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煤炭科技发展现状及展望申宝宏2013年9月副总工程师研究员/博导2提纲：一.煤炭工业发展概况三.煤炭科技面临的挑战四.煤炭科技十三五展望二.煤炭科技发展现状3一、煤炭工业发展概况煤炭开发逐步西移开采深度不断增加生态环境保护备受关注洁净利用取得重要进展安全生产形势稳定好转大型化、集约化趋势明显煤炭产量稳步增长煤炭工业总体形势4（一）煤炭主体能源地位煤炭一直占我国能源生产和消费总量70%左右，2012年分别占76.3%和67.4%，占全球煤炭生产和消费总量的50%左右。2010年我国化石能源剩余探明储量中，煤炭约占93%。据预测,2030-2050年煤炭仍占我国能源需求总量50%左右。我国煤炭占一次能源生产和消费比重5（一）煤炭主体能源地位我国能源结构趋势图（中国工程院《国家能源发展战略2030～2050》）能源结构变化示意图010203040506020102020203020402050年份亿吨标煤水电非水可再生能源核电油、气（含煤层气）煤6（二）煤炭产量稳步增长2012年全国煤矿约1.2万处，产量36.5亿吨。20.0022.0024.0026.0028.0030.0032.0034.0036.0038.002005200620072008200920102011201223.5025.2926.9228.0229.7332.4035.2036.507（二）煤炭产量稳步增长2012年全国煤矿约1.2万处，产量36.5亿吨。区域产量比重全国36.5100%东部4.7313%中部12.233%西部19.5754%矿井规模数量能力比重全国1200037100%大型煤矿8502465%中型煤矿15006.818%小型煤矿95366.217%8（三）大型化、集约化趋势明显亿吨级企业7家，产量12.1亿吨，占全国的33.3％。5000万吨级企业12家，产量7.8亿吨，占全国的21.4％。千万吨级企业23家，产量5.4亿吨，占全国的14.8％。全国产量超过千万吨的大型煤炭企业42家，产量25.3亿吨，占全国的69.4％。9（三）大型化、集约化趋势明显2011年全国安全高效矿井409处，产量11.3亿吨，占全国总产量的32％。01002003004005001962192682923594090246810126.357.028.368.6210.1711.3安全高效矿井数量（个）安全高效矿井产量（亿吨）10（四）煤矿安全形势趋于好转2012年，煤矿安全事故779起，死亡1384人，分别比2005年减少2527起、4554人，下降76.4%和76.7%；百万吨死亡率0.374，比2005年下降86.7%。330659382945474624213786195432151616263114032433120119737791384010002000300040005000600020052006200720082009201020112012事故起数死亡人数11（四）煤矿安全形势趋于好转2012年，煤矿瓦斯事故72起，死亡350人，分别比2005年减少342起、1821人，下降82.6%和83.9%。414327272182157145119722171131910847787556235333500500100015002000250020052006200720082009201020112012瓦斯事故起数瓦斯事故死亡人数1213.9317.3619.5621.123.2625.2327.1630.532.535.2370.5640.7490.8921.1823.711.4852.0412.8113.150.374051015202530354020022003200420052006200720082009201020112012年度煤炭产量/亿t0123456百万吨死亡率煤炭产量百万吨死亡率（四）煤矿安全形势趋于好转13（五）煤层气开发取得重要进展23324753649011514161114161935535802040608010012014016020052006200720082009201020112012抽采/利用量（亿方）抽采量利用量2012年，煤层气产量27亿立方米，利用量20亿立方米；煤矿瓦斯抽采量114亿立方米、利用量38亿立方米。瓦斯用户超过200万户，煤层气燃料汽车8000余辆，瓦斯发电装机容量110万千瓦。14（六）洁净利用取得重要进展21.323.2532.57.037.861111.7716.527.9325.2344%51%47%33%34%0510152025303520052006200720082010年度原煤产量/入选原煤量（亿吨）0%10%20%30%40%50%60%入选率/%原煤产量入选原煤量入选率15（七）煤炭行业运行情况2012年进口煤炭2.89亿吨，出口煤炭927.8万吨。综合考虑应对气候变化和减排压力、国际煤炭价格上涨、进口占世界份额较大、非煤能源的快速发展等因素，我国利用国际煤炭的市场不可能无限增大。总体判断，未来国际煤炭市场将保持在10～12亿吨，我国进口煤炭将维持在占国际煤炭市场的30%左右，即2～3亿吨规模，未来我国煤炭供应仍需立足国内。今年以来，我国煤炭市场需求继续呈现需求低速增长、产能建设超前、进口量持续大幅增加、全社会库存上升、市场总体宽松、结构性过剩的态势，煤炭价格下滑，货款回收更加困难，企业成本持续增加，行业利润大幅下降，企业亏损面不断扩大，已出现降低工资、贷款发工资和推迟发工资的现象。16提纲：一.煤炭工业发展概况三.煤炭科技面临的挑战四.煤炭科技十三五展望二.煤炭科技发展现状17（一）地质保障技术装备取得新进展初步形成了具有中国煤田地质特色的勘查理论体系，“以地震主导，多手段配合，井上下联合”的立体式综合勘探体系逐渐成熟，基本能够探明开采地质条件。三维地震仪、3D可视化解释技术、时延地震勘探技术得到应用，二维地震勘探技术广泛应用于煤田普查和详查阶段，三维地震技术可查明煤田内落差超过5m的断层，解释落差3～5m的断点及波幅10m以上的褶皱，成为煤田地质勘查的首选技术。电磁法勘探技术、测井技术、受控定向钻进技术得到应用，超大孔径、超千米深孔钻机研制成功。18（二）特殊地层矿井建设技术快速发展冻结、钻井、注浆等特殊凿井技术达到国际领先水平。冻结法凿井技术穿过冲积层厚度达587m，最大冻结深度737m。钻井法最大钻凿成井深度达660m，最大钻井直径为10.3m。注浆技术从注浆材料的水泥时代进入了黏土时代，综合注浆技术井筒地面预注浆最大注浆深度达到1048m。大直径反井钻机的研制成功，实现了反井钻机一次钻进成井，反井钻井深度达到500m，最大钻井直径达到5m。19（三）开采技术装备取得新突破自主研制了大功率电牵引采煤机、刮板运输机和电液控制液压支架等工作面成套装备，适应煤层厚度3～6m，工作面年产量达到1025万t，创造了新记录。综放工作面在煤层厚度13m条件下，年产煤1039.1万t，刷新综放工作面年产世界记录。研制成功煤巷大断面掘锚联合机组，具备一次截割成形的高效截割技术和机载全液压导轨式锚杆机技术；开发了大断面煤巷锚杆快速支护技术，研制出小孔径预紧涨楔锚杆，φ22mm锚杆杆体破断载荷达330kN。ZF15000/28/52放顶煤液压支架20（三）开采技术装备取得新突破研制成功功率大、机面高度低、过煤空间大的极薄煤层电牵引采煤机，适应煤层厚度0.8～1.25m，煤层倾角0～45º；在薄煤层采煤机中引入DSP为核心的控制系统，显著提高了控制系统的可靠性；工业性试验表明，平均月产达4万t。研制成功总装机功率597kW、单向抗压强度≤40MPa的EML340型连续采煤机，以及履带行走用1140V机载交流变频器，在乌兰木伦矿开机率最高达到98.87%，在中煤东坡煤矿平均月产达5万吨，刷新了国产装备新纪录。21（三）开采技术装备取得新突破在露天矿开采设备及工艺方面，大型挖掘机、电铲、卡车等设备长期进行了前期研制。GPS位移自动化监测系统、地下位移监测系统等在露天煤矿边坡监测中广泛应用。22（四）煤矿安全技术装备水平再上新台阶瓦斯含量快速准确测定技术解决了硬煤压风取样温升加速瓦斯解吸、松软煤层取不到样或取样时间过长、损失量估算误差大的难题，实现了120m长钻孔定点取样，2h内快速测定瓦斯含量，测定误差小于7%，在100多个矿井推广应用。23（四）煤矿安全技术装备水平再上新台阶开发出红外甲烷传感器，误差≤真值的±10%，响应时间≤12S，工作稳定性≥12个月，寿命≥5年；红外二氧化碳传感器，解决了设计、温度补偿、防尘防水结构等难题；激光甲烷传感器，测量精度±0.05％，响应时间＜12S，工作稳定性≥6～12个月，寿命≥5年；激光一氧化碳传感器检测范围0～2000ppm，测量误差≤真值的±5%，稳定性≥12个月，响应时间＜30S，寿命≥5年。甲烷红外传感器激光传感器24（四）煤矿安全技术装备水平再上新台阶安全生产综合监控技术实现升级换代，井下易爆环境用以太环网+现场总线、宽带接入设备、大容量本安电源设备、异常联动控制等技术取得突破。开发了集地质测量、生产技术、通风安全、办公自动化和数字化矿山、安全生产监控于一体预警平台，实现了隐患联动控制和动态预警。25（四）煤矿安全技术装备水平再上新台阶煤矿井下千米定向瓦斯抽采技术及装备填补了国内空白，ZDY600LD型履带式钻机在陕煤彬长大佛寺矿业公司钻孔深度达1212m，创出国内新记录。研制出的适合于突出松软煤层的顺层钻机在坚固性系数f≤1.5条件下煤层钻孔深度达到168m，创造了突出松软煤层钻孔的最新深度，钻孔深度超过100米的成孔率达到70%，已在50多个矿区进行了推广。26（五）煤矿灾害应急救援技术及装备取得新进展开发了人员精确定位技术，井下目标移动速度不大于1m/s的条件下，定位精度达4m。研制出了采用无线传输和无线中继技术的矿井无线救灾通讯系统技术与装备，实现井下指挥基地与救援现场之间的灾区图像、语音、环境参数（CO、O2、CH4、温度等）三位一体的实时并行传输，井下无线传输距离达到2km。27（五）煤矿灾害应急救援技术及装备取得新进展建立了移动式矿井重大灾害应急救援指挥系统，可完成气体采集、监测、危险性判别等信息、救援方案制定、应急措施执行等。研发了井下移动式救生舱，采用分段组装式结构，在没有外界动力条件下可提供8人4天的生存环境；采用CO2、CO等有毒有害气体吸收清除技术，保障了救生仓安全的生存环境；研制了救生舱专用蓄冷空调，解决了制冷除湿问题。28（六）煤炭洁净利用技术水平取得新进步难选煤高效分选关键技术取得突破。采用“等基元灰分”分选技术，开发成功最大产率工艺系统，研制成功世界首台煤用第一段锥形双供介无压给料三产品重介质旋流器。开发了重介质旋流器分选难选煤工艺系统，实现了-80mm级别原煤的高效分级入选，使精煤产率提高了1.17%。研制成功SSC900型大型分级破碎机，破碎工艺指标达到国际先进水平。3SNWX1400-880/850型三产品重介质旋流器SSC900型大型分级破碎机29（六）煤炭洁净利用技术水平取得新进步开发了干煤粉气化、水煤浆加压气化技术，一批大型煤气化技术与装备相继进行示范和投入工业化运行；多喷嘴对置式水煤浆气化技术单炉最大规模2200t/d；华能绿色煤电250MW级IGCC示范项目采用两段式干煤粉气化技术，规模达2000t/d。百万吨级煤炭直接液化示范工程已经建成投产。煤炭间接液化技术示范取得成功，自主研发了低温浆态床F-T合成关键技术，目前有三套20万t/a级的间接液化示范项目在试运行。煤制天然气工艺技术成熟，大部分生产设备已实现国产化，在建规模达到136亿Nm3/a。30（六）煤炭洁净利用技术水平取得新进步开发了工业煤粉锅炉专用燃烧器，在中小容量锅炉高效燃烧、低NOX排放技术取得重大突破。锅炉热效率达到86