1、減少矸石排放開采技術
改進、完善現有采煤方法和開采布置,以實現開采效益最大 化為目標,研究開發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,實現開采方法、開采布置與煤層地質條件的最優 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,生產系統大大簡化,分別實 現無軌膠輪、單軌吊輔助運輸一條龍,從井口直達工作面,同時 實現了綜采與綜掘同步發展,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的優化,簡化巷 道布置,優化采區及工作面參數,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,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)、 現代數學力學(統計分析預測、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規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律, 提出放煤優化準則和提高頂煤回收率的途徑。
(4)支護質量與頂板動態監測技術。在總結緩傾斜中厚長壁工 作面開展支護質量與頂板動態監測方面,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監 測,同時應不斷完善現有的監測技術,發展智能化監測系統,改 進監測儀表,使監測儀表向直觀、輕便、小型化方向發展。
(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 顯現發生的機理;進一步完善沖擊性礦壓顯現監測系統,發展遙 控測量和預報技術,完善沖擊性礦壓綜合防治措施的優化選擇專 家系統。
(6)研究開發新型的支護設備。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,開發耐炮崩、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。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,進行較大規模的地下氣化試驗研究,摸 索實現“兩個控制、三個穩定”的技術途徑,并實現連續、穩定 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,而且更要大力發展地方煤礦的洗選加工。選煤規模要 與洗精煤的需求結合,煉焦煤的選煤規模要與冶金、化工等對焦 煤的要求相結合;動力煤的選煤規模要與電力和工業窯爐等要求 相結合。
(2)廠型和設備向大型化、工藝簡化發展。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 向大型化發展。與此相適應,設備也將向高效、大型化發展,并 簡化工藝系統,減少重復配置同功能設備及作業環節,盡量形成 單一設備的作業系統,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, 只有少數廠實現了全廠主要生產系統計算機、自動化和全廠設備 集中控制、數據采集和工業電視監視。因此,進一步推廣選煤廠 自動化成果,發展全廠生產系統自動化,是今后的發展方向。
(4)主要方向是發展深度加上,開發潔凈煤技術。潔凈煤技 術是包括開采、加工、燃燒、利用和環保等全系統的綜合技術的 總稱,旨在提高煤炭利用效率,杜絕環境污染,煤炭洗選加工是 開發潔凈煤技術的重要和首要環節,其重點在于主攻細粒級和極 細材級煤的精選,開發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、農村還延用這一傳統做法 制作“煤球”、“煤棒”、“煤糕”等型煤,用于做飯、取暖和 一些飲食業、手工業爐灶使用。
型煤技術已作為中國潔凈煤技術的重要組成部分和優先發展 的領域,在今后相當長時期內具有十分廣闊的發展前景,對提高 煤炭利用效率,減輕用煤造成的環境污染,滿足部分工業生產和 不斷提高城鄉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 蜂窩煤的缺點,我國已開發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。煙煤蜂窩煤開發成 功。徹底解決了困感業界多年的難題,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。工業型煤分為化肥造氣型煤和鍋爐 燃料型煤,目前全國工業型煤年產能力量約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 境效益。其他型煤則處于示范或商業性示范階段。由于技術、價 格、市場等原因,鍋爐燃料型煤工業化推廣較慢。開發防水、免 烘干粘結劑取得了進展,煤炭行業組織了“晉城無煙粉煤制氣化 用工業型煤技術的研究”。今后的發展重點是,到2010年,約需 增加能力6000萬噸,技術上以發展高固硫率工業燃料型煤和氣化 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、環保地開發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”期間能源發展重點推 廣技術,也是煤炭工業潔凈煤技術優先發展的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保燃 料,正被越來越多的企業所認識,采用水煤漿技術進一步改善煤 炭企業的產品結構,提高煤炭企業經濟效益。水煤漿技術還可以 解決一些燃煤企業環保及工藝過程調節的問題。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 當前較現實的,也是21世紀最有市場的潔凈煤技術。