煤炭工業(yè)智能開采是一件具有超前性、引領(lǐng)性、示范性的大事。煤炭工業(yè)生態(tài)建設(shè)是煤炭綠色開采、清潔利用的主要內(nèi)容。在近日舉行的煤炭智能綠色開采與生態(tài)建設(shè)論壇上，來自業(yè)內(nèi)的相關(guān)專家圍繞“實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)煤炭智能綠色開采與生態(tài)建設(shè)”的主題展開討論。
煤炭：保障能源安全穩(wěn)定的基石
煤炭是我國的主體能源和重要的工業(yè)原料。我國缺油、少氣、富煤的能源資源稟賦以及煤炭資源的可靠性、價(jià)格的低廉性、利用的可潔凈性，決定了在今后較長時(shí)期內(nèi)，煤炭仍然是保障我國能源安全穩(wěn)定供應(yīng)的基石。
然而，煤炭開采業(yè)歷來是“高危行業(yè)”。在終年不見天日的井下，不僅黑暗潮濕，更“潛伏”著水、火、瓦斯、煤塵、頂板等自然災(zāi)害，時(shí)刻威脅著煤礦工人的生命安全。無人化是世界煤炭開采技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，也是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)我國煤炭行業(yè)安全高效生產(chǎn)的迫切需要，而目前我國也已走在世界煤炭無人化技術(shù)研究的前列。
“國外從上世紀(jì)90年代開始研發(fā)煤礦自動(dòng)化智能化技術(shù)。2007年，我國研制了首套替代進(jìn)口的液壓支架電液控制系統(tǒng)，這是綜采自動(dòng)化系統(tǒng)最重要的基礎(chǔ)。近10年來，在國家“863計(jì)劃”、“973計(jì)劃”及智能制造專項(xiàng)的支持下，我國取得了系列綜采智能化技術(shù)創(chuàng)新成果。”論壇上，中國工程院院士、中國煤炭科工集團(tuán)首席科學(xué)家王國法表示。
“推動(dòng)煤炭智能綠色開采與生態(tài)建設(shè)是做好煤炭這篇大文章的必由之路，這不僅關(guān)系煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，也關(guān)系加快生態(tài)文明和美麗礦山建設(shè)全局，推動(dòng)煤炭智能綠色開采與生態(tài)建設(shè)，必須要抓住科技創(chuàng)新這個(gè)‘牛鼻子’。”中國煤炭工業(yè)協(xié)會會長王顯政在論壇上指出，“煤為基礎(chǔ)，多元發(fā)展”的能源戰(zhàn)略方針和以煤炭為主體的一次能源格局不會改變。做好煤炭這篇大文章是保障我國能源安全穩(wěn)定供應(yīng)的必然選擇，其中創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的動(dòng)力，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的戰(zhàn)略支撐。深入推進(jìn)科技與經(jīng)濟(jì)緊密結(jié)合，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研深度融合，這是提高煤炭工業(yè)發(fā)展質(zhì)量的必然要求。
煤炭智能綠色開采取得成效
據(jù)王顯政介紹，近年來，在煤炭智能綠色開采和生態(tài)建設(shè)方面，我國煤炭行業(yè)做了大量卓有成效的工作，并取得積極進(jìn)展。
一是建成了以大柳塔、紅柳林煤礦為代表的一批千萬噸級礦井群，和以錦界、黃陵二號井為代表的一批數(shù)字礦山和智能化開采工作面，主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)入國際先進(jìn)水平行列，推動(dòng)了我國煤炭生產(chǎn)力總體水平的提升。
二是在燃煤電廠超低排放、高效煤粉型鍋爐，水煤漿、型煤、現(xiàn)代煤化工、褐煤提質(zhì)等技術(shù)和裝備方面，取得了長足的發(fā)展和進(jìn)步，基礎(chǔ)理論有突破，關(guān)鍵技術(shù)有創(chuàng)新，實(shí)踐推廣有效果。燃煤電廠超低排放技術(shù)改造后，煙塵、SO2、NOX等主要大氣排放指標(biāo)，均低于天然氣電廠的排放標(biāo)準(zhǔn)。具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的高效煤粉型工業(yè)鍋爐技術(shù)，鍋爐燃料燃燼率達(dá)到98%，比普通燃煤鍋爐提高28個(gè)百分點(diǎn)，主要大氣污染物排放指標(biāo)達(dá)到或接近天然氣鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn)。
三是以煤礦保水開采、充填開采為主的綠色開采技術(shù)得到普遍推廣，礦井水利用率達(dá)到70.6%，煤矸石綜合利用率達(dá)到64.2%，大中型煤礦原煤生產(chǎn)綜合能耗、生產(chǎn)電耗分別達(dá)到11.82公斤標(biāo)煤/噸、20.4千瓦時(shí)/噸，建成了同煤塔山、神華寧東等一批循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，初步實(shí)現(xiàn)了礦山開發(fā)與自然系統(tǒng)和諧交融的發(fā)展模式。
四是礦區(qū)土地復(fù)墾和生態(tài)修復(fù)工作有示范、有成果。如，開灤集團(tuán)將礦山環(huán)境治理、礦業(yè)遺跡保護(hù)與礦業(yè)文化資源開發(fā)利用相結(jié)合，建設(shè)成為高水平國家礦山公園，拉動(dòng)了工業(yè)旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展。神華神東致力于構(gòu)筑“三期三圈”生態(tài)系統(tǒng)，礦區(qū)生態(tài)治理面積達(dá)到256平方公里，植被覆蓋率由開發(fā)初期的10%提高到目前的60%以上。徐州賈汪區(qū)潘安湖采煤塌陷地通過綜合整治，形成了集中連片高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田、濕地公園和產(chǎn)業(yè)園區(qū)，促進(jìn)了礦區(qū)資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。
新形勢提出新要求新挑戰(zhàn)
“雖然我國煤炭智能綠色開采與生態(tài)建設(shè)取得了明顯的成效，但是與解決煤炭發(fā)展進(jìn)程中突出矛盾問題的要求還不適應(yīng)，與實(shí)現(xiàn)煤炭綠色發(fā)展的要求不相適應(yīng)，與人民對煤炭美好的向往不相適應(yīng)。”王顯政坦言，隨著中國特色社會主義進(jìn)入新時(shí)代，我國社會主要矛盾發(fā)生新變化，制約煤炭行業(yè)發(fā)展的深層次問題進(jìn)一步顯現(xiàn)，推動(dòng)煤炭智能綠色開采與生態(tài)建設(shè)更為重要和迫切。
王顯政分析稱，黨的十九大將堅(jiān)持人與自然和諧發(fā)展作為新時(shí)代堅(jiān)持和發(fā)展中國特色社會主義的基本方略之一。習(xí)近平總書記提出“要正確處理好經(jīng)濟(jì)發(fā)展同生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，牢固樹立保護(hù)生態(tài)環(huán)境就是保護(hù)生產(chǎn)力、改善生態(tài)環(huán)境就是發(fā)展生產(chǎn)力的理念”的總體要求，并多次強(qiáng)調(diào)“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念。
特別是習(xí)近平總書記在視察徐州市潘安采煤塌陷區(qū)整治工程時(shí)強(qiáng)調(diào)，資源枯竭地區(qū)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展是一篇大文章，實(shí)踐證明這篇文章完全可以做好，關(guān)鍵是要貫徹新發(fā)展理念，堅(jiān)定不移走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路。對采煤塌陷區(qū)整治的有益經(jīng)驗(yàn)，要注意總結(jié)推廣。
王顯政說，習(xí)總書記的重要指示，為推進(jìn)推動(dòng)煤炭智能綠色開采與生態(tài)建設(shè)指明了方向，也提出了新的更高的要求。
“由于全國煤礦開采條件的多樣性和復(fù)雜性，理念、技術(shù)和管理水平的不平衡，許多項(xiàng)目未達(dá)到理想效果，這給智能化、無人化開采帶了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，還需突破一系列關(guān)鍵技術(shù)和裝備。”王國法說。
據(jù)王國法介紹，智能感知、智能決策和自動(dòng)控制作為煤炭智能化開采的三要素。智能開采區(qū)別于一般自動(dòng)化開采的顯著特點(diǎn)是設(shè)備具有自主學(xué)習(xí)和自主決策功能，具備自感知、自控制、自修正的能力，具備這樣能力的智能化綜采系統(tǒng)才能充分的響應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境變化、實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能化開采，實(shí)現(xiàn)有限條件下的無人開采目標(biāo)。
對于我國煤炭智能綠色開采與生態(tài)建設(shè)存在問題，中國煤炭科工集團(tuán)董事長、煤炭科學(xué)研究總院院長王金華表示，一是“采、掘、運(yùn)、選”工藝環(huán)節(jié)智能化程度低，用人多，環(huán)境惡劣，塵肺病等職業(yè)危害仍較為嚴(yán)重。我國煤炭智能開采技術(shù)在設(shè)備可靠性、智能化程度等方面與國際先進(jìn)水平相比，還存在差距，如采掘失調(diào)、運(yùn)輸環(huán)境復(fù)雜，采掘比最高達(dá)1∶10，輔助運(yùn)輸用人多(占井下人員25%以上)、效率低、污染大。在設(shè)備與環(huán)境的耦合性和感知能力等方面與國外差距較大，無法實(shí)現(xiàn)對資源條件的精準(zhǔn)探測和開采。二是煤炭開發(fā)對生態(tài)環(huán)境損害嚴(yán)重，缺乏高效、低成本的綠色開采和綜合治理技術(shù)。目前，我國礦區(qū)生態(tài)修復(fù)率在30%左右，煤礦開采生態(tài)環(huán)境影響定量評估、預(yù)測、診斷等技術(shù)缺乏，相關(guān)法律法規(guī)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不健全。
以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)破解重重難關(guān)
對于如何解決上述問題，與會專家也提出了各自的建議。
“許多煤炭企業(yè)把握技術(shù)發(fā)展的新趨勢，比如黃陵一礦等示范工作面已實(shí)現(xiàn)無人操作、有人巡視的常態(tài)化生產(chǎn)。”王國法說，因此要全面推進(jìn)綜采智能化技術(shù)進(jìn)步，加快完善煤炭資源管理與產(chǎn)能布局，淘汰落后開采方法與產(chǎn)能裝備;加大智能化開采原始創(chuàng)新力度，提高行業(yè)國際競爭力;提高煤礦智能化開采的管理水平，提升每一個(gè)環(huán)節(jié)的效率和質(zhì)量等。
有限無人化開采是智能化開采的中高級階段。“在這個(gè)階段，尤其要對工作面煤層地質(zhì)條件進(jìn)行高精度探測，構(gòu)造數(shù)字模型，基于這一模型進(jìn)行程序化的智能化開采;實(shí)時(shí)監(jiān)測煤層地質(zhì)條件變化，對開采行為提前預(yù)判和修正;通過高效率的機(jī)器學(xué)習(xí)算法使綜采系統(tǒng)裝備擁有自主學(xué)習(xí)能力，通過訓(xùn)練使其獲得解決問題的能力，提高智能化水平與開采效率等。”王國法說。
在煤炭綠色開采方面，中國工程院院士、陜西省地質(zhì)調(diào)查院教授級高級工程師王雙明認(rèn)為，在生態(tài)環(huán)境脆弱的西部地區(qū)進(jìn)行煤炭開采時(shí)，需要以煤水空間組合特征研究為基礎(chǔ)，以開采地質(zhì)條分區(qū)為途徑，以采煤方法規(guī)劃為手段，以防止隔水巖組隔水性損害為目標(biāo)，以保護(hù)生態(tài)水位為核心，實(shí)現(xiàn)采煤與生態(tài)環(huán)境保護(hù)并舉。
對于采煤沉陷區(qū)土地整治利用與生態(tài)修復(fù)，煤炭科學(xué)研究總院唐山研究院首席科學(xué)家李樹志認(rèn)為需要關(guān)注六方面的技術(shù)研究，分別是開采損害控制、采煤沉陷區(qū)工程建設(shè)利用、采煤沉陷區(qū)農(nóng)業(yè)復(fù)墾利用、采煤沉陷區(qū)生態(tài)保護(hù)與提升利用、采煤沉陷區(qū)治理利用的監(jiān)測與評價(jià)、轉(zhuǎn)型煤礦資源再利用。
生態(tài)文明礦山建設(shè)功在當(dāng)代、利在千秋，關(guān)系到煤炭行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，關(guān)系礦區(qū)民生福祉，任務(wù)艱巨繁重而又光榮。王顯政強(qiáng)調(diào)，要深入貫徹新發(fā)展理念，深入實(shí)施科教興煤戰(zhàn)略和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，深入實(shí)施人才強(qiáng)企戰(zhàn)略，發(fā)揮煤炭行業(yè)最高的科研團(tuán)隊(duì)、高技術(shù)群體和戰(zhàn)略智庫的作用，立足我國國情，遵循煤炭科技規(guī)律，尊重自然發(fā)展規(guī)律，加快創(chuàng)新步伐，努力搶占世界煤炭科技競爭制高點(diǎn)，牢牢掌握我國煤炭科技發(fā)展主動(dòng)權(quán)，推動(dòng)礦區(qū)形成綠色發(fā)展方式和生活方式，走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路，為促進(jìn)礦區(qū)人與自然和諧共生、建設(shè)美麗礦山提供堅(jiān)實(shí)的科技支撐。一是要堅(jiān)持科學(xué)的發(fā)展定位。二是要建立開放創(chuàng)新合作的平臺。三是要努力集聚創(chuàng)新人才。四是要積極開展科技攻關(guān)，加大科技成果推廣力度。
