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专家谈煤炭智能绿色开采与生态建设

2018-02-07 10:34:41   来源:矿业报

  煤炭工业智能开采是一件具有超前性、引领性、示范性的大事。煤炭工业生态建设是煤炭绿色开采、清洁利用的主要内容。在近日举行的煤炭智能绿色开采与生态建设论坛上,来自业内的相关专家围绕“实施创新驱动发展战略,推动煤炭智能绿色开采与生态建设”的主题展开讨论。
  煤炭:保障能源安全稳定的基石
  煤炭是我国的主体能源和重要的工业原料。我国缺油、少气、富煤的能源资源禀赋以及煤炭资源的可靠性、价格的低廉性、利用的可洁净性,决定了在今后较长时期内,煤炭仍然是保障我国能源安全稳定供应的基石。
  然而,煤炭开采业历来是“高危行业”。在终年不见天日的井下,不仅黑暗潮湿,更“潜伏”着水、火、瓦斯、煤尘、顶板等自然灾害,时刻威胁着煤矿工人的生命安全。无人化是世界煤炭开采技术发展的必然趋势,也是当前实现我国煤炭行业安全高效生产的迫切需要,而目前我国也已走在世界煤炭无人化技术研究的前列。
  “国外从上世纪90年代开始研发煤矿自动化智能化技术。2007年,我国研制了首套替代进口的液压支架电液控制系统,这是综采自动化系统最重要的基础。近10年来,在国家“863计划”、“973计划”及智能制造专项的支持下,我国取得了系列综采智能化技术创新成果。”论坛上,中国工程院院士、中国煤炭科工集团首席科学家王国法表示。
  “推动煤炭智能绿色开采与生态建设是做好煤炭这篇大文章的必由之路,这不仅关系煤炭工业可持续发展,也关系加快生态文明和美丽矿山建设全局,推动煤炭智能绿色开采与生态建设,必须要抓住科技创新这个‘牛鼻子’。”中国煤炭工业协会会长王显政在论坛上指出,“煤为基础,多元发展”的能源战略方针和以煤炭为主体的一次能源格局不会改变。做好煤炭这篇大文章是保障我国能源安全稳定供应的必然选择,其中创新是引领发展的动力,是建设现代化经济体系的战略支撑。深入推进科技与经济紧密结合,推动产学研深度融合,这是提高煤炭工业发展质量的必然要求。
  煤炭智能绿色开采取得成效
  据王显政介绍,近年来,在煤炭智能绿色开采和生态建设方面,我国煤炭行业做了大量卓有成效的工作,并取得积极进展——
  一是建成了以大柳塔、红柳林煤矿为代表的一批千万吨级矿井群,和以锦界、黄陵二号井为代表的一批数字矿山和智能化开采工作面,主要经济技术指标进入国际先进水平行列,推动了我国煤炭生产力总体水平的提升。
  二是在燃煤电厂超低排放、高效煤粉型锅炉,水煤浆、型煤、现代煤化工、褐煤提质等技术和装备方面,取得了长足的发展和进步,基础理论有突破,关键技术有创新,实践推广有效果。燃煤电厂超低排放技术改造后,烟尘、SO2、NOX等主要大气排放指标,均低于天然气电厂的排放标准。具有我国自主知识产权的高效煤粉型工业锅炉技术,锅炉燃料燃烬率达到98%,比普通燃煤锅炉提高28个百分点,主要大气污染物排放指标达到或接近天然气锅炉排放标准。
  三是以煤矿保水开采、充填开采为主的绿色开采技术得到普遍推广,矿井水利用率达到70.6%,煤矸石综合利用率达到64.2%,大中型煤矿原煤生产综合能耗、生产电耗分别达到11.82公斤标煤/吨、20.4千瓦时/吨,建成了同煤塔山、神华宁东等一批循环经济产业园区,初步实现了矿山开发与自然系统和谐交融的发展模式。
  四是矿区土地复垦和生态修复工作有示范、有成果。如,开滦集团将矿山环境治理、矿业遗迹保护与矿业文化资源开发利用相结合,建设成为高水平国家矿山公园,拉动了工业旅游产业发展。神华神东致力于构筑“三期三圈”生态系统,矿区生态治理面积达到256平方公里,植被覆盖率由开发初期的10%提高到目前的60%以上。徐州贾汪区潘安湖采煤塌陷地通过综合整治,形成了集中连片高标准基本农田、湿地公园和产业园区,促进了矿区资源开发与生态环境协调发展。
  新形势提出新要求新挑战
  “虽然我国煤炭智能绿色开采与生态建设取得了明显的成效,但是与解决煤炭发展进程中突出矛盾问题的要求还不适应,与实现煤炭绿色发展的要求不相适应,与人民对煤炭美好的向往不相适应。”王显政坦言,随着中国特色社会主义进入新时代,我国社会主要矛盾发生新变化,制约煤炭行业发展的深层次问题进一步显现,推动煤炭智能绿色开采与生态建设更为重要和迫切。
  王显政分析称,党的十九大将坚持人与自然和谐发展作为新时代坚持和发展中国特色社会主义的基本方略之一。习近平总书记提出“要正确处理好经济发展同生态环境保护的关系,牢固树立保护生态环境就是保护生产力、改善生态环境就是发展生产力的理念”的总体要求,并多次强调“绿水青山就是金山银山”的发展理念。
  特别是习近平总书记在视察徐州市潘安采煤塌陷区整治工程时强调,资源枯竭地区经济转型发展是一篇大文章,实践证明这篇文章完全可以做好,关键是要贯彻新发展理念,坚定不移走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。对采煤塌陷区整治的有益经验,要注意总结推广。
  王显政说,习总书记的重要指示,为推进推动煤炭智能绿色开采与生态建设指明了方向,也提出了新的更高的要求。
  “由于全国煤矿开采条件的多样性和复杂性,理念、技术和管理水平的不平衡,许多项目未达到理想效果,这给智能化、无人化开采带了严峻的挑战,还需突破一系列关键技术和装备。”王国法说。
  据王国法介绍,智能感知、智能决策和自动控制作为煤炭智能化开采的三要素。智能开采区别于一般自动化开采的显著特点是设备具有自主学习和自主决策功能,具备自感知、自控制、自修正的能力,具备这样能力的智能化综采系统才能充分的响应生产环境变化、实现真正意义上的智能化开采,实现有限条件下的无人开采目标。
  对于我国煤炭智能绿色开采与生态建设存在问题,中国煤炭科工集团董事长、煤炭科学研究总院院长王金华表示,一是“采、掘、运、选”工艺环节智能化程度低,用人多,环境恶劣,尘肺病等职业危害仍较为严重。我国煤炭智能开采技术在设备可靠性、智能化程度等方面与国际先进水平相比,还存在差距,如采掘失调、运输环境复杂,采掘比最高达1∶10,辅助运输用人多(占井下人员25%以上)、效率低、污染大。在设备与环境的耦合性和感知能力等方面与国外差距较大,无法实现对资源条件的精准探测和开采。二是煤炭开发对生态环境损害严重,缺乏高效、低成本的绿色开采和综合治理技术。目前,我国矿区生态修复率在30%左右,煤矿开采生态环境影响定量评估、预测、诊断等技术缺乏,相关法律法规及技术标准不健全。
  以创新驱动破解重重难关
  对于如何解决上述问题,与会专家也提出了各自的建议。
  “许多煤炭企业把握技术发展的新趋势,比如黄陵一矿等示范工作面已实现无人操作、有人巡视的常态化生产。”王国法说,因此要全面推进综采智能化技术进步,加快完善煤炭资源管理与产能布局,淘汰落后开采方法与产能装备;加大智能化开采原始创新力度,提高行业国际竞争力;提高煤矿智能化开采的管理水平,提升每一个环节的效率和质量等。
  有限无人化开采是智能化开采的中高级阶段。“在这个阶段,尤其要对工作面煤层地质条件进行高精度探测,构造数字模型,基于这一模型进行程序化的智能化开采;实时监测煤层地质条件变化,对开采行为提前预判和修正;通过高效率的机器学习算法使综采系统装备拥有自主学习能力,通过训练使其获得解决问题的能力,提高智能化水平与开采效率等。”王国法说。
  在煤炭绿色开采方面,中国工程院院士、陕西省地质调查院教授级高级工程师王双明认为,在生态环境脆弱的西部地区进行煤炭开采时,需要以煤水空间组合特征研究为基础,以开采地质条分区为途径,以采煤方法规划为手段,以防止隔水岩组隔水性损害为目标,以保护生态水位为核心,实现采煤与生态环境保护并举。
  对于采煤沉陷区土地整治利用与生态修复,煤炭科学研究总院唐山研究院首席科学家李树志认为需要关注六方面的技术研究,分别是开采损害控制、采煤沉陷区工程建设利用、采煤沉陷区农业复垦利用、采煤沉陷区生态保护与提升利用、采煤沉陷区治理利用的监测与评价、转型煤矿资源再利用。
  生态文明矿山建设功在当代、利在千秋,关系到煤炭行业可持续发展,关系矿区民生福祉,任务艰巨繁重而又光荣。王显政强调,要深入贯彻新发展理念,深入实施科教兴煤战略和创新驱动发展战略,深入实施人才强企战略,发挥煤炭行业最高的科研团队、高技术群体和战略智库的作用,立足我国国情,遵循煤炭科技规律,尊重自然发展规律,加快创新步伐,努力抢占世界煤炭科技竞争制高点,牢牢掌握我国煤炭科技发展主动权,推动矿区形成绿色发展方式和生活方式,走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路,为促进矿区人与自然和谐共生、建设美丽矿山提供坚实的科技支撑。一是要坚持科学的发展定位。二是要建立开放创新合作的平台。三是要努力集聚创新人才。四是要积极开展科技攻关,加大科技成果推广力度。

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