淺談未來10年我國煤炭工業的發展趨勢

于洪濤,王文勇

(中國礦業大學應用技術學院, 江蘇徐州市 221008)

淺談未來10年我國煤炭工業的發展趨勢

于洪濤,王文勇

(中國礦業大學應用技術學院, 江蘇徐州市 221008)

我國煤礦資源豐富,但總回收率不高。分析了我國煤炭采掘業的現狀和發展趨勢,認為煤炭工業需要實現高產高效的可持續性發展,才能滿足我國工業的發展需要。

煤炭工業;采煤工藝;采煤設備;發展趨勢

1 我國煤炭工業的現狀分析

據日前召開的“2009年中國國際煤炭大會”的消息,按電煤占煤炭消費總量的60%計算,2020年我國煤炭消費需求約34億t左右,比目前增加約6億t。從這組數據可以看出,中國在未來的10年,隨著經濟水平的發展,煤炭依然占據著能源的主導地位,這就預示著我國煤炭工業將需要向著高產高效的方向發展。隨著我國煤炭工業的不斷進步與發展,我國已擁有了像神華集團榆家梁煤礦、同煤集團塔山煤礦、兗礦集團興隆莊煤礦等一大批具有先進技術的現代化礦井,而且它們的經濟指標也創造了新的世界紀錄。但不可否認的是,我國煤炭行業科技水平還處于起步階段,仍有相當一部分大型國有煤炭企業沒有擺脫普采和炮采的落后局面,每年都會有不同的事故發生,而且導致的死亡率還占有相當大的比例,存在從業人員素質低,裝備水平低等方面的問題。

2 國內外現用采煤工藝對比

經濟水平的不斷提高,導致煤炭的需求量日益增長,科學技術的不斷進步,也致使出現了一批引領著國際采煤工業發展的國家,如美國、澳大利亞、德國、波蘭等。以美國、德國為例,美國的煤炭資源豐富,隨著裝備能力、生產技術和管理水平的提高,早在1982年我國剛剛進行改革開放初期,美國就在94個礦井中裝備了112個綜采工作面,其中一礦一面的礦井67個,占71%,1993年美國在71個礦井中裝備了80個綜采工作面,其中一礦一面的礦井62個,占88%。科羅拉多州二十英里礦便是高效高產的杰出代表,該礦按一礦一面生產系統布置,采用大功率設備和計算機智能監控系統控制。二十英里礦創造了多項產量記錄,2006年9月22日,該礦工作面創造了日產(24h)原煤67575t的世界紀錄。德國煤礦的地質條件較復雜,而且煤層埋藏較深,開采條件較困難,煤層薄,多數煤層厚度為0.5～1.5 m,但是德國擁有世界上最先進的技術,井筒最大深度達到1715m,而且用刨煤機開采薄煤層堪稱世界獨一無二。美國、德國引領著煤炭產業的不斷進步,雖然我國采煤機械化程度得到了穩步的增長,由于我國煤種齊全,地質埋藏條件復雜,致使我國采煤方法和工藝多樣化,隨著我國綜采技術整體水平的提高,針對我國煤炭賦存特點實現高效高產取得了一定的成果,但我們必須找清差距,盡快使我國的綜采技術與綜放技術都將上一個新的臺階,進一步縮短我國與國際先進水平的差距。

3 我國煤炭工業發展趨勢分析

根據我國目前的開采水平以及煤炭的需求量,煤層埋藏特點,以及未來幾年的煤炭產業的發展戰略,在未來幾年,我國將在全國范圍內準備投產建設神東、晉北、晉中、晉東、陜北、黃隴(華亭)、魯西、兩淮、河南、云貴、蒙東(東北)、寧東等13個千萬噸大型煤炭生產基地,以滿足國民經濟日益增長的需要。這預示著我國在未來十年需要向安全高效高產的方向穩步發展,主要分為兩類:一類是單一煤層開采工作面,普遍裝備大功率的電牽引采煤機,大功率、長運距的刮板輸送機,及配備電液控制系統的強力液壓支架,采掘設備應生產能力大,可靠性及自動化程度高,依靠加大工作面推進速度來提高工作面單產,美國、德國等先進采煤國家均布置這類工作面,在我國神東礦區通過引進國外最先進的采掘技術,建設了系統簡單、裝備精良、人員精干、安全高效為基本特征的“一井一面”千萬噸級礦井群和現代化開采技術的億噸礦區,2007年礦區原煤產量達到1.1926億t,全員工效達到100t以上,百萬噸死亡率僅為0.0084;第二類是不斷完善特厚煤層放頂煤開采工作面,我國的兗州、潞安、陽泉等裝備了國產綜采設備,通過采煤機前部割煤,支架后部放煤來提高工作面單產。

(1)裝備大功率設備一次采全高。我國煤炭儲量繼美國、俄羅斯之后位居世界第三位,煤種齊全,但由于地質條件的限制,我國采煤工藝主要有爆破采煤工藝、普通機械化采煤工藝和綜合機械化采煤工藝3種,其中綜合機械化采煤工藝是未來采煤技術發展的方向,大功率設備及電液控制系統一次采全高必在未來采煤工藝中占據著主導地位。目前,我國鄭州煤機廠為神華集團研制的最大支撐高度為7m的液壓支架正準備投入使用,我國雖然在電液控制系統方面較國外有一定的差距,但在未來十年內并不會影響到我國煤炭產業的發展趨勢。采煤機必定向大功率、高電壓、大截深發展,主要是提高設備生產能力和可靠性,采煤機牽引速度不但不斷提高,而且截深甚至達到1.4m。目前,由西安煤機廠研制成功的國內最大的交流變頻電牽引采煤機通過了陜西省科技廳組織的專家鑒定驗收。這是我國目前最大的采煤機,總裝機功率達到2210kW,最大采高可達6.3m,生產能力為800萬t/a,可在異地對礦井內的設備實現遠程智能控制。強力液壓支架和大功率采煤機的研制成功,為我國未來煤炭工業的發展奠定了堅實的基礎。大采高一次采全厚必將在未來十年內占據著重要地位,具有效率高、效益高、資源回收率高等優點,例如我國晉城無煙煤礦業集團寺河礦開采平均6.2m厚、傾角1°～10°煤層,達到了平均日產2.08萬t,最高日產3.05萬t,最高月產達78.17萬t。

(2)特厚煤層放頂煤開采工藝。隨著管理水平的不斷提高,科學技術的不斷進步,使放頂煤開采工藝不斷成熟,開采產量不斷提高,實現了高產高效。但放頂煤開采受到許多地質和開采條件的限制,一次開采厚度太大,頂煤的回收率會大幅度降低,頂板冒落不充分聚集瓦斯,給生產安全帶來隱患。厚煤層放頂煤采煤法是開采技術的新突破,該采煤方法可以簡化巷道布置,降低巷道掘進率,提高采煤工效,降低噸煤生產費用,但同時對設備提出了更高的要求。例如我國兗州東灘礦的綜放工作面,1996年年產305萬t,1997年又創年產410萬t的新紀錄,1999年、2000年分別再創年產505萬t和512萬t的最新記錄,這標志著我國放頂煤技術已漸漸走向成熟。我國煤炭資源豐富,尤其在新疆、內蒙等地特厚煤層中將起著舉足輕重的作用,在未來幾年里,綜采放頂煤技術將會成為我國煤炭工業高效高產的主要采煤方法之一,同時隨著科學技術的進步,放頂煤技術會更加趨于成熟。

(3)薄煤層開采技術的發展趨勢。我國1.3m以下的薄煤層還占有相當大的比例,在未來幾年也會對其進行開采。薄煤層工作面內作業困難,應在未來幾年逐步提高薄煤層工作面內的采、支、運工序的機械化、自動化程度。根據我國煤炭分布埋藏的實際情況,應盡量采用大功率、高強度薄煤層滾筒采煤機或刨煤機,盡快實現薄煤層的高產高效。

(4)煤液化或煤氣化的發展趨勢。煤炭生物降解轉化研究只有短短的20年的時間,有可能會在很長的一段時間處于探索階段,但它是煤綜合利用研究中的新領域,前景十分廣闊。這種采煤工藝的成功會大大降低勞動力生產強度,提高回采率,是實現高產高效的有效方法。

4 我國煤炭工業的努力方向

(1)研制大功率設備。我國的采煤設備與國際先進采煤設備的差距主要表現在可靠性、耐用性等方面,采煤機的功率、截深都有待于提高,提高可彎曲刮板輸送機的適用性及隨煤層變化的靈活性,是以后采煤機設備的發展方向。

(2)破碎的頂板及大的斷層等地質條件威脅著采煤作業的安全,這就對液壓支架提出了更高的要求。雖然我國在研制液壓支架方面取得了一定的成績,但在液壓支架電液控制系統方面,與國際同類裝備先進水平相比,還有較大的差距。

(3)在美國等一些發達國家,采煤機割煤、推溜,移架等工序的完成僅需要很短的時間。國外主要采煤國機械化采掘水平已達到或接近100%,而我國煤礦平均采煤機機械化程度僅為42%,主要技術裝備產品性能指標落后,提高采煤的綜合機械化水平是我國煤炭工業需要努力的方向之一。

(4)人才的培養。據統計,我國目前有96%的企業缺乏機電人才,88%的企業缺乏采礦人才,煤礦企業采礦、地質、安全、機電等專業人才出現斷層,高技能操作人員嚴重短缺,從業人員素質低,這些都嚴重制約了我國煤炭工業的可持續發展。

5 結束語

未來我國的煤炭工業的發展方針是:全面落實科學發展觀,堅持依靠科技進步,走資源利用率高、安全有保障、經濟效益好、環境污染少和可持續的煤炭工業發展道路。要把煤礦安全生產始終放在各項工作的首位,以建設大型煤炭基地、培養大型煤炭企業和企業集團為主線,構建與社會主義市場經濟體制相適應的新型煤炭工業體系。由此可見,在未來十年內我國煤炭產業要實現安全高效高產之路,任重而道遠。

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2009-12-03)

于洪濤(1981-),男,山東東平人,從事煤炭采掘技術工作,Email:yuhongtao-519323@163.com。