4.5米一次采全高综采成套装备，到国家能源神东煤炭集团大柳塔煤矿7米大采高工作面、山东兖矿集团金鸡滩煤矿8.2米超大采高工作面，再到神东煤炭集团上湾煤矿8.8米超大采高工作面，我国的采煤高度成为世界最高的采煤高度，且一次次刷新纪录。

　　综采放顶煤技术是采煤机械化过程中的一个里程碑。从1992年兖矿集团首个9米以上厚煤层综采放顶煤工作面在兴隆庄煤矿成功投产，到2014年我国特厚煤层大采高综放开采成套技术与装备项目在同煤集团塔山煤矿获得成功，我国不断开出煤炭开采世界性难题的“中国方案”。

　　从121大煤柱工法，到121小煤柱工法，再到无煤柱自成巷110/N00工法，我国矿业技术历经三次变革，有效解决了煤炭开采长期面临的安全、资源回收和成本三大难题。110工法在陕西、四川、黑龙江、山西、河南等省的500多处煤矿推广应用，N00工法在陕煤集团陕北矿业公司柠条塔煤矿试验成功，无煤柱自成巷开采新工法及关键装备已被写入《中国制造2025—能源装备实施方案》。

　　科技力量激荡澎湃，煤矿技术装备水平和生产工效大幅提升。2018年，全国大型煤炭企业采煤机械化程度已达96.1%。

　　站在能源革命和机器人技术快速发展的历史交汇点，机器人技术的研发与应用正改变着井下的生产方式，重塑着煤炭新业态。

　　开滦集团林西矿业公司人工智能煤矸分选机器人代替人工选矸，大同煤矿集团同忻煤矿主井皮带智能巡检机器人全方位监控重要设备部件，山东能源临矿集团田庄煤矿设备再利用中心新车间10个超级机器人全权负责托辊生产，石煤机公司毛料分厂引进焊接机器人……机器人的出现，在解放人力的同时，生产效率大幅提升。国内首个3D激光无人盘煤机器人在国家能源集团投用，机器人一溜达，煤堆形态体积存量都知道了。

　　今年1月，国家煤矿安监局发布了《煤矿机器人重点研发目录》，明确重点研发应用掘进、采煤、运输、安控和救援5类38种煤矿机器人。截至目前，全国有152处煤矿建成了183个智能化采煤工作面，巡检、选矸等11种机器人已在煤矿井下应用，掘进、喷浆、搬运等19种机器人已立项研发。

　　大力推进煤矿智能化开采和应用煤矿机器人，是煤炭工业生产工艺的一次技术革命，更是实现行业高质量发展和煤矿安全生产形势根本好转的必由之路。

　　国家煤矿安监局与中国航天科技集团“天地”合作研发运用煤矿机器人，中国煤炭学会、中国煤炭科工集团等27家单位成立了煤矿智能化技术创新联盟，兖矿集团成立了煤矿智能开采试验中心，淮北矿业集团与四川航天成立了智能化开采技术研发联合中心，中国矿业大学（北京）成立了智慧矿山与机器人研究院，山西首个煤矿机器人项目落户清徐……煤炭行业正在积极拥抱“人工智能+”。

　　煤机装备技术从引进到走出国门

　　以1978年底动用外汇7.3亿美元引进100套综采设备为起点，通过引进、消化、吸收、再创新，我国实现了煤机装备国产化，建成了智能化采煤工作面，煤机制造水平位居世界前列，引领了国际煤炭智能化发展方向。

　　1987年9月10日，总投资6.5亿美元、年产煤1533万吨的中美合作经营项目——平朔安太堡露天煤矿建成投产，使得我国露天煤炭开采一下跨越了30年的技术鸿沟。

　　到上世纪末，我国基本实现了中厚煤层系列综采装备国产化。本世纪初，我国研发出世界上最大采高、最小采高、最大倾角的综采成套装备，建成了数十处年产千万吨以上的现代化煤矿。

　　从1994年首次引进4.5米采高整套进口综采设备开始，神东煤炭集团先后主导开发了5.5米、6.3米、7米、8米、8.8米一次采全高成套综采设备，大幅提升了矿井装备水平和生产工效。

　　2006年5月，兖矿集团与德国鲁尔工业集团DBT公司签署两柱式综采放顶煤液压支架技术专利转让使用合同，开创了我国煤炭企业向国外输出采煤技术的先河，也开创了我国煤炭行业向世界五百强企业输出技术的先河。综采放顶煤技术为兖矿集团成功收购澳大利亚澳思达煤矿立下汗马功劳，也让兖矿集团用技术敲开了国际化大门。

　　2017年，我国首座TBM施工长距离煤矿斜井建成启用，首台全断面矩形快速掘进机投入使用，首台矿用全断面硬岩快速掘进机、首套煤矿大型护盾式快速掘锚装备研制成功。

　　我国不断研发出世界首创的技术与装备，并成功实现了技术和产品对其他主要产煤国家的出口。高端液压支架进入美国和德国市场，综采成套装备出口到俄罗斯、印度、越南等国，复合式干法选煤技术装备出口到美国、俄罗斯、乌克兰、朝鲜、印尼、蒙古、菲律宾等国家和地区。

　　目前，我国已成为世界上生产制造和使用煤炭机械装备的第一大国，肩负着为煤炭生产提供安全、高效、集约、经济的技术装备的重任，为加快推进煤炭工业现代化、实现安全高效生产发挥着重要作用。截至2017年底，我国煤炭装备制造业总产值已达2000亿元。

　　在年产千万吨级综采设备、采煤机、液压支架和运输机全部实现国产化的同时，我国综合机械化开采技术已站在世界煤机装备技术前沿。神东煤炭集团和中国煤炭科工集团天地奔牛合作开发的世界产能最大的一次采全高智能综采成套输送装备——年产2000万吨智能综采输送装备，采用全寿命周期设计理念，配备智能化传动控制系统，在井下运行时可实现煤流超前预判、精准调速，降低能耗、提升效率。

　　煤炭利用从单一燃烧到以分子解构

　　煤炭是我国的主体能源，是工业的粮食。70年来，我国煤炭利用方式由燃料向燃料与原料并重转变不断取得新成果。

　　目前，我国原煤入洗率已由1978年的16.7%提高到2018年的71.8%，炼焦用煤100%洗选，动力用煤的50%以上进行了洗选提质，形成了包含煤炭加工、利用、转化与污染物控制的洁净煤技术体系。

　　从1990年我国年产25万吨兖日水煤浆实验厂开工建设起，我国相继研发出大型重介质旋流器选煤技术、新一代空气重介质干法选煤技术和大型全粒度级复合式干法分选技术。具有自主知识产权的大容量高效煤粉工业锅炉，燃料燃烬率比普通燃煤锅炉提高28个百分点，烟尘和氮氧化物排放相当于天然气排放标准。

　　燃煤电厂超低排放技术改造成功示范，排放指标优于天然气发电排放指标。2018年，全国达到超低排放限值的煤电机组约8.1亿千瓦，占全国煤电总装机容量的80%。作为全球最大的火力发电公司，国家能源集团火电机组100%实现脱硫脱硝，98%的常规火电机组实现超低排放。国家能源集团泰州发电公司建成世界首例百万千瓦超超临界二次再热燃煤项目，每发1千瓦时电少用6克煤。

　　现代煤化工自“九五”起步。目前，以煤制油、煤制烯烃、煤制气、煤制乙二醇为主的现代煤化工技术全部打通工艺流程。我国研发出多喷嘴对置式水煤浆气化、航天粉煤加压气化等先进技术，“航天炉”“神宁炉”“晋华炉”相继问世，解决了“三高”煤等劣质煤安全清洁高效转化的“卡脖子”难题，达到国际领先水平。

　　我国自主研发煤直接液化技术，成功运行世界首套108万吨/年煤直接液化示范工程——国家能源集团鄂尔多斯煤直接液化项目；研发出中温浆态床费托合成煤间接液化技术，成功运行世界单体规模最大的国家能源集团宁夏煤业400万吨/年煤间接液化项目；以低温浆态床费托合成技术为核心的100万吨/年煤间接液化示范项目成功投产。

　　实践十号卫星发射成功，搭载19个实验载荷，煤炭上太空实验“冷焰燃烧”。

　　中国航天科技集团六院165所与国家能源集团鄂尔多斯煤制油分公司、宁夏煤业合作研制的煤基航天煤油，成功应用火箭发动机热试车试验。

　　中科院大连化物所与陕西延长石油集团煤经合成气直接制低碳烯烃技术工业试验取得圆满成功。

　　如今，煤化工赋予了煤炭黑色之外的更多色彩。利用煤化工技术，煤炭变为甲醇、蛋白、烯烃、乙二醇、柴油、石脑油、液化石油气、粗白油、轻白油、液体石蜡、费托重质蜡、费托合成蜡、液体石蜡、高碳醇、高端润滑油、PAO、油田驱油剂……被广泛应用于医药、化工、纺织、造纸、汽车和日用化工等领域。

　　国家能源集团鄂尔多斯煤制油分公司启动油渣萃取项目，以高级煤基沥青为原料，研发针状焦、炭黑、高比表面活性炭、道路沥青改性剂、电极材料等高端产品。

　　以分子解构煤炭、认识煤炭、利用煤炭的未来清晰可见。

　　绿色生态矿山建设成生动实践

　　70年来，我国建立了包含保水开采、充填开采、煤与瓦斯共采、无煤柱开采等绿色开采技术体系，研发出以超高水、膏体、固体为充填物的井下充填开采技术。

　　2018年，我国煤矸石综合利用率达到70%，比1979年提高43.3个百分点；矿井水利用率、土地复垦率分别达到72.8%、49.5%，矿区生态环境质量明显改善。 采煤不见煤、采煤不见矸、污水零排放、蓝天绿地美的花园式矿区频频呈现，“晴天一身灰、雨天一身泥”的情景早已不见。

　　山西省确定10处煤矿（井）为省级绿色开采试点煤矿，引领该省煤炭工业绿色发展；山东能源淄矿集团许厂煤矿实现智能化充填开采，成为国内首个掌握智能化充填开采技术的矿井；内蒙古赤峰西拉沐沦集团公格营子煤矿10余年投资近2亿元应用充填开采技术，等煤采完了，井上的土地还是完整的。

　　世界首套纯水支架在神东矿区锦界煤矿完成首秀，成功解决井下开采污染难题，填补国内外综采工作面液压支架使用纯水介质的空白。

　　国家能源集团借鉴“坎儿井”原理，历时近20年研发出煤矿地下水库技术，破解了世界性难题。神东矿区建成35座地下水库，使矿区由耗水大户变为供水基地。

　　中国矿业大学（北京）研究团队第一次将黄河泥沙作为充填复垦材料，通过取沙、输沙、沉沙排水等技术，构建像五花肉一样的夹心式土壤结构，复垦山东采煤沉陷区。

　　在长期摸索实践中，安徽淮北市逐渐建立起“深挖湖，浅造田，不深不浅种藕莲”的采煤沉陷区综合治理模式。

　　东部徐州采煤沉陷区蝶变成美丽的国家湿地公园，成为矿区生态治理的样板。西部煤矿区实现了采煤沉陷区和矸石山微生物修复，变“沙进人退”为“绿进沙退”。如今，神东矿区植被覆盖率由最初的3%至11%提高到现在的60%以上，准能矿区植被覆盖率由原始地表的25%提高到80%以上。

　　绿水青山就是金山银山的理念深入人心，还矿山于自然、还自然于和谐美丽已经变成煤炭人的伟大生动实践。（记者 尚军梅）

　　转自：中国煤炭报