科技改变煤炭 智慧成就未来——行业科技创新十年发展成就综述

鄂尔多斯煤直接液化项目厂区

　　原始创新与关键技术攻关取得重要突破
　　十年来，行业以推进高质量发展为目标，以只争朝夕的使命感、责任感、紧迫感，成功完成了一批重点科技攻关任务，原始创新取得新突破，智能开采、矿山生态、清洁煤电、煤炭转化等重要领域实现了跨越发展，煤炭采掘与利用关键技术装备逐步实现自主可控。
　　行业共获得国家科学技术奖励48项，其中科技进步一等奖3项、科技进步二等奖35项、技术发明二等奖10项，“特厚煤层大采高综放开采关键技术及装备”“煤制油品/烯烃大型现代煤化工成套技术开发及应用”“400万吨/年煤间接液化成套技术创新开发及产业化”三项成果荣获国家科技进步一等奖；荣获中国专利奖126项，其中金奖8项、银奖7项、优秀奖111项，“一种煤炭直接液化的方法”“一种矿井地下水的分布式利用方法”“沿空留巷Y型通风采空区顶板卸压瓦斯抽采的方法”等8项专利荣获中国专利金奖。
　　煤矿采区高密度全数字三维地震勘探技术趋于成熟，能够查明1000米深度以内落差3米至5米以上的断层和直径20米以上的陷落柱；国产井下随钻测量定向钻进技术装备井下深孔钻进记录从1212米提升至3353米；槽波地震、瞬变电磁等探测技术与装备得到广泛的推广应用，为煤矿安全高效智能开采提供了可靠的地质保障。
　　冻结、钻井等特殊凿井技术达到国际领先水平，有力支撑了我国大型现代化矿井建设，大型现代化煤矿产量比重由65%左右提高到85%左右。攻克了深厚富水岩层中新型单层冻结井壁技术和冻结孔固管充填缓凝水泥浆液及施工技术，建立了深部冻土全套实验系统，立井施工冻结法凿井穿过冲积层厚度从587米提升至753.95米，最大冻结深度由737米提升至958米。成功研制出超大直径深立井凿井大型成套装备，在国内施工井筒最大荒径15.5米，最大井深1341.6米；研制的大直径反井钻机一次钻孔直径达5.0米，钻孔深度达600米，钻孔偏斜控制精度达0.5%。
　　煤炭开采形成涵盖薄、中厚、厚、特厚煤层的智能化开采应用示范体系，迈向智能化时代。一次采全高综采煤层厚度从6米突破至8.8米，工作面开采长度延长至450米，工作面产煤量从600万吨提升至超千万吨。14米至20米特厚煤层大采高综放开采成套技术与装备研发成功并推广应用。以掘锚一体机、锚杆转载机和柔性连续系统为主体的智能快速掘进成套装备，煤矿深井巷道全断面硬岩掘进机，盾护式掘进机器人等先进掘进装备在井下成功应用，煤巷掘进月进尺由平均600米提升至平均1000米以上，半煤岩掘进月进尺由平均150米提升至平均300米。5G、鸿蒙等新技术率先在煤矿应用，有力带动了智能化建设。
　　安全技术创新支撑煤矿安全生产形势稳定向好，十年来，煤矿事故起数和死亡人数大幅下降，百万吨死亡率由0.374下降到0.044。行业研发了以诱发冲击启动的载荷源为中心、分源监测与防治的局部冲击地压防治技术，冲击地压危险多尺度多元融合预警技术，发明了系列巷道防冲吸能支护装备及能量释放与吸收监测装备；发展了基于瓦斯含量法预测煤与瓦斯突出的瓦斯含量临界值，发明了全过程监测、多元信息融合的突出预警方法；创建了射流孔含水层改造技术，开发了烧变岩帷幕墙注浆保水技术；研发了火区范围初探与高温点精探相结合的火源探测技术、易燃复杂采空区下开采的风压自动调节技术以及非间隔连续拖管注氮防灭火工艺与装备等。
　　干法选煤技术达到国际领先水平，选煤主要技术装备均已实现国产化。原煤入选（洗）率由55.4%提高到71.7%，2021年入选原煤达29.6亿吨。成功研发大型复合干法和块煤干法分选技术、大型井下选煤排矸技术和新一代空气重介干法选煤技术，开发了世界上首套模块式高效干法选煤工艺系统。湿法全重介选煤技术将炼焦煤单系统入选能力从600万吨/年提升至千万吨级，自主研发的特大型无压给料三产品重介质旋流器、超级旋流器、大型机械搅拌式和喷射式浮选机、特大型微泡浮选柱已广泛应用，离心机、压滤机、磁选机和破碎机等设备实现大型化，侧方入料式精煤压滤机和超高压尾煤压滤机解决了细粒煤水分问题。
　　煤炭清洁利用技术取得实质性进展。高效煤粉工业锅炉、水煤浆浆体化CFB锅炉、民用固硫抑尘型煤、烟煤解耦新型炉具成功推广应用。研发出神华脱硝催化剂再生技术，实现了兰炭粉无助燃稳定运行，攻克了粒径小于30毫米、产量占低阶煤总产量80%以上的混煤热解系列关键技术难题，突破了煤焦油分质转化高性能油品及高附加值产品技术瓶颈。
　　煤制油、煤制天然气、煤制烯烃、煤制乙二醇等现代煤化工整体向高端化、多元化、低碳化发展，生产工艺、关键大型装备和特殊催化剂等逐步实现国产化。攻克了大型、超大型水煤浆气化和干煤粉气流床高压气化成套技术与装备，建成单炉日处理3000吨级、4000吨级煤气化示范工程；实现100万吨/年煤直接液化和400万吨/年煤间接液化的连续稳定生产，新一代直接煤制油技术已完成开发，具备工业化的技术基础，掌握了百万吨级高温流化床费托合成技术；第三代甲醇制烯烃技术正在进行工业示范装置建设，即将投产实施，其甲醇转化率、乙烯丙烯选择性、甲醇单耗水平都大幅提升，合成气直接制低碳烯烃的新型催化剂及浆态床等新技术取得了新突破；煤制乙二醇的工业化产能已占到全国乙二醇总产能的43%左右，低阶煤分质利用技术等取得了成熟的工业化成果，煤制乙醇示范项目也将投料试车。
　　积极践行“绿水青山就是金山银山”理念，技术创新助力“双碳”目标实现。行业创建了采煤沉陷区中高层建筑群建设技术体系，打造了采煤沉陷区城市服务功能开发的“任城模式”；建设了内蒙古东部草原大型煤电开发区，开展露天煤矿生态扰动区和干旱半干旱的草原沙化区的生态修复与综合整治示范，植被覆盖率提高35%以上，废迹地示范区治理率达到96%。开展了集瓦斯治理、抽采、发电、制冷、热害治理于一体的瓦斯综合治理与循环利用技术研发与示范；发明了瓦斯自适应混配和自回热蓄热氧化技术、低浓度瓦斯蓄热氧化井筒加热技术和焦化厂荒煤气高温余热回收技术。首创了煤化工二氧化碳捕集、咸水层封存与监测成套技术，建成世界首个10万吨级煤化工CCS示范工程。

晋能控股集团特厚煤层大采高综放开采成套装备

神东矿区生态示范基地