于洪濤,王文勇

(中國礦業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院, 江蘇徐州市 221008)

淺談未來10年我國煤炭工業(yè)的發(fā)展趨勢

于洪濤,王文勇

(中國礦業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)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(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,認(rèn)為煤炭工業(yè)需要實現(xiàn)高產(chǎn)高效的可持續(xù)性發(fā)展,才能滿足我國工業(yè)的發(fā)展需要。

煤炭工業(yè);采煤工藝;采煤設(shè)備;發(fā)展趨勢

1 我國煤炭工業(yè)的現(xiàn)狀分析

據(jù)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(shù)據(jù)可以看出,中國在未來的10年,隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展,煤炭依然占據(jù)著能源的主導(dǎo)地位,這就預(yù)示著我國煤炭工業(yè)將需要向著高產(chǎn)高效的方向發(fā)展。隨著我國煤炭工業(yè)的不斷進(jìn)步與發(fā)展,我國已擁有了像神華集團(tuán)榆家梁煤礦、同煤集團(tuán)塔山煤礦、兗礦集團(tuán)興隆莊煤礦等一大批具有先進(jìn)技術(shù)的現(xiàn)代化礦井,而且它們的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。但不可否認(rèn)的是,我國煤炭行業(yè)科技水平還處于起步階段,仍有相當(dāng)一部分大型國有煤炭企業(yè)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(fā)生,而且導(dǎo)致的死亡率還占有相當(dāng)大的比例,存在從業(yè)人員素質(zhì)低,裝備水平低等方面的問題。

2 國內(nèi)外現(xiàn)用采煤工藝對比

經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高,導(dǎo)致煤炭的需求量日益增長,科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,也致使出現(xiàn)了一批引領(lǐng)著國際采煤工業(yè)發(fā)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(chǎn)技術(shù)和管理水平的提高,早在1982年我國剛剛進(jìn)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(chǎn)的杰出代表,該礦按一礦一面生產(chǎn)系統(tǒng)布置,采用大功率設(shè)備和計算機(jī)智能監(jiān)控系統(tǒng)控制。二十英里礦創(chuàng)造了多項產(chǎn)量記錄,2006年9月22日,該礦工作面創(chuàng)造了日產(chǎn)(24h)原煤67575t的世界紀(jì)錄。德國煤礦的地質(zhì)條件較復(fù)雜,而且煤層埋藏較深,開采條件較困難,煤層薄,多數(shù)煤層厚度為0.5～1.5 m,但是德國擁有世界上最先進(jìn)的技術(shù),井筒最大深度達(dá)到1715m,而且用刨煤機(jī)開采薄煤層堪稱世界獨一無二。美國、德國引領(lǐng)著煤炭產(chǎn)業(yè)的不斷進(jìn)步,雖然我國采煤機(jī)械化程度得到了穩(wěn)步的增長,由于我國煤種齊全,地質(zhì)埋藏條件復(fù)雜,致使我國采煤方法和工藝多樣化,隨著我國綜采技術(shù)整體水平的提高,針對我國煤炭賦存特點實現(xiàn)高效高產(chǎn)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(shù)與綜放技術(shù)都將上一個新的臺階,進(jìn)一步縮短我國與國際先進(jìn)水平的差距。

3 我國煤炭工業(yè)發(fā)展趨勢分析

根據(jù)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略,在未來幾年,我國將在全國范圍內(nèi)準(zhǔn)備投產(chǎn)建設(shè)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(chǎn)基地,以滿足國民經(jīng)濟(jì)日益增長的需要。這預(yù)示著我國在未來十年需要向安全高效高產(chǎn)的方向穩(wěn)步發(fā)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(jī),大功率、長運距的刮板輸送機(jī),及配備電液控制系統(tǒng)的強(qiáng)力液壓支架,采掘設(shè)備應(yīng)生產(chǎn)能力大,可靠性及自動化程度高,依靠加大工作面推進(jìn)速度來提高工作面單產(chǎn),美國、德國等先進(jìn)采煤國家均布置這類工作面,在我國神東礦區(qū)通過引進(jìn)國外最先進(jìn)的采掘技術(shù),建設(shè)了系統(tǒng)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(xiàn)代化開采技術(shù)的億噸礦區(qū),2007年礦區(qū)原煤產(chǎn)量達(dá)到1.1926億t,全員工效達(dá)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(chǎn)綜采設(shè)備,通過采煤機(jī)前部割煤,支架后部放煤來提高工作面單產(chǎn)。

(1)裝備大功率設(shè)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(zhì)條件的限制,我國采煤工藝主要有爆破采煤工藝、普通機(jī)械化采煤工藝和綜合機(jī)械化采煤工藝3種,其中綜合機(jī)械化采煤工藝是未來采煤技術(shù)發(fā)展的方向,大功率設(shè)備及電液控制系統(tǒng)一次采全高必在未來采煤工藝中占據(jù)著主導(dǎo)地位。目前,我國鄭州煤機(jī)廠為神華集團(tuán)研制的最大支撐高度為7m的液壓支架正準(zhǔn)備投入使用,我國雖然在電液控制系統(tǒng)方面較國外有一定的差距,但在未來十年內(nèi)并不會影響到我國煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。采煤機(jī)必定向大功率、高電壓、大截深發(fā)展,主要是提高設(shè)備生產(chǎn)能力和可靠性,采煤機(jī)牽引速度不但不斷提高,而且截深甚至達(dá)到1.4m。目前,由西安煤機(jī)廠研制成功的國內(nèi)最大的交流變頻電牽引采煤機(jī)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(jī),總裝機(jī)功率達(dá)到2210kW,最大采高可達(dá)6.3m,生產(chǎn)能力為800萬t/a,可在異地對礦井內(nèi)的設(shè)備實現(xiàn)遠(yuǎn)程智能控制。強(qiáng)力液壓支架和大功率采煤機(jī)的研制成功,為我國未來煤炭工業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。大采高一次采全厚必將在未來十年內(nèi)占據(jù)著重要地位,具有效率高、效益高、資源回收率高等優(yōu)點,例如我國晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)寺河礦開采平均6.2m厚、傾角1°～10°煤層,達(dá)到了平均日產(chǎn)2.08萬t,最高日產(chǎn)3.05萬t,最高月產(chǎn)達(dá)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(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,使放頂煤開采工藝不斷成熟,開采產(chǎn)量不斷提高,實現(xiàn)了高產(chǎn)高效。但放頂煤開采受到許多地質(zhì)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(chǎn)安全帶來隱患。厚煤層放頂煤采煤法是開采技術(shù)的新突破,該采煤方法可以簡化巷道布置,降低巷道掘進(jìn)率,提高采煤工效,降低噸煤生產(chǎn)費用,但同時對設(shè)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(chǎn)305萬t,1997年又創(chuàng)年產(chǎn)410萬t的新紀(jì)錄,1999年、2000年分別再創(chuàng)年產(chǎn)505萬t和512萬t的最新記錄,這標(biāo)志著我國放頂煤技術(shù)已漸漸走向成熟。我國煤炭資源豐富,尤其在新疆、內(nèi)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(shù)將會成為我國煤炭工業(yè)高效高產(chǎn)的主要采煤方法之一,同時隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,放頂煤技術(shù)會更加趨于成熟。

(3)薄煤層開采技術(shù)的發(fā)展趨勢。我國1.3m以下的薄煤層還占有相當(dāng)大的比例,在未來幾年也會對其進(jìn)行開采。薄煤層工作面內(nèi)作業(yè)困難,應(yīng)在未來幾年逐步提高薄煤層工作面內(nèi)的采、支、運工序的機(jī)械化、自動化程度。根據(jù)我國煤炭分布埋藏的實際情況,應(yīng)盡量采用大功率、高強(qiáng)度薄煤層滾筒采煤機(jī)或刨煤機(jī),盡快實現(xiàn)薄煤層的高產(chǎn)高效。

(4)煤液化或煤氣化的發(fā)展趨勢。煤炭生物降解轉(zhuǎn)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(lǐng)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(chǎn)強(qiáng)度,提高回采率,是實現(xiàn)高產(chǎn)高效的有效方法。

4 我國煤炭工業(yè)的努力方向

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

(2)破碎的頂板及大的斷層等地質(zhì)條件威脅著采煤作業(yè)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(tǒng)方面,與國際同類裝備先進(jìn)水平相比,還有較大的差距。

(3)在美國等一些發(fā)達(dá)國家,采煤機(jī)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(jī)械化采掘水平已達(dá)到或接近100%,而我國煤礦平均采煤機(jī)機(jī)械化程度僅為42%,主要技術(shù)裝備產(chǎn)品性能指標(biāo)落后,提高采煤的綜合機(jī)械化水平是我國煤炭工業(yè)需要努力的方向之一。

(4)人才的培養(yǎng)。據(jù)統(tǒng)計,我國目前有96%的企業(yè)缺乏機(jī)電人才,88%的企業(yè)缺乏采礦人才,煤礦企業(yè)采礦、地質(zhì)、安全、機(jī)電等專業(yè)人才出現(xiàn)斷層,高技能操作人員嚴(yán)重短缺,從業(yè)人員素質(zhì)低,這些都嚴(yán)重制約了我國煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)束語

未來我國的煤炭工業(yè)的發(fā)展方針是:全面落實科學(xué)發(fā)展觀,堅持依靠科技進(jìn)步,走資源利用率高、安全有保障、經(jīng)濟(jì)效益好、環(huán)境污染少和可持續(xù)的煤炭工業(yè)發(fā)展道路。要把煤礦安全生產(chǎn)始終放在各項工作的首位,以建設(shè)大型煤炭基地、培養(yǎng)大型煤炭企業(yè)和企業(yè)集團(tuán)為主線,構(gòu)建與社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制相適應(yīng)的新型煤炭工業(yè)體系。由此可見,在未來十年內(nèi)我國煤炭產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)安全高效高產(chǎn)之路,任重而道遠(yuǎn)。

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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(shù)工作,Email:yuhongtao-519323@163.com。