隨著現代科學技術的快速發展,現代化的新理念、新工藝和新技術不斷滲透到煤炭科學技術領域,有力地促進了煤炭科學技術的迅猛發展。我國政府提出的以煤為主體的能源發展戰略,頒布的《國務院關于促進煤炭工業健康發展的若干意見》,引起了全社會對煤炭工業健康發展的高度關注,也將有效地促進我國煤炭科學技術的不斷發展。在“十五”期間,通過廣大煤炭科技工作者的不懈努力,奮勇攻關,自主創新,我國煤炭科學技術得到了長足的發展,積極趕超國際先進水平。
一是煤田地質勘探精度不斷提高,快速建井技術及巷道掘進技術水平不斷提高。應用以高分辨率三維地震勘探技術為核心的精細物探技術,結合其他的高精度、數字勘探技術的推廣,在物探條件適宜的礦區可以有效地控制落差5米左右的小斷層和直徑15米左右的陷落柱,極大地提高了井田的精細化勘探程度,為大型礦井設計提供了資源保障。我國深井、厚沖積層條件下的礦井建設水平不斷提高,采用鉆井法、凍結法兩種鑿井工藝,基本解決了近600米厚松散沖積層的礦井建設難題,使該項技術成果達到國際領先水平;我國千米深井鑿井技術和工藝取得了突破性進展,使立井井筒施工速度達到每月232米以上,創造了世界紀錄;煤巷、半煤巖巷掘進技術裝備得到長足發展,研制成功了一系列高可靠性的半煤巖巷掘進機,配合巷道錨桿錨索支護新技術,顯著地提高了巷道掘進施工的機械化水平,為加快我國現代化礦井建設速度提供了有力的技術保障。
二是我國煤礦綜采成套裝備水平不斷提高,高產高效礦井建設取得了巨大成就。近幾年來,我國自主研究開發了具有國際先進水平的大功率電牽引采煤機,具有電液控制功能的大采高強力液壓支架,大運力重型刮板運輸機及轉載機,大傾角、大運力膠帶輸送機,可為開采煤層厚度5米左右、配套能力每小時2500噸、年生產能力600萬噸的綜采工作面提供成套裝備及開采工藝,可在比較復雜的開采條件下實現高產高效。到2005年底,全國符合高產高效礦井建設條件的煤礦共有197個,產煤6.35億噸,人均工效達到17.5噸,百萬噸死亡率為0.045,主要技術經濟指標接近或達到了世界先進水平。
三是煤礦瓦斯、火災災害治理技術不斷改進,煤礦安全生產的技術水平不斷提高。在瓦斯防治中全面落實“先抽后采、監側監控、以風定產”的“十二字方針”,研究成功了地面抽放、本煤層抽放、鄰近煤層抽放、采空區抽放等瓦斯抽放技術與裝備,目前90%以上的高瓦斯煤礦開展了瓦斯抽放工作,年抽放量達到20多億立方米,其中40%被用于瓦斯發電或作為民用燃料。基于計算機網絡系統的全礦井安全監測系統和遠程集中監控系統被普遍推廣應用,在煤礦瓦斯事故監控和防治中發揮了重要作用。
研究開發了地音監測儀、微震監側系統以及電磁輻射裝置,用于預測礦井動力災害,使不發生動力災害的區域預報準確率達到100%,可能發生動力災害區域的預報準確率達到80%以上。同時礦區火災隱患識別及控制新技術研究也取得了突破,使礦井火區的早期預報、注漿滅火技術日趨成熟,并廣泛推廣應用,收到了良好的效果。由于煤礦安全生產技術的不斷創新和推廣,使我國煤礦安全生產形勢逐漸趨于好轉,“十五”期間全國煤礦事故死亡人數和百萬噸死亡率等指標總體呈現出下降趨勢。
四是我國的潔凈煤技術水平不斷提升,煤炭資源的綜合加工利用技術加快發展。煤炭的洗選加工是潔凈煤技術的源頭,經過十幾年的攻關,我國的重介選煤技術取得積極進展,以大型無壓給料三產品重介旋流器為核心設備的成套選煤技術和裝備已在全國廣泛推廣,收到了良好的效果,實現了傳統洗煤工藝的升級和改造。同時浮選技術也日趨完善,雙流態微泡浮選、細料煤浮選柱分選工藝、表面改質浮選工藝等創新技術也已被廣泛推廣應用,有效地提高了精煤回收率和浮選效果。目前我國自主研發的煤炭洗選技術裝備可以滿足年產500萬噸大型選煤廠建設的需要。
近年來,我國煤炭開采過程中伴生資源利用技術和環境保護技術也得到快速發展示采用地面和井下相結合的煤層氣開采利用技術、煤砰石發電技術、土地復墾技術以及潔凈開采技術、礦井水資源化利用技術的研究開發都取得了積極進展,使保護礦區生態環境、發展循環經濟取得了初步成效。在煤炭資源綜合加工轉化利用方面,煤炭的潔凈燃燒技術、煤炭氣化液化技術以及煤化工技術等已經從工業試驗研究階段,逐步向工業化萬產業化階段發展。煤炭間接液化技術完成了鐵基催化、鉆基催化劑合成生產汽油技術開發,取得了階段性成果。煤炭直接液化工藝研究取得了突破性進展,具有自主知識產權的百萬噸級煤直接液化項目近期有望投產。在煤化工研究方面,60萬噸甲醇、10萬噸二甲醚生產線已經建成投產,煤炭加工轉化技術近期可望取得重大突破。
由于我國煤層賦存條件極其復雜,井工開采比例大,中小型礦井數量巨大,導致了我國煤炭開采技術呈多層次復雜結構,我國煤礦整體技術水平和安全生產水平還相當落后,煤炭資源潔凈開發利用研究起步晚,技術不夠成熟,由于大量煤炭直接燃燒而造成的環境污染還相當嚴重。要解決煤炭工業健康發展的一系列重大問題,必須依靠科技進步,必須依靠自主創新,必須全面提升煤炭工業的整體科學技術水平和安全生產水平。
煤炭工業要全面落實《國務院關于促進煤炭工業健康發展的若干意見》精神,走資源利用率高、安全有保障、經濟效益好、環境污染少的新型工業化道路,必須全面落實科學發展觀,必須堅決依靠科技進步。今后我國煤炭工業科學技術發展目標,要緊緊圍繞大型煤炭基地建設技術、煤礦高效安全生產技術、煤炭綜合加工利用技術以及礦區生態環境保護與治理技術等領域,開展綜合攻關,重點突破,強化創新,引領發展,實現綠色開采,發展循環經濟,使我國煤炭資源開發利用的整體技術水平有所突破,“十一五”末使科技對全行業經濟發展的貢獻度達到40%以上。
在資源勘探及礦井建設技術領域,要重點研究開發高精度、高分辨率和高可靠性的地質勘探技術裝備,提高地質結構的勘探精度,為我國大型煤炭基地建設和復雜地層條件下的資源開采提供可靠的地質保障。同時開展我國中東部地區深部煤層資源賦存規律和探測與開采技術的研究,開展深部高效找礦和快速勘探技術研究,研究和解決600米以上深厚沖積層下鑿井技術理論和技術難題,為我國深部煤炭資源高效、安全開采提供理論依據和技術手段。
在煤炭資源開采技術領域,利用現代加工技術、智能控制技術和工況監控技術,研究開發大功率、高可靠性的采煤裝備,使井工開采工作面生產能力達到每年1000萬噸以上,大型露天礦生產能力達到每年2000萬噸以上,同時使薄煤層開采技術和短壁開采裝備水平有突破性提高,使采煤裝備更適合于我國各類復雜煤層的開采條件,全面提升我國采煤技術的機械化、自動化水平。
在煤礦安全技術研究開發領域,重點是開展煤礦安全生產長效機制的理論體系研究,研究預防重特大事故的治本之策。首先要開展煤礦瓦斯與煤塵爆炸機理與傳播規律研究,進一步摸清瓦斯與煤塵爆炸的發生機理及演化過程。其次要開展瓦斯高效抽放技術裝備的攻關研究,使松軟低透氣,性高瓦斯煤層的抽放以及地面、井下相結合的抽放技術裝備取得突破性進展。再次要重點開發研究實時性強、智能化程度高、處理能力強立可靠性強的煤礦安全監測監控系統裝置,對井下的瓦斯、煤塵、火災等災害進行適時有效的監控。與此同時,要開展各種地層條件下的水害防治技術、沖擊地壓防治技術和煤與瓦斯突出防治技術的攻關研究,制定礦井災害的綜合防治措施,全面提升礦井的綜合安全保障能力。
在煤炭潔凈利用和轉化技術領域,要深人研究高硫煤、難選煤脫硫降灰基礎理論,以簡化實用工藝系統,實現高硫高灰謀炭的高精度分選,使我國煤炭洗選加工的精度和效率居世界領先水平。在煤炭加工轉化方面,重點攻關煤炭直接液化和間接液化技術,取得具有自主知識產權的煤炭液化技術,并逐步為煤炭液化實現產業化提供技術保障。
(作者為煤炭科學研究總院院長)