未来煤矿工业的发展方针

作者：于洪涛 王文勇 单位：中国矿业大学应用技术学院

1我国煤炭工业的现状分析

据日前召开的“2009年中国国际煤炭大会”的消息,按电煤占煤炭消费总量的60%计算,2020年我国煤炭消费需求约34亿t左右,比目前增加约6亿t。从这组数据可以看出,中国在未来的10年,随着经济水平的发展,煤炭依然占据着能源的主导地位,这就预示着我国煤炭工业将需要向着高产高效的方向发展。随着我国煤炭工业的不断进步与发展,我国已拥有了像神华集团榆家梁煤矿、同煤集团塔山煤矿、兖矿集团兴隆庄煤矿等一大批具有先进技术的现代化矿井,而且它们的经济指标也创造了新的世界纪录。但不可否认的是,我国煤炭行业科技水平还处于起步阶段,仍有相当一部分大型国有煤炭企业没有摆脱普采和炮采的落后局面,每年都会有不同的事故发生,而且导致的死亡率还占有相当大的比例,存在从业人员素质低,装备水平低等方面的问题。

2国内外现用采煤工艺对比

经济水平的不断提高,导致煤炭的需求量日益增长,科学技术的不断进步,也致使出现了一批引领着国际采煤工业发展的国家,如美国、澳大利亚、德国、波兰等。以美国、德国为例,美国的煤炭资源丰富,随着装备能力、生产技术和管理水平的提高,早在1982年我国刚刚进行改革开放初期,美国就在94个矿井中装备了112个综采工作面,其中一矿一面的矿井67个,占71%,1993年美国在71个矿井中装备了80个综采工作面,其中一矿一面的矿井62个,占88%。科罗拉多州二十英里矿便是高效高产的杰出代表,该矿按一矿一面生产系统布置,采用大功率设备和计算机智能监控系统控制。二十英里矿创造了多项产量记录,2006年9月22日,该矿工作面创造了日产(24h)原煤67575t的世界纪录。德国煤矿的地质条件较复杂,而且煤层埋藏较深,开采条件较困难,煤层薄,多数煤层厚度为0.5~1.5m,但是德国拥有世界上最先进的技术,井筒最大深度达到1715m,而且用刨煤机开采薄煤层堪称世界独一无二。美国、德国引领着煤炭产业的不断进步,虽然我国采煤机械化程度得到了稳步的增长,由于我国煤种齐全,地质埋藏条件复杂,致使我国采煤方法和工艺多样化,随着我国综采技术整体水平的提高,针对我国煤炭赋存特点实现高效高产取得了一定的成果,但我们必须找清差距,尽快使我国的综采技术与综放技术都将上一个新的台阶,进一步缩短我国与国际先进水平的差距。

3我国煤炭工业发展趋势分析

根据我国目前的开采水平以及煤炭的需求量,煤层埋藏特点,以及未来几年的煤炭产业的发展战略,在未来几年,我国将在全国范围内准备投产建设神东、晋北、晋中、晋东、陕北、黄陇(华亭)、鲁西、两淮、河南、云贵、蒙东(东北)、宁东等13个千万吨大型煤炭生产基地,以满足国民经济日益增长的需要。这预示着我国在未来十年需要向安全高效高产的方向稳步发展,主要分为两类:一类是单一煤层开采工作面,普遍装备大功率的电牵引采煤机,大功率、长运距的刮板输送机,及配备电液控制系统的强力液压支架,采掘设备应生产能力大,可靠性及自动化程度高,依靠加大工作面推进速度来提高工作面单产,美国、德国等先进采煤国家均布置这类工作面,在我国神东矿区通过引进国外最先进的采掘技术,建设了系统简单、装备精良、人员精干、安全高效为基本特征的“一井一面”千万吨级矿井群和现代化开采技术的亿吨矿区,2007年矿区原煤产量达到1.1926亿,t全员工效达到100t以上,百万吨死亡率仅为0.0084;第二类是不断完善特厚煤层放顶煤开采工作面,我国的兖州、潞安、阳泉等装备了国产综采设备,通过采煤机前部割煤,支架后部放煤来提高工作面单产。(1)装备大功率设备一次采全高。我国煤炭储量继美国、俄罗斯之后位居世界第三位,煤种齐全,但由于地质条件的限制,我国采煤工艺主要有爆破采煤工艺、普通机械化采煤工艺和综合机械化采煤工艺3种,其中综合机械化采煤工艺是未来采煤技术发展的方向,大功率设备及电液控制系统一次采全高必在未来采煤工艺中占据着主导地位。目前,我国郑州煤机厂为神华集团研制的最大支撑高度为7m的液压支架正准备投入使用,我国虽然在电液控制系统方面较国外有一定的差距,但在未来十年内并不会影响到我国煤炭产业的发展趋势。采煤机必定向大功率、高电压、大截深发展,主要是提高设备生产能力和可靠性,采煤机牵引速度不但不断提高,而且截深甚至达到1.4m。目前,由西安煤机厂研制成功的国内最大的交流变频电牵引采煤机通过了陕西省科技厅组织的专家鉴定验收。这是我国目前最大的采煤机,总装机功率达到2210kW,最大采高可达6.3m,生产能力为800万t/a,可在异地对矿井内的设备实现远程智能控制。强力液压支架和大功率采煤机的研制成功,为我国未来煤炭工业的发展奠定了坚实的基础。大采高一次采全厚必将在未来十年内占据着重要地位,具有效率高、效益高、资源回收率高等优点,例如我国晋城无烟煤矿业集团寺河矿开采平均6.2m厚、倾角1°~10°煤层,达到了平均日产2.08万,t最高日产3.05万,t最高月产达78.17万t。(2)特厚煤层放顶煤开采工艺。随着管理水平的不断提高,科学技术的不断进步,使放顶煤开采工艺不断成熟,开采产量不断提高,实现了高产高效。但放顶煤开采受到许多地质和开采条件的限制,一次开采厚度太大,顶煤的回收率会大幅度降低,顶板冒落不充分聚集瓦斯,给生产安全带来隐患。厚煤层放顶煤采煤法是开采技术的新突破,该采煤方法可以简化巷道布置,降低巷道掘进率,提高采煤工效,降低吨煤生产费用,但同时对设备提出了更高的要求。例如我国兖州东滩矿的综放工作面,1996年年产305万,t1997年又创年产410万t的新纪录,1999年、2000年分别再创年产505万t和512万t的最新记录,这标志着我国放顶煤技术已渐渐走向成熟。我国煤炭资源丰富,尤其在新疆、内蒙等地特厚煤层中将起着举足轻重的作用,在未来几年里,综采放顶煤技术将会成为我国煤炭工业高效高产的主要采煤方法之一,同时随着科学技术的进步,放顶煤技术会更加趋于成熟。(3)薄煤层开采技术的发展趋势。我国1.3m以下的薄煤层还占有相当大的比例,在未来几年也会对其进行开采。薄煤层工作面内作业困难,应在未来几年逐步提高薄煤层工作面内的采、支、运工序的机械化、自动化程度。根据我国煤炭分布埋藏的实际情况,应尽量采用大功率、高强度薄煤层滚筒采煤机或刨煤机,尽快实现薄煤层的高产高效。(4)煤液化或煤气化的发展趋势。煤炭生物降解转化研究只有短短的20年的时间,有可能会在很长的一段时间处于探索阶段,但它是煤综合利用研究中的新领域,前景十分广阔。这种采煤工艺的成功会大大降低劳动力生产强度,提高回采率,是实现高产高效的有效方法。

4我国煤炭工业的努力方向

(1)研制大功率设备。我国的采煤设备与国际先进采煤设备的差距主要表现在可靠性、耐用性等方面,采煤机的功率、截深都有待于提高,提高可弯曲刮板输送机的适用性及随煤层变化的灵活性,是以后采煤机设备的发展方向。(2)破碎的顶板及大的断层等地质条件威胁着采煤作业的安全,这就对液压支架提出了更高的要求。虽然我国在研制液压支架方面取得了一定的成绩,但在液压支架电液控制系统方面,与国际同类装备先进水平相比,还有较大的差距。(3)在美国等一些发达国家,采煤机割煤、推溜,移架等工序的完成仅需要很短的时间。国外主要采煤国机械化采掘水平已达到或接近100%,而我国煤矿平均采煤机机械化程度仅为42%,主要技术装备产品性能指标落后,提高采煤的综合机械化水平是我国煤炭工业需要努力的方向之一。(4)人才的培养。据统计,我国目前有96%的企业缺乏机电人才,88%的企业缺乏采矿人才,煤矿企业采矿、地质、安全、机电等专业人才出现断层,高技能操作人员严重短缺,从业人员素质低,这些都严重制约了我国煤炭工业的可持续发展。

5结束语

未来我国的煤炭工业的发展方针是:全面落实科学发展观,坚持依靠科技进步,走资源利用率高、安全有保障、经济效益好、环境污染少和可持续的煤炭工业发展道路。要把煤矿安全生产始终放在各项工作的首位,以建设大型煤炭基地、培养大型煤炭企业和企业集团为主线,构建与社会主义市场经济体制相适应的新型煤炭工业体系。由此可见,在未来十年内我国煤炭产业要实现安全高效高产之路,任重而道远。