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智能綠色成煤炭生產新趨勢
作者:    發布于:2022-08-15 08:21:51    文字:【】【】【

智能綠色成煤炭生產新趨勢

主持人:我國在煤炭安全高效清潔生產方面取得哪些成果?未來煤礦建設趨勢如何?

任世華(煤炭科學研究總院科技支持中心主任):安全綠色高效開發是煤炭穩定供應的基礎,近年來取得跨越式發展。我國煤炭科技創新由跟蹤、模仿逐步升級到并跑、領跑,大型礦井建設、特厚煤層綜放開采、煤礦智能化開采等技術已達到國際先進甚至領先水平,推動了我國煤炭安全高效清潔開采。

煤礦安全根本性好轉。我國煤炭資源普遍埋藏較深,煤炭開采以井工煤礦為主。井下環境復雜,災害風險因素較多,煤礦安全生產面臨巨大挑戰。煤炭安全生產水平通常用原煤生產百萬噸死亡率表示,即平均每生產100萬噸原煤因事故死亡的人數。該指標2000年高達5.77,2010年仍為0.749。隨著煤礦瓦斯、沖擊地壓、水害、火災等防治體系不斷完善,先進技術裝備取得重大突破并大規模推廣應用,2021年我國原煤生產百萬噸死亡率下降到0.044,較2010年下降94.1%,年均下降超22%。一些現代化大型煤礦安全生產水平已基本與發達國家同等開采條件煤礦持平。

生產效率大幅提高。煤炭生產效率也稱生產工效,即平均一個工作人員工作一天的煤炭產量。技術進步推動我國煤礦機械化水平、單井產量規模逐步提高,帶動煤炭生產工效快速提升。2021年,大型煤炭企業采煤機械化程度提高到98.95%,煤礦單井產量規模提高到約92萬噸/年,大型煤炭企業原煤生產工效提高到8.79噸/工,較2012年6.43噸/工提高了36.7%。一些現代化大型煤礦,如國家能源集團神東煤炭補連塔煤礦,煤炭生產工效達到國際同類條件煤礦領先水平。

清潔生產水平顯著提升。隨著煤礦機械化、信息化、智能化水平持續提高,煤礦生產能耗逐年降低,加上煤礦“電代煤”“氣代煤”等改造升級,用能結構發生較大變化,煤炭生產用能逐年降低。2021年,我國大型煤礦原煤生產綜合能耗、綜合電耗分別下降到10.4千克標煤/噸、20.7千瓦時/噸。同時,由于煤礦瓦斯抽采利用率逐步提高,煤炭開發過程排放到空氣中的甲烷大幅度減少,煤炭開發過程溫室氣體排放呈下降趨勢。據測算,從2010年到2020年,平均生產1噸煤炭的溫室氣體排放量由226.7千克下降到151.1千克,10內年下降了三分之一。

技術進步、從業人員減少、生態環境保護等因素,決定了煤炭開發不能延續高勞動強度、高生態損害的傳統方式,走智能綠色之路是必然要求。近年來,在各級政府部門、煤炭企業等高度重視和快速推進下,煤炭智能化、綠色化開采取得初步成效。

在煤炭智能化開采方面,自2014年建成首個智能化開采工作面以來,智能地質保障系統、智能掘進系統、智能采煤系統、智能主運輸系統等10多個環節關鍵核心系統取得突破,形成智能化煤礦一體化解決方案,探索出適合不同區域、不同煤層條件的煤礦智能化建設模式。截至2021年年底,400多處煤礦開展智能化建設,建成813個智能化采掘工作面,一些煤礦實現“有人巡視、無人操作”智能化開采。當前,煤礦智能化逐步由試點示范轉向大范圍推廣應用。

在煤炭綠色化開采方面,煤炭行業持續推進綠色礦山建設。保水開采、充填開采等煤炭開采與生態環境保護相融合的技術取得突破并實現推廣應用,有效降低煤炭開采對地下水的影響,減少了煤礦區地表沉陷。2021年煤礦區土地復墾率達57%,礦區生態環境質量穩定向好。截至2021年年底,納入全國綠色礦山名錄的煤炭企業共284家。一些煤礦實現了礦區生態環境正效益,不僅沒有破壞環境,而且優化了環境。

適應新時代發揮能源兜底保障作用的新定位、碳達峰碳中和等新要求,我國煤炭行業將呈現以下趨勢。

一方面,智能柔性礦井將成為煤礦建設新形式?!半p碳”目標下,風、光等可再生能源發電并網比例將逐步增高,電力調峰需求增加,加大了煤炭需求波動。同時,油氣對外依存度持續攀升且地緣政治復雜多變,我國油氣供應安全面臨嚴峻挑戰,將進一步加大煤炭需求波動。長期看,煤炭生產不是越多越好,而是需要時可快速啟動生產,不需要時可低成本保持生產能力,實現柔性供應,產能可低成本寬負荷調節的智能柔性礦井將替代當前高產高效礦井成為未來煤礦建設新形式。

另一方面,煤礦區將發展成為碳封存基地。煤礦區不僅有煤炭資源,還有充足的地下空間和土地資源,具有巨大的儲碳能力。有關研究表明,500米深的煤礦地下空間儲存二氧化碳具有較好的穩定性。同時,煤礦地下空間的殘煤、巖層和地下水對二氧化碳有一定的吸附、溶解和運移作用,經過長時間物理化學反應和地質變遷,可生成碳酸鹽礦,固化二氧化碳。利用礦區土地,種植具有利用價值的快速生長植物,可以形成碳匯。煤礦開采出煤炭,地下空間將煤炭利用產生的二氧化碳封存,地表植被形成碳匯,煤礦區有潛力實現碳自循環。


 
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