改革開放40年我國煤炭工業實現三大科技革命 

中國工程院院士 武強 中電傳媒能源情報研究中心 張立寬  

　　黨的十一屆三中全會以來，我國將改革開放確定為基本國策，鄧小平提出了“科學技術是第一生產力”的著名論斷，科技創新成為提升我國綜合國力的正確選擇。改革開放40年來，煤炭行業改革發展的歷史，就是一部煤炭行業堅持科技創新、推動科技進步，以科技創新和科技進步實現煤炭工業科學發展、跨越發展、轉型發展的歷史。煤炭行業在40年波瀾壯闊的發展進程中，推動并實現了三大科技革命。

　　科技創新推動實現采煤方法的革命

　　新中國成立后，黨和政府高度重視煤炭工業發展，但當時煤炭工業的科技含量十分低下。改革開放后，我國大力推進綜合機械化采煤技術，2017年底我國大型煤礦采煤機械化程度達到96%，掘進機械化程度提高到54%，智能化采煤工作面有70多個，無人開采工作面有47個。

　　一、綜合機械化采煤技術是采煤史上的重大突破。綜合機械化采煤設備既能保障安全又能提高效率，實現機械化減人、自動化換人，大大減少了煤礦事故。改革開放之前，我國國有重點煤礦采掘機械化程度僅為30％。我國煤炭科技工作者創造性地研發出煤礦長臂綜合機械化采煤工藝、煤礦短臂綜合機械化采煤技術、薄煤層綜采工藝，輔以相應的綜采支護設備和綜采運輸機械，形成獨具特色的綜合機械化采煤工藝，極大地提高了采煤效率和安全性。

　　2005年，我國國有重點煤礦采煤機械化程度達到82.7%，一批煤炭企業的生產和安全指標達到世界先進水平，年產400萬～600萬噸煤炭的綜采技術裝備實現了國產化。2017年底，我國建成了一批具有世界先進水平的大型煤炭企業，基本上實現了采煤綜采化、掘進綜掘化、運輸機械化、監測監控自動化、管理手段現代化。

　　二、綜采放頂煤技術是采煤機械化歷程的一個里程碑。新世紀以來，隨著我國大型煤炭基地的不斷建成，煤炭采掘工效日益提高，對煤炭工業集中度和集約化提出了新的要求，綜采放頂煤技術成為行業新寵。

　　綜采放頂煤采煤法按照工藝方法可分為全厚放頂煤、預采頂分層放頂煤、傾斜分段放頂煤等三種放頂模式。1992年8月，兗礦首個綜采放頂煤工作面在興隆莊煤礦建成投產，綜采放頂煤技術獲得國家科技進步一等獎。1999年，我國綜合機械化采煤產量占國有重點煤礦的51.7%，較1975年提高了26倍。

　　進入新世紀，以中國煤炭科工集團為代表的我國煤炭工業科技水平“國家隊”，成功研制的國產大采高綜采成套技術與裝備達到年產600萬～1000萬噸生產能力，攻克了我國煤炭行業厚煤層綜采技術瓶頸，該技術榮獲3項國家科技進步獎、煤炭工業特等獎和一等獎。2005年5月，兗礦集團與德國魯爾工業集團DBT公司簽訂“兩柱式綜采放頂煤液壓支架”zhuanli技術轉讓協議，改寫了由國外單一向我國輸入先進采煤技術的歷史。

　　三、“互聯網+智慧礦山”引領現代煤炭工業發展方向。隨著“互聯網+”技術的逐漸普及，我國煤炭工業智慧礦山建設飛速發展。智慧礦山是基于 “互聯網+”技術，以建設安全礦山、高效礦山和綠色礦山為目標的綜合技術體系，代表著煤炭工業未來的發展方向。

　　2008年，根據科技部《關于推進產業技術創新戰略聯盟構建的指導意見》精神，神華集團、中國礦業大學、煤炭科學研究總院等產學研單位發起成立智慧礦山聯盟，加大智慧礦山關鍵技術攻關力度；“十二五”期間，中國煤炭工業協會提出推進智慧礦山和數字礦山建設。進入“十三五”，“互聯網+”增值服務為我國建設全數字化智慧礦山、強化信息資源綜合利用、實現煤炭工業轉型升級提供了新的途徑和有效手段。2017年，我國首座TBM施工長距離煤礦斜井建成啟用，首臺全斷面矩形快速掘進機投入使用，首臺礦用全斷面硬巖快速掘進機、首套煤礦大型護盾式快速掘錨裝備研制成功，8米大采高采煤機、8.2米超大采高智能輸送系統、3~4米煤層千萬噸級智能化綜采成套裝備實現了國產化。

　　科技創新推動實現煤礦安全管理革命

　　煤礦大多為井下作業，瓦斯、水、頂板、煤塵、火、沖擊地壓等災害時刻威脅著井下人員生命健康安全，是典型的高危行業。長期以來，我國煤礦采掘方式較為落后，科技含量不高，煤礦安全事故多發。

　　1978年，我國煤礦死亡4500多人，百萬噸死亡率為9.44；2017年我國煤礦死亡人數為375人，百萬噸死亡率為0.106，科技創新使煤礦的安全水平實現了質的飛躍。

　　一、科技創新使安全裝備水平大幅提升，減少了煤礦“五害”導致的煤礦事故率。改革開放后，我國積極引進國外先進科技裝備，并在實踐中消化吸收改造提升為自主國產裝備，煤礦安全投入不斷加大，以“一通三防”為主的安全技術改造逐漸升級，煤礦瓦斯監測監控系統、瓦斯抽放系統得到普及，有效地降低了事故起數和死亡人數。與此同時，綜合機械化掘進工藝集掘進、裝巖、運煤等多種功能于一體，實現了綜合掘進機械化，支護模式也從木樁支護逐步發展到錨桿支護。目前，礦井建設與安全生產管理正依靠科技進步實現“機械化換人、自動化減人、智能化無人”，把人徹底從井下解放出來，使科技興安達到新的高度。

　　二、科技創新提升了煤礦安全質量標準化和安全生產標準化建設，使煤礦安全生產工作更加標準化、規范化。1978年以前，我國煤礦安全質量標準不統一、不規范，改革開放后有關部門一直致力于標準的統一。1986年，原煤炭工業部開展實施全國統一標準，此后經過多次修訂完善。2017年1月，國家煤監局發布《煤礦安全生產標準化基本要求及評分方法（試行）》，形成了風險分級管控、隱患排查治理、安全質量達標“三位一體”的煤礦安全生產標準化體系，將煤礦安全生產的科技含量提升到新的更高層次。

　　三、科技創新使煤礦六大系統成為可能，為礦井安全生產插上科技的翅膀。

　　煤礦六大系統是指監測監控系統、人員定位系統、通信聯絡系統、緊急避險系統、壓風自救系統、供水施救系統。2010年3月，華晉公司王家嶺礦發生透水事故，經全力搶險115人獲救；2017年5 月，山西省太原市清徐縣東于煤業公司發生透水事故，5人成功生還，煤礦井下六大系統起到了關鍵作用。

　　科技創新推動煤炭消費利用方式革命

　　長期以來，我國煤炭工業一直致力于推進將煤炭由燃料向燃料與原料并重轉變；而推進現代煤化工發展，是實現煤炭新型利用技術的一次革命，也是實現煤炭資源高效清潔轉化的重要途徑。

　　現代煤化工通常指煤制油、煤制甲醇、煤制二甲醚、煤制烯烴、煤制乙二醇等。1978年12月，原國家科委和煤炭工業部在山西召開了全國第一次煤的氣化和液化工作會議，拉開了現代煤化工大發展的序幕。“十二五”以來，煤液化、煤氣化、煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制乙烯等一大批具有自主知識產權的現代煤化工關鍵技術和裝備取得突破，為煤炭清潔高效利用提供了技術支撐。2017年，《現代煤化工產業創新發展布局方案》明確了八大重點任務。同年，“煤制油品/烯烴大型現代煤化工成套技術開發及應用”項目獲得國家科技進步一等獎。目前，全國已建成投產煤制氣項目4項、煤制油項目5項、煤制烯烴項目16項，年產能分別達到51.05萬噸、558萬噸和881萬噸，取得了不俗的成就。

　　同時，作為一次能源的煤炭清潔高效利用也得到長足發展。目前，燃煤電廠超低排放技術改造后煙塵濃度達到2.78mg/m³左右、SO2濃度23mg/m³左右、NOX濃度31mg/m³左右，均低于天然氣電廠的排放標準；高效煤粉型鍋爐技術使燃燼率達到98%，比普通燃煤鍋爐提高28個百分點，煙塵、SO2、NOX等污染物排放指標相當于天然氣鍋爐標準，“一種旋流干煤粉氣化爐”項目獲得中國zhuanli金獎；水煤漿、型煤、低階煤分級分質利用等技術示范穩步推進、成效顯著。

　　總之，煤炭開采方法、煤礦安全管理和煤炭消費利用方式，是煤炭工業的三大板塊。改革開放以來，這三大板塊實現了從傳統粗放到現代高效，從人工和半機械化到自動化、信息化和智能化的科技革命，為我國經濟長期高速發展提供了必要而難得的能源支撐，對保障我國經濟從高速增長轉向高質量發展、實現新舊動能轉換，具有非常重要的意義。