于洪濤,王文勇

(中國(guó)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(lái)10年我國(guó)煤炭工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

于洪濤,王文勇

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

我國(guó)煤礦資源豐富,但總回收率不高。分析了我國(guó)煤炭采掘業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),認(rèn)為煤炭工業(yè)需要實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的可持續(xù)性發(fā)展,才能滿(mǎn)足我國(guó)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(shì)

1 我國(guó)煤炭工業(yè)的現(xiàn)狀分析

據(jù)日前召開(kāi)的“2009年中國(guó)國(guó)際煤炭大會(huì)”的消息,按電煤占煤炭消費(fèi)總量的60%計(jì)算,2020年我國(guó)煤炭消費(fèi)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(guó)在未來(lái)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(guó)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(guó)煤炭工業(yè)的不斷進(jìn)步與發(fā)展,我國(guó)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(guó)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(guó)有煤炭企業(yè)沒(méi)有擺脫普采和炮采的落后局面,每年都會(huì)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(wèn)題。

2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)用采煤工藝對(duì)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(zhǎng),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(guó)際采煤工業(yè)發(fā)展的國(guó)家,如美國(guó)、澳大利亞、德國(guó)、波蘭等。以美國(guó)、德國(guó)為例,美國(guó)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(guó)剛剛進(jìn)行改革開(kāi)放初期,美國(guó)就在94個(gè)礦井中裝備了112個(gè)綜采工作面,其中一礦一面的礦井67個(gè),占71%,1993年美國(guó)在71個(gè)礦井中裝備了80個(gè)綜采工作面,其中一礦一面的礦井62個(gè),占88%?？屏_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(jì)算機(jī)智能監(jiān)控系統(tǒng)控制。二十英里礦創(chuàng)造了多項(xiàng)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(guó)煤礦的地質(zhì)條件較復(fù)雜,而且煤層埋藏較深,開(kāi)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(guó)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(kāi)采薄煤層堪稱(chēng)世界獨(dú)一無(wú)二。美國(guó)、德國(guó)引領(lǐng)著煤炭產(chǎn)業(yè)的不斷進(jìn)步,雖然我國(guó)采煤機(jī)械化程度得到了穩(wěn)步的增長(zhǎng),由于我國(guó)煤種齊全,地質(zhì)埋藏條件復(fù)雜,致使我國(guó)采煤方法和工藝多樣化,隨著我國(guó)綜采技術(shù)整體水平的提高,針對(duì)我國(guó)煤炭賦存特點(diǎn)實(shí)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(guó)的綜采技術(shù)與綜放技術(shù)都將上一個(gè)新的臺(tái)階,進(jìn)一步縮短我國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距。

3 我國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)分析

根據(jù)我國(guó)目前的開(kāi)采水平以及煤炭的需求量,煤層埋藏特點(diǎn),以及未來(lái)幾年的煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略,在未來(lái)幾年,我國(guó)將在全國(guó)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(gè)千萬(wàn)噸大型煤炭生產(chǎn)基地,以滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)日益增長(zhǎng)的需要。這預(yù)示著我國(guó)在未來(lái)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(lèi):一類(lèi)是單一煤層開(kāi)采工作面,普遍裝備大功率的電牽引采煤機(jī),大功率、長(zhǎng)運(yùn)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(dòng)化程度高,依靠加大工作面推進(jìn)速度來(lái)提高工作面單產(chǎn),美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)采煤國(guó)家均布置這類(lèi)工作面,在我國(guó)神東礦區(qū)通過(guò)引進(jìn)國(guó)外最先進(jìn)的采掘技術(shù),建設(shè)了系統(tǒng)簡(jiǎn)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(wàn)噸級(jí)礦井群和現(xiàn)代化開(kāi)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(wàn)噸死亡率僅為0.0084;第二類(lèi)是不斷完善特厚煤層放頂煤開(kāi)采工作面,我國(guó)的兗州、潞安、陽(yáng)泉等裝備了國(guó)產(chǎn)綜采設(shè)備,通過(guò)采煤機(jī)前部割煤,支架后部放煤來(lái)提高工作面單產(chǎn)。

(1)裝備大功率設(shè)備一次采全高。我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量繼美國(guó)、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(guó)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(lái)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(lái)采煤工藝中占據(jù)著主導(dǎo)地位。目前,我國(guó)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(guó)雖然在電液控制系統(tǒng)方面較國(guó)外有一定的差距,但在未來(lái)十年內(nèi)并不會(huì)影響到我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。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(guó)內(nèi)最大的交流變頻電牽引采煤機(jī)通過(guò)了陜西省科技廳組織的專(zhuān)家鑒定驗(yàn)收。這是我國(guó)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(wàn)t/a,可在異地對(duì)礦井內(nèi)的設(shè)備實(shí)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(guó)未來(lái)煤炭工業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。大采高一次采全厚必將在未來(lái)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(diǎn),例如我國(guó)晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集團(tuán)寺河礦開(kāi)采平均6.2m厚、傾角1°～10°煤層,達(dá)到了平均日產(chǎn)2.08萬(wàn)t,最高日產(chǎn)3.05萬(wàn)t,最高月產(chǎn)達(dá)78.17萬(wàn)t。

(2)特厚煤層放頂煤開(kāi)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(kāi)采工藝不斷成熟,開(kāi)采產(chǎn)量不斷提高,實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)高效。但放頂煤開(kāi)采受到許多地質(zhì)和開(kāi)采條件的限制,一次開(kāi)采厚度太大,頂煤的回收率會(huì)大幅度降低,頂板冒落不充分聚集瓦斯,給生產(chǎn)安全帶來(lái)隱患。厚煤層放頂煤采煤法是開(kāi)采技術(shù)的新突破,該采煤方法可以簡(jiǎn)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(fèi)用,但同時(shí)對(duì)設(shè)備提出了更高的要求。例如我國(guó)兗州東灘礦的綜放工作面,1996年年產(chǎn)305萬(wàn)t,1997年又創(chuàng)年產(chǎn)410萬(wàn)t的新紀(jì)錄,1999年、2000年分別再創(chuàng)年產(chǎn)505萬(wàn)t和512萬(wàn)t的最新記錄,這標(biāo)志著我國(guó)放頂煤技術(shù)已漸漸走向成熟。我國(guó)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(lái)幾年里,綜采放頂煤技術(shù)將會(huì)成為我國(guó)煤炭工業(yè)高效高產(chǎn)的主要采煤方法之一,同時(shí)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,放頂煤技術(shù)會(huì)更加趨于成熟。

(3)薄煤層開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)1.3m以下的薄煤層還占有相當(dāng)大的比例,在未來(lái)幾年也會(huì)對(duì)其進(jìn)行開(kāi)采。薄煤層工作面內(nèi)作業(yè)困難,應(yīng)在未來(lái)幾年逐步提高薄煤層工作面內(nèi)的采、支、運(yùn)工序的機(jī)械化、自動(dòng)化程度。根據(jù)我國(guó)煤炭分布埋藏的實(shí)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(shí)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(shì)。煤炭生物降解轉(zhuǎn)化研究只有短短的20年的時(shí)間,有可能會(huì)在很長(zhǎng)的一段時(shí)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(huì)大大降低勞動(dòng)力生產(chǎn)強(qiáng)度,提高回采率,是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的有效方法。

4 我國(guó)煤炭工業(yè)的努力方向

(1)研制大功率設(shè)備。我國(guó)的采煤設(shè)備與國(guó)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(duì)液壓支架提出了更高的要求。雖然我國(guó)在研制液壓支架方面取得了一定的成績(jī),但在液壓支架電液控制系統(tǒng)方面,與國(guó)際同類(lèi)裝備先進(jìn)水平相比,還有較大的差距。

(3)在美國(guó)等一些發(fā)達(dá)國(guó)家,采煤機(jī)割煤、推溜,移架等工序的完成僅需要很短的時(shí)間。國(guó)外主要采煤國(guó)機(jī)械化采掘水平已達(dá)到或接近100%,而我國(guó)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(guó)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(jì),我國(guó)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(zhuān)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(guó)煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)我國(guó)的煤炭工業(yè)的發(fā)展方針是:全面落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,堅(jiān)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(xiàng)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(xiàn),構(gòu)建與社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制相適應(yīng)的新型煤炭工業(yè)體系。由此可見(jiàn),在未來(lái)十年內(nèi)我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)安全高效高產(chǎn)之路,任重而道遠(yuǎn)。

[1]史洪林.薄煤層開(kāi)采高產(chǎn)高效研究[J].采礦技術(shù),2009,(3):22～23.

[2]王淑博.煤炭企業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究與對(duì)策[J].中國(guó)煤炭,2009,35(7):36～37

[3]徐敬堯,張明旭.綠色煤炭-煤炭的生物降解轉(zhuǎn)化[J].中國(guó)煤炭,2009,35(3):67～70.

[4]杜計(jì)平,孟憲銳,采礦學(xué)[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2009.

[5]劉修源,黃福昌.高效高回收率采煤方法與技術(shù)[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2008.

[6]張文江,張頂立.特厚堅(jiān)硬煤層綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2004.

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。