1、減少矸石排放開采技術
改進、完善現(xiàn)有采煤方法和開采布置,以實現(xiàn)開采效益最大 化為目標,研究開發(fā)煤礦地質條件開采巷道布置及工藝技術評價 體系專家系統(tǒng),實現(xiàn)開采方法、開采布置與煤層地質條件的最優(yōu) 匹配。
總結推廣神華集團大柳塔礦、潞安漳村礦實行全煤巷布置單 一煤層開采,矸石基本不運出地面,生產系統(tǒng)大大簡化,分別實 現(xiàn)無軌膠輪、單軌吊輔助運輸一條龍,從井口直達工作面,同時 實現(xiàn)了綜采與綜掘同步發(fā)展,生產效率大幅提高的經驗的同時, 重點研究高產高效礦井開拓部署與巷道布置系統(tǒng)的優(yōu)化,簡化巷 道布置,優(yōu)化采區(qū)及工作面參數,研究單一煤層集中開拓,集中 準備、集中回采的關鍵技術,大幅度降低巖巷掘進率,多開煤 巷,減少出矸率;研究矸石在井下直接處理、作為充填材料的技 術,既是減少污染的一項有力措施,又簡化了生產系統(tǒng),有利于 高產高效集中化開采,應加緊研究。
2、采場圍巖控制技術
(1)進一步完善采場圍巖控制理論。以科學合理、優(yōu)化高效的 巖層控制技術來保證開采活動的安全、高效、低成本為目標,深 入總結我國幾十年的礦山壓力研究成果,以理論分析(解析法)、 現(xiàn)代數學力學(統(tǒng)計分析預測、數值法)和實測法相結合運用先進 的計算機技術,深入研究各種煤層地質及開采條件,如急傾斜、 大采高、大采深采場礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律及圍巖破壞與平衡機理, 不斷完善采場圍巖控制技術。
(2)研究堅硬頂板與破碎頂板條件下應用高技術低成本巖層控 制技術。目前,由于應用高壓注水、深孔預裂爆破處理堅硬頂板 和應用化學加固技術存在工藝復雜、成本高的問題,因而需進一 步研究開發(fā)新技術、新工藝、新材料來解決這些問題。
(3)放頂煤開采巖層和支架—圍巖相互作用機理。研究放頂煤 開采力學模型、圍巖應力、頂煤破碎機理、支架—頂煤—直接頂 —基本頂相互作用關系;運用離散元等方法研究頂煤放落規(guī)律, 提出放煤優(yōu)化準則和提高頂煤回收率的途徑。
(4)支護質量與頂板動態(tài)監(jiān)測技術。在總結緩傾斜中厚長壁工 作面開展支護質量與頂板動態(tài)監(jiān)測方面,應進一步在堅硬頂板、 破碎頂板、急傾斜、放頂煤工作面開展支護質量與頂板動態(tài)監(jiān) 測,同時應不斷完善現(xiàn)有的監(jiān)測技術,發(fā)展智能化監(jiān)測系統(tǒng),改 進監(jiān)測儀表,使監(jiān)測儀表向直觀、輕便、小型化方向發(fā)展。
(5)沖擊地壓的預測和防治。通過計算機模擬研究沖擊性礦壓 顯現(xiàn)發(fā)生的機理;進一步完善沖擊性礦壓顯現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng),發(fā)展遙 控測量和預報技術,完善沖擊性礦壓綜合防治措施的優(yōu)化選擇專 家系統(tǒng)。
(6)研究開發(fā)新型的支護設備。研究硬煤層、硬頂板放頂煤液 壓支架,完善液壓支架性能和快速移架系統(tǒng),開發(fā)耐炮崩、輕型 化單體液壓支柱和厚煤層巷道錨索和可伸縮錨桿。
3、煤炭地下氣化技術
煤炭地下氣化技術是將處于地下的煤炭進行有控制的燃燒, 通過對煤的熱化學作用而產生可燃氣體的過程。煤炭地下氣化技 術屬于一種特殊的采煤方法,它屬國際首創(chuàng)。煤炭地下氣化技術 具有投資少、工期短、見效快、用人少、效率高、成本低、效益 好等優(yōu)點,尤其適合我國煤礦地質條件復雜、劣質煤比例高、 “三下”壓煤嚴重的具體國情,具有廣闊的推廣應用前景。應繼 續(xù)研究完善“長通道、大斷面、兩階段”和“礦井式氣化”兩種 典型煤炭地下氣化工藝,進行較大規(guī)模的地下氣化試驗研究,摸 索實現(xiàn)“兩個控制、三個穩(wěn)定”的技術途徑,并實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定 生產探索應用的途徑。
二、洗選、加工技術與工藝
1、煤的洗選技術與工藝
(1)原煤洗選比率將不斷擴大。不僅要提高國有重點煤礦的 洗選比率,而且更要大力發(fā)展地方煤礦的洗選加工。選煤規(guī)模要 與洗精煤的需求結合,煉焦煤的選煤規(guī)模要與冶金、化工等對焦 煤的要求相結合;動力煤的選煤規(guī)模要與電力和工業(yè)窯爐等要求 相結合。
(2)廠型和設備向大型化、工藝簡化發(fā)展。中國300萬t/d以 上的大型選煤廠絕大多數是80年代以來建設的,90年代建設和投 產的選煤廠皆為400萬t/d、600萬和1200萬t/d的廠型。今后也將 向大型化發(fā)展。與此相適應,設備也將向高效、大型化發(fā)展,并 簡化工藝系統(tǒng),減少重復配置同功能設備及作業(yè)環(huán)節(jié),盡量形成 單一設備的作業(yè)系統(tǒng),以降低基建投資和生產成本,提高處理能 力和功效,并向著定型設計、標準設計方向發(fā)展。
(3)生產自動化程度將越來越高。目前,中國選煤廠的自動 化屬于局部生產系統(tǒng)自動化的較多,如跳汰機床層自動控制、重 懸浮液密度自動測量與調控、浮選工藝參數自動檢測與控制等, 只有少數廠實現(xiàn)了全廠主要生產系統(tǒng)計算機、自動化和全廠設備 集中控制、數據采集和工業(yè)電視監(jiān)視。因此,進一步推廣選煤廠 自動化成果,發(fā)展全廠生產系統(tǒng)自動化,是今后的發(fā)展方向。
(4)主要方向是發(fā)展深度加上,開發(fā)潔凈煤技術。潔凈煤技 術是包括開采、加工、燃燒、利用和環(huán)保等全系統(tǒng)的綜合技術的 總稱,旨在提高煤炭利用效率,杜絕環(huán)境污染,煤炭洗選加工是 開發(fā)潔凈煤技術的重要和首要環(huán)節(jié),其重點在于主攻細粒級和極 細材級煤的精選,開發(fā)生產超純煤技術和脫除雜質、脫硫技術, 特別是脫除有機硫的技術,更是當前開發(fā)潔凈煤技術的關鍵。
2、型煤制造技術與工藝
中國是世界上制作和使用型煤最早的國家。我國古代勞動人 民早在16世紀以前,已以末煤為主,用黃土做粘結劑加水,用手 工工具制作型煤。至今仍有部分城鎮(zhèn)、農村還延用這一傳統(tǒng)做法 制作“煤球”、“煤棒”、“煤糕”等型煤,用于做飯、取暖和 一些飲食業(yè)、手工業(yè)爐灶使用。
型煤技術已作為中國潔凈煤技術的重要組成部分和優(yōu)先發(fā)展 的領域,在今后相當長時期內具有十分廣闊的發(fā)展前景,對提高 煤炭利用效率,減輕用煤造成的環(huán)境污染,滿足部分工業(yè)生產和 不斷提高城鄉(xiāng)人民的生活需要具有重要意義。至1996年底,我國 生活用煤約1.44億噸。煤炭占全部生活用能的58.1%。為克服傳統(tǒng) 蜂窩煤的缺點,我國已開發(fā)出可用純煙煤或煙煤與無煙煤的混料 為原料的上燃式煙煤蜂窩煤及其爐具技術。煙煤蜂窩煤開發(fā)成 功。徹底解決了困感業(yè)界多年的難題,使我國的型煤技術向前跨 越了一大步。
我國民用型煤技術處于國際領先水平,1997年底全國民用型 煤產量達7000萬t,民用型煤中80%以上是蜂窩煤,其余為煤球、 和其他成型煤。民用型煤普及率65%,其中浙江、江蘇、廣東、廣 西、四川等省的一些城市75%左右,北京、天津和沈陽等城市基本 上達到100%。工業(yè)型煤有鍋爐、型焦、化肥、城市煤氣、機車、 燃料氣型煤等,種類有很多。工業(yè)型煤分為化肥造氣型煤和鍋爐 燃料型煤,目前全國工業(yè)型煤年產能力量約3000萬t以上,主要是 中小型化肥廠和小高爐型焦。全國約有60%的中小化肥廠用型煤做 原料,替代了相應數量的焦炭或塊煤,具有較好的經濟效益和環(huán) 境效益。其他型煤則處于示范或商業(yè)性示范階段。由于技術、價 格、市場等原因,鍋爐燃料型煤工業(yè)化推廣較慢。開發(fā)防水、免 烘干粘結劑取得了進展,煤炭行業(yè)組織了“晉城無煙粉煤制氣化 用工業(yè)型煤技術的研究”。今后的發(fā)展重點是,到2010年,約需 增加能力6000萬噸,技術上以發(fā)展高固硫率工業(yè)燃料型煤和氣化 型煤為主。
3、水煤漿制備技術與工藝
我國的水煤漿研究工作起步于70年代末,80年代初,與國外同 步,直接原因是國際上爆發(fā)的石油危機,使各個國家都在尋找以 一種代替石油的新能源。眾所周知,中國是一個富煤、少氣、貧 油的國家,因此,怎樣高效、環(huán)保地開發(fā)和利用煤炭資源幾乎成 為中國惟一的也是最好的選擇。正因為如此,我國在20年的時間 里沒有間斷對水煤漿的研發(fā)工作,并于1983年5月攻關研制出了第 一批水煤漿試燃燒成功。近年來,我國的水煤漿制備技術和燃料 技術發(fā)展很快,并達到了國際水平。截至目前,我國已有水煤漿 廠10家,設計年生產能力203萬噸,實際年產80萬噸。先后完成了 動力鍋爐、電廠鍋爐、軋鋼加熱爐、熱處理爐、干燥窯等爐窯燃 用水煤漿的工程試驗。水煤漿是國家科委認定的高新技術,為國 家重點發(fā)展新產品,也是當今世界研究熱點——潔凈煤技術中的 重要分支。
目前水煤漿技術已被列為我國“十五”期間能源發(fā)展重點推 廣技術,也是煤炭工業(yè)潔凈煤技術優(yōu)先發(fā)展的14大重點技術之 一。我國是一個富煤少油的國家,水煤漿作為新型代油環(huán)保燃 料,正被越來越多的企業(yè)所認識,采用水煤漿技術進一步改善煤 炭企業(yè)的產品結構,提高煤炭企業(yè)經濟效益。水煤漿技術還可以 解決一些燃煤企業(yè)環(huán)保及工藝過程調節(jié)的問題。而且可以利用工 廠有機廢水(如造紙黑液)制成水煤槳燃燒。因此水煤漿技術是 當前較現(xiàn)實的,也是21世紀最有市場的潔凈煤技術。