科技改變煤炭 智慧成就未來

黨的十八大以來,，煤炭行業(yè)在習近平新時代中國特色社會主義思想的指引下，緊跟時代步伐，圍繞煤炭生產(chǎn),、消費、技術(shù),、體制四個方面不斷開展自我革命,，行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展和煤炭清潔高效利用步伐不斷加快,，建設(shè)了一批智能化示范煤礦,，建成了世界上最大的清潔高效煤電供應(yīng)和現(xiàn)代煤化工技術(shù)體系，科技創(chuàng)新引領(lǐng)帶動行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的作用愈發(fā)凸顯,，煤炭安全兜底保障能力大幅提升,，行業(yè)探索出一條安全、高效,、綠色,、智能的高質(zhì)量發(fā)展之路。

十年來,，在煤炭行業(yè)廣大科技工作者和干部職工的共同努力下,，行業(yè)自主創(chuàng)新能力大幅提升，科技貢獻率從近40%提高到60%,，科技實力從量的積累邁向質(zhì)的飛躍,、從點的突破邁向系統(tǒng)能力提升，實現(xiàn)了從跟蹤,、模仿到部分領(lǐng)域并跑,、領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變。行業(yè)科技創(chuàng)新取得新的歷史性成就,，大型礦井建設(shè),、特厚煤層綜放開采、煤與瓦斯共采,、燃煤超低排放發(fā)電,、高效煤粉型和水煤漿漿體化工業(yè)鍋爐、現(xiàn)代煤化工技術(shù)國際領(lǐng)先,，主要煤機裝備和大型粉煤氣化技術(shù)實現(xiàn)了國產(chǎn)化,，煤機裝備制造水平位于世界先進行列，引領(lǐng)了世界煤炭智能化開采和清潔高效轉(zhuǎn)化的發(fā)展方向,。

煤炭基礎(chǔ)研究取得重要進展

十年來,，行業(yè)持續(xù)加強基礎(chǔ)理論研究,，獲批國家重大專項及示范項目、國家重點研發(fā)計劃項目,、國家自然科學基金重大研發(fā)計劃等各類國家重大,、重點項目110余項，成功組織了一批重大基礎(chǔ)研究,，在煤田地質(zhì)勘查,、深部煤炭資源開采、煤礦災(zāi)害防治,、煤炭轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域取得一批研究成果,，煤炭基礎(chǔ)研究整體實力顯著增強，為煤炭領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)突破奠定了堅實基礎(chǔ),。

煤炭勘查與開采領(lǐng)域,，形成了具有中國特色的煤炭地質(zhì)學新理論，發(fā)展出適合中國煤炭資源分布特點的煤炭資源綜合勘查技術(shù)體系,；完善并形成了厚及特厚煤層開采,、深部軟巖工程耦合支護、保水開采,、煤與瓦斯共采,、煤與油型氣共采等一系列代表性理論，提出了煤炭安全智能精準開采,、深部煤炭原位流態(tài)化開采等科學構(gòu)想,。

煤礦災(zāi)害防治領(lǐng)域，形成了以災(zāi)害預(yù)測和防控為核心的理論與技術(shù)體系,，包括集中靜載荷疏導的區(qū)域防沖理論,、沖擊地壓巷道防沖吸能支護理論、多尺度強湍流瓦斯爆炸動態(tài)傳播和湍流—火焰—超壓多場耦合理論,、基于系統(tǒng)動力學的水害動態(tài)預(yù)測理論,、煤自燃階段躍遷理論等。

煤炭轉(zhuǎn)化利用領(lǐng)域,，探索研究了煤熱解的多相反應(yīng)動力學及傳熱傳質(zhì)理論,、煤炭液化催化原理、燃煤煙氣NOx脫除的化學反應(yīng),、煤大規(guī)模高效清潔氣化、中低階煤分級轉(zhuǎn)化聯(lián)產(chǎn)低碳燃料和化學品,、褐煤潔凈高效轉(zhuǎn)化,、二氧化碳地質(zhì)存儲等基礎(chǔ)理論和方法。

針對煤炭領(lǐng)域大型科學研究儀器與試驗系統(tǒng)缺乏狀況,，成功研制出多尺度真三維煤與瓦斯突出定量模擬試驗儀器系統(tǒng),，填補了國內(nèi)加載充氣保壓下巷道掘進誘突物理模擬的空白,，為揭示煤與瓦斯突出機理與規(guī)律提供了基礎(chǔ)；研制出國際上唯一能測試井下錨桿支護系統(tǒng)復雜受力狀態(tài)的綜合試驗平臺,，可對錨桿及構(gòu)件在受到拉,、剪、扭,、彎以及沖擊載荷單一或復合載荷作用下的力學性能進行試驗,，試用錨桿直徑16毫米至25毫米，沖擊能量達11000焦耳,。

鄂爾多斯煤直接液化項目廠區(qū)

原始創(chuàng)新與關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)取得重要突破

十年來,，行業(yè)以推進高質(zhì)量發(fā)展為目標，以只爭朝夕的使命感,、責任感,、緊迫感，成功完成了一批重點科技攻關(guān)任務(wù),，原始創(chuàng)新取得新突破,，智能開采、礦山生態(tài),、清潔煤電,、煤炭轉(zhuǎn)化等重要領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了跨越發(fā)展，煤炭采掘與利用關(guān)鍵技術(shù)裝備逐步實現(xiàn)自主可控,。

行業(yè)共獲得國家科學技術(shù)獎勵48項,，其中科技進步一等獎3項、科技進步二等獎35項,、技術(shù)發(fā)明二等獎10項,，“特厚煤層大采高綜放開采關(guān)鍵技術(shù)及裝備”“煤制油品/烯烴大型現(xiàn)代煤化工成套技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用”“400萬噸/年煤間接液化成套技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”三項成果榮獲國家科技進步一等獎；榮獲中國專利獎126項,，其中金獎8項,、銀獎7項、優(yōu)秀獎111項,，“一種煤炭直接液化的方法”“一種礦井地下水的分布式利用方法”“沿空留巷Y型通風采空區(qū)頂板卸壓瓦斯抽采的方法”等8項專利榮獲中國專利金獎,。

煤礦采區(qū)高密度全數(shù)字三維地震勘探技術(shù)趨于成熟，能夠查明1000米深度以內(nèi)落差3米至5米以上的斷層和直徑20米以上的陷落柱,；國產(chǎn)井下隨鉆測量定向鉆進技術(shù)裝備井下深孔鉆進記錄從1212米提升至3353米,；槽波地震、瞬變電磁等探測技術(shù)與裝備得到廣泛的推廣應(yīng)用,，為煤礦安全高效智能開采提供了可靠的地質(zhì)保障,。

凍結(jié)、鉆井等特殊鑿井技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平,，有力支撐了我國大型現(xiàn)代化礦井建設(shè),，大型現(xiàn)代化煤礦產(chǎn)量比重由65%左右提高到85%左右,。攻克了深厚富水巖層中新型單層凍結(jié)井壁技術(shù)和凍結(jié)孔固管充填緩凝水泥漿液及施工技術(shù)，建立了深部凍土全套實驗系統(tǒng),，立井施工凍結(jié)法鑿井穿過沖積層厚度從587米提升至753.95米,，最大凍結(jié)深度由737米提升至958米。成功研制出超大直徑深立井鑿井大型成套裝備,，在國內(nèi)施工井筒最大荒徑15.5米,，最大井深1341.6米；研制的大直徑反井鉆機一次鉆孔直徑達5.0米,，鉆孔深度達600米,，鉆孔偏斜控制精度達0.5%。

煤炭開采形成涵蓋薄,、中厚,、厚、特厚煤層的智能化開采應(yīng)用示范體系,，邁向智能化時代,。一次采全高綜采煤層厚度從6米突破至8.8米，工作面開采長度延長至450米,，工作面產(chǎn)煤量從600萬噸提升至超千萬噸,。14米至20米特厚煤層大采高綜放開采成套技術(shù)與裝備研發(fā)成功并推廣應(yīng)用。以掘錨一體機,、錨桿轉(zhuǎn)載機和柔性連續(xù)系統(tǒng)為主體的智能快速掘進成套裝備,，煤礦深井巷道全斷面硬巖掘進機，盾護式掘進機器人等先進掘進裝備在井下成功應(yīng)用,，煤巷掘進月進尺由平均600米提升至平均1000米以上,，半煤巖掘進月進尺由平均150米提升至平均300米。5G,、鴻蒙等新技術(shù)率先在煤礦應(yīng)用,，有力帶動了智能化建設(shè)。

安全技術(shù)創(chuàng)新支撐煤礦安全生產(chǎn)形勢穩(wěn)定向好,，十年來,，煤礦事故起數(shù)和死亡人數(shù)大幅下降，百萬噸死亡率由0.374下降到,。行業(yè)研發(fā)了以誘發(fā)沖擊啟動的載荷源為中心,、分源監(jiān)測與防治的局部沖擊地壓防治技術(shù)，沖擊地壓危險多尺度多元融合預(yù)警技術(shù),，發(fā)明了系列巷道防沖吸能支護裝備及能量釋放與吸收監(jiān)測裝備,；發(fā)展了基于瓦斯含量法預(yù)測煤與瓦斯突出的瓦斯含量臨界值,，發(fā)明了全過程監(jiān)測,、多元信息融合的突出預(yù)警方法,；創(chuàng)建了射流孔含水層改造技術(shù),，開發(fā)了燒變巖帷幕墻注漿保水技術(shù),；研發(fā)了火區(qū)范圍初探與高溫點精探相結(jié)合的火源探測技術(shù),、易燃復雜采空區(qū)下開采的風壓自動調(diào)節(jié)技術(shù)以及非間隔連續(xù)拖管注氮防滅火工藝與裝備等。

干法選煤技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平,，選煤主要技術(shù)裝備均已實現(xiàn)國產(chǎn)化,。原煤入選（洗）率由55.4%提高到71.7%，2021年入選原煤達29.6億噸,。成功研發(fā)大型復合干法和塊煤干法分選技術(shù),、大型井下選煤排矸技術(shù)和新一代空氣重介干法選煤技術(shù)，開發(fā)了世界上首套模塊式高效干法選煤工藝系統(tǒng),。濕法全重介選煤技術(shù)將煉焦煤單系統(tǒng)入選能力從600萬噸/年提升至千萬噸級,，自主研發(fā)的特大型無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器、超級旋流器,、大型機械攪拌式和噴射式浮選機,、特大型微泡浮選柱已廣泛應(yīng)用，離心機,、壓濾機,、磁選機和破碎機等設(shè)備實現(xiàn)大型化，側(cè)方入料式精煤壓濾機和超高壓尾煤壓濾機解決了細粒煤水分問題,。

煤炭清潔利用技術(shù)取得實質(zhì)性進展,。高效煤粉工業(yè)鍋爐、水煤漿漿體化CFB鍋爐,、民用固硫抑塵型煤,、煙煤解耦新型爐具成功推廣應(yīng)用。研發(fā)出神華脫硝催化劑再生技術(shù),，實現(xiàn)了蘭炭粉無助燃穩(wěn)定運行,，攻克了粒徑小于30毫米、產(chǎn)量占低階煤總產(chǎn)量80%以上的混煤熱解系列關(guān)鍵技術(shù)難題,，突破了煤焦油分質(zhì)轉(zhuǎn)化高性能油品及高附加值產(chǎn)品技術(shù)瓶頸,。

煤制油、煤制天然氣,、煤制烯烴,、煤制乙二醇等現(xiàn)代煤化工整體向高端化、多元化,、低碳化發(fā)展,，生產(chǎn)工藝、關(guān)鍵大型裝備和特殊催化劑等逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化,。攻克了大型,、超大型水煤漿氣化和干煤粉氣流床高壓氣化成套技術(shù)與裝備,，建成單爐日處理3000噸級、4000噸級煤氣化示范工程,；實現(xiàn)100萬噸/年煤直接液化和400萬噸/年煤間接液化的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn),，新一代直接煤制油技術(shù)已完成開發(fā)，具備工業(yè)化的技術(shù)基礎(chǔ),，掌握了百萬噸級高溫流化床費托合成技術(shù),；第三代甲醇制烯烴技術(shù)正在進行工業(yè)示范裝置建設(shè)，即將投產(chǎn)實施,，其甲醇轉(zhuǎn)化率,、乙烯丙烯選擇性、甲醇單耗水平都大幅提升,，合成氣直接制低碳烯烴的新型催化劑及漿態(tài)床等新技術(shù)取得了新突破,；煤制乙二醇的工業(yè)化產(chǎn)能已占到全國乙二醇總產(chǎn)能的43%左右，低階煤分質(zhì)利用技術(shù)等取得了成熟的工業(yè)化成果,，煤制乙醇示范項目也將投料試車,。

積極踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，技術(shù)創(chuàng)新助力“雙碳”目標實現(xiàn),。行業(yè)創(chuàng)建了采煤沉陷區(qū)中高層建筑群建設(shè)技術(shù)體系,，打造了采煤沉陷區(qū)城市服務(wù)功能開發(fā)的“任城模式”；建設(shè)了內(nèi)蒙古東部草原大型煤電開發(fā)區(qū),，開展露天煤礦生態(tài)擾動區(qū)和干旱半干旱的草原沙化區(qū)的生態(tài)修復與綜合整治示范,，植被覆蓋率提高35%以上，廢跡地示范區(qū)治理率達到96%,。開展了集瓦斯治理,、抽采、發(fā)電,、制冷,、熱害治理于一體的瓦斯綜合治理與循環(huán)利用技術(shù)研發(fā)與示范；發(fā)明了瓦斯自適應(yīng)混配和自回熱蓄熱氧化技術(shù),、低濃度瓦斯蓄熱氧化井筒加熱技術(shù)和焦化廠荒煤氣高溫余熱回收技術(shù),。首創(chuàng)了煤化工二氧化碳捕集、咸水層封存與監(jiān)測成套技術(shù),，建成世界首個10萬噸級煤化工CCS示范工程,。

晉能控股集團特厚煤層大采高綜放開采成套裝備

煤炭科技創(chuàng)新體系整體效能明顯提升

十年來，產(chǎn)學研深度融合的煤炭科技創(chuàng)新體系不斷完善,，科技資源的優(yōu)化配置能力持續(xù)加強,。大型煤炭企業(yè)研發(fā)投入強度達2%，科研項目和經(jīng)費管理不斷優(yōu)化，成果轉(zhuǎn)化,、科技獎勵等科技管理制度不斷健全,，分配政策逐步轉(zhuǎn)向以增加知識價值為導向，科研項目設(shè)置更突出國家使命和解決行業(yè)重大難題導向,，有力推進創(chuàng)新鏈產(chǎn)業(yè)鏈深度融合,。

煤炭行業(yè)戰(zhàn)略科技力量不斷加強，第四屆煤炭工業(yè)技術(shù)委員會委員達1300余人,，發(fā)揮了行業(yè)高端智庫的作用。目前,，煤炭領(lǐng)域共有國家及行業(yè)級研發(fā)平臺145個,，包括國家企業(yè)技術(shù)中心30個，科技部批準運行的國家重點實驗室和國家工程技術(shù)研究中心24個,，國家發(fā)改委納入新序列管理的國家工程研究中心6個,，國家能源局批準運行的能源研發(fā)創(chuàng)新平臺13個，應(yīng)急管理部批準運行的安全科技支撐平臺7個,、重點實驗室1個,，國家礦山安全監(jiān)察局重點實驗室8個，中國煤炭工業(yè)協(xié)會認定的煤炭行業(yè)工程研究中心56個,。

行業(yè)知識產(chǎn)權(quán)保護效果和運用效益明顯提升,，知識產(chǎn)權(quán)意識大幅增強，涌現(xiàn)出一批知識產(chǎn)權(quán)競爭力較強的市場主體,，能源裝備智能化產(chǎn)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)運用聯(lián)盟獲北京市知識產(chǎn)權(quán)局批準建設(shè),。一大批科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為標準，截至目前,，煤炭行業(yè)現(xiàn)行有效國家標準426項,、行業(yè)標準1430項，一大批團體標準實施應(yīng)用,。

加快實現(xiàn)煤炭行業(yè)高水平科技自立自強

我國煤礦分布區(qū)域較廣,，礦井地質(zhì)賦存環(huán)境復雜、開采難度大,，復合動力災(zāi)害機理尚不明晰,，災(zāi)害預(yù)警預(yù)報準確度還需提高；煤礦智能開采基礎(chǔ)理論研究不夠深入,，西部生態(tài)脆弱區(qū)低損害開采與生態(tài)保護技術(shù)體系尚未形成,，充填開采、保水開采,、無煤柱開采等綠色開采技術(shù)亟需規(guī)�,；�推廣應(yīng)用；煤炭作為原料轉(zhuǎn)化為碳基新材料、特殊性能產(chǎn)品的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)需進一步加強,，煤炭與清潔能源協(xié)同并向固碳,、碳循環(huán)方向轉(zhuǎn)變尚處于起步階段。

當前,，世紀疫情與百年變局影響交織疊加,，世界進入動蕩變革期，全球能源價格上漲,，能源體系發(fā)生結(jié)構(gòu)性演變,，未來我國能源安全面臨的風險因素將進一步增加。站在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的歷史潮頭,，煤炭行業(yè)比過去任何時候都更加需要科技創(chuàng)新,，需要面向碳達峰碳中和目標，從整體技術(shù)布局和攻關(guān)方向進行全新定位,，從而引領(lǐng)支撐行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,。

第一，做好煤炭技術(shù)前沿領(lǐng)域布局,。結(jié)合煤炭綠色低碳轉(zhuǎn)型短期與中長期目標,，提出升級換代、低碳融合,、顛覆突破,、負碳固碳四大技術(shù)類型布局。升級換代類包括精準地質(zhì)探測技術(shù),、智能快速掘進技術(shù),、智能無人開采技術(shù)、煤礦綠色開采技術(shù),、超超臨界發(fā)電技術(shù),、新型煤氣化和煤與有機廢氣物協(xié)同氣化技術(shù)、煤經(jīng)合成氣一步法制化學品技術(shù),、關(guān)閉礦井瓦斯抽采技術(shù),、低濃度瓦斯高效利用技術(shù)、低品位氣源分布式發(fā)電技術(shù),、黃河流域煤炭開發(fā)生態(tài)修復技術(shù),、礦區(qū)碳匯管理技術(shù)等；低碳融合類包括礦井空間開發(fā)利用技術(shù),，綠氫,、綠電與煤炭轉(zhuǎn)化融合技術(shù)，煤與生物質(zhì),、廢棄物協(xié)同利用技術(shù),，地熱資源利用技術(shù)等；顛覆突破類包括井下流態(tài)化開采與轉(zhuǎn)化一體化技術(shù)，煤基高能燃料合成技術(shù),，先進煤基炭素材料制備技術(shù),，深部原位二氧化碳與甲烷制氫技術(shù)等；負碳固碳類包括煤礦采空區(qū),、殘采區(qū),、關(guān)閉礦井封存二氧化碳技術(shù)，二氧化碳驅(qū)油驅(qū)氣技術(shù),，二氧化碳電化學催化轉(zhuǎn)化捕集技術(shù),，二氧化碳礦化利用技術(shù)等。

第二,，推進創(chuàng)新鏈產(chǎn)業(yè)鏈深度融合,。深入實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，強化國家能源保障使命擔當,，加快科研生產(chǎn)管理體系優(yōu)化升級，夯實國家能源安全基礎(chǔ),。進一步完善以企業(yè)為主體,、以市場為導向、產(chǎn)學研深度融合的煤炭科技創(chuàng)新體系,，增強企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新決策,、研發(fā)投入、項目組織,、成果轉(zhuǎn)化等方面的主導地位,，不斷提升企業(yè)的原創(chuàng)力和組織力。以智能開采,、災(zāi)害防治,、清潔利用等為主題，加快構(gòu)建行業(yè)龍頭企業(yè)牽頭,、高校院所支撐,、各創(chuàng)新主體相互協(xié)同的創(chuàng)新聯(lián)合體，協(xié)同推進基礎(chǔ)研究,、技術(shù)研發(fā),、轉(zhuǎn)化應(yīng)用。充分發(fā)揮企業(yè)的“出題者”作用,，采用“揭榜掛帥”“賽馬制”等競爭性方式,，加速內(nèi)部市場和應(yīng)用場景開放，提高科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化成效,。積極融入全球創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò),，加強國際合作，深化與國家科研機構(gòu)、高水平研究型大學,、科技領(lǐng)軍企業(yè)的合作,，持續(xù)擴大技術(shù)創(chuàng)新“朋友圈”。

第三,，打造煤炭原創(chuàng)技術(shù)策源地,。以行業(yè)國有重點企業(yè)為主，重點突破引領(lǐng)行業(yè)未來發(fā)展,、推動產(chǎn)業(yè)變革的顛覆性技術(shù)以及影響產(chǎn)業(yè)鏈安全穩(wěn)定的卡脖子難題,，大幅提升源頭供給能力。持續(xù)加大企業(yè)研發(fā)投入強度,，提升原創(chuàng)技術(shù)投入在研發(fā)投入中的占比,，用足用好稅收優(yōu)惠、單列工資總額等各項支持政策,。圍繞國家實驗室,、全國重點實驗室、國家技術(shù)創(chuàng)新中心等國家級平臺和省部級,、行業(yè)級平臺建設(shè)目標,，加強高端研發(fā)平臺建設(shè)，集聚創(chuàng)新要素,。針對原創(chuàng)技術(shù)具有高風險性和不確定性的特點,，堅持以創(chuàng)新能力、質(zhì)量,、價值,、貢獻為核心的評價導向，準確反映成果創(chuàng)新水平,、轉(zhuǎn)化應(yīng)用績效和對經(jīng)濟社會發(fā)展的實際貢獻,。積極培養(yǎng)、引進,、用好各類人才,，厚植尊重人才、尊重創(chuàng)造,、鼓勵探索,、寬容失敗的創(chuàng)新文化。到2025年,，突破一批行業(yè)卡脖子技術(shù)瓶頸,，行業(yè)核心技術(shù)基本實現(xiàn)自主可控；到2030年,，在煤礦智能化,、煤礦災(zāi)害防治,、煤炭清潔高效利用等領(lǐng)域取得一大批原創(chuàng)成果，推動我國進入創(chuàng)新型國家前列,。

（作者：中國煤炭工業(yè)協(xié)會副會長,、中國煤炭學會理事長劉峰）

神東礦區(qū)生態(tài)示范基地