2009-2012年中国煤炭行业技术研究及发展前景分析报告.doc

煤炭行业技术研究 北京华丹世纪经济咨询有限公司 2009-2012年中国煤炭行业技术研究及发展前景分析报告 北京华丹世纪经济咨询有限公司 撰写 2009-2012年中国煤炭行业技术研究及发展前景分析报告 正 文 目 录 第一部分 煤炭技术概述13 第一章 研究开发技术17 第一节 综采放顶煤技术17 第二节 锚杆支护技术17 第三节 防治瓦斯、煤尘和火灾技术18 第四节 高产高效矿井建设的综合配套技术19 第五节 洁净煤技术20 第二章 产业化技术22 第一节 煤矿井下地质安全保障系统22 第二节 特殊凿井技术22 第三节 岩巷快速支护技术23 第四节 较好条件下煤巷锚杆支护技术23 第五节 “三下”采煤技术24 第六节 大功率采煤机设计制造技术25 第七节 高效选煤工艺与设备25 第八节 空气重介质流化床干法选煤技术26 第九节 优质铸造焦生产技术27 第二部分 开采技术27 第一章 缓倾斜煤层中综采放顶煤技术的运用27 第一节 缓倾斜厚煤层综采放顶煤开采概况27 第二节 综采放顶煤液压支架的特征27 一、ZFS 型液压支架28 二、FY 系列双输送机插板式开门放煤口液压支架28 三、VHP732 型及国产ZFD400 型液压支架28 第三节 综采放顶煤技术的实践28 第四节 放顶煤液压支架的选择及设备配备29 第五节 放顶煤回采工艺及经济效益分析29 第六节 前景展望与存在问题30 第二章 减少厚煤层采后地表破损及矿井深部开采技术30 第一节 高潜水位厚煤层不迁村采煤31 一、在覆岩离层带注浆减少地面沉陷31 二、地表积水疏放32 三、建筑物下采煤合理布局减少破损32 第二节 矿井深部开采出现的问题和解决措施33 一、冲击矿压的防治33 二、主要井巷的保护35 第三节 认识与结论36 第三章 煤炭地下气化开采技术的发展37 第一节 煤炭地下气化技术简介37 第二节 煤炭地下气化技术研究发展状况38 第三节 煤炭地下气化的发展趋势39 第四节 影响煤炭地下气化技术发展的原因41 第五节 煤炭地下气化的关键技术42 一、地下气化过程稳定控制工艺技术42 二、燃空区扩展规律及控制技术42 三、计算机模拟及测控技术43 第六节 对煤炭地下气化技术发展的建议43 第四章 复采残采煤层小煤矿开采技术研究44 第一节 小煤矿采煤方法类型44 一、柱式采煤法44 1、房柱式采煤法采准巷道布置44 2、房柱式采煤法采煤工艺46 二、壁式采煤法47 第二节 小煤矿采煤方法发展方向47 一、小煤矿采煤方法存在的主要问题47 二、小煤矿采煤方法技术改造措施48 第五章 我国煤矿开采技术发展的方向探讨49 第一节 采煤方法和工艺49 一、高效集约化生产技术及高产高效矿井开采技术49 二、高产高效现代开采成套技术49 三、缓倾斜薄煤层长壁开采50 四、缓倾斜厚煤层一次综采50 五、各种综采高产高效综采设备保障系统50 第二节 我国露天煤矿开采技术发展方向51 一、世界露天开采技术发展的特点及动向51 1、开采集中化、规模大型化51 2、开采工艺技术多样化51 3、露天矿的计算机化52 4、合理充分利用资源、重建生态环境52 二、我国露天煤矿技术发展方向与建议52 1、发展方向52 2、关于发展思路的若干建议52 第三节 采场围岩控制技术53 第四节 深矿井开采技术54 第五节 “三下”采煤技术54 第六节 优化巷道布置减少矸石排放的开采技术55 第七节 小煤矿技术改造和机械化开采技术55 第三部分 煤矿安全技术55 第一章 煤矿安全开采技术探讨55 第一节 以矿山压力理论指导安全开采55 一、矿山压力理论的有关概念55 二、理论的指导作用56 三、工程理论与高新技术的结合56 第二节 以煤矿充填开采工艺确保安全开采57 一、常用的不迁村采煤方法57 二、煤矿充填开采工艺57 第二章 我国煤矿安全技术的研究与发展58 第一节 煤矿安全技术的科学研究59 一、瓦斯防治技术59 二、煤与瓦斯突出防治技术59 三、粉尘防治技术60 四、矿井火灾防治技术61 五、瓦斯煤尘爆炸防治技术61 第二节 对煤矿安全科技工作的建议62 第三章 我国煤矿防灭火技术的最新发展及应用63 第一节 火灾预测预报技术63 一、煤自然发火危险性的判定63 二、自然发火预测预报63 1、预测预报指标63 2、预测预报手段64 3、外因火灾检测系统64 第二节 矿井防灭火技术的进步与发展65 一、惰化防灭火技术65 二、阻燃物质防灭火技术66 三、堵漏风防灭火技术66 四、综合防灭火技术66 五、灾变时期风流稳定、控制及救灾指挥技术67 第四章 高产高效工作面瓦斯防治技术新进展67 第一节 煤与瓦斯突出煤层治理瓦斯进展实例67 一、概述67 二、瓦斯共采技术原理68 三、卸压煤层开采与瓦斯治理简介68 四、远程卸压瓦斯抽放规律及效果71 五、远程卸压瓦斯抽放效果的验证73 六、抽放煤层卸压瓦斯有关指标对比76 第二节 治理瓦斯进展实例77 一、综放面简况77 二、问题的提出78 三、解决问题的现有方法78 四、专用排瓦斯巷及设备系统79 五、专用瓦斯巷留巷技术79 六、专用排瓦斯巷排放瓦斯规律及通风情况80 七、瓦斯浓度调控技术81 八、综放面其他通风系统技术分析82 九、J型通风系统应用效果技术分析83 十、相关结论84 第五章 高位巷抽放瓦斯技术的应用85 第一节 采煤工作面概况85 第二节 高位巷抽放85 一、工作面概况85 二、瓦斯抽放方法选择86 三、高位巷抽放瓦斯技术原理86 四、高位巷的布置86 五、瓦斯抽放系统87 第三节 瓦斯抽放效果分析88 一、瓦斯抽放效果的比较88 二、瓦斯抽放效果分析89 第四节 相关结论89 第四部分 煤化工90 第一章 煤化工产业的科技发展状况综述90 第一节 煤化工产业科技发展现状90 一、煤化工概述90 二、新型煤化工技术90 1、三种新型煤化工技术路线90 2、煤炭气化多联产技术91 三、我国煤化工产业科技发展现状91 1、煤炭焦化91 2、煤制油技术及工业发展92 3、煤气化甲醇及下游产品93 4、煤气化合成氨94 第二节 煤制甲醇技术发展状况95 一、甲醇生产工艺的发展95 二、甲醇原料的发展95 第三节 煤制油技术发展状况96 一、世界煤变油技术概述96 1、直接液化法96 2、间接液化法98 二、世界典型“煤变油”生产工艺介绍98 1、俄罗斯煤加氢液化工艺98 2、德国煤液化新工艺99 3、日本NEDOL工艺99 4、美国HTI工艺99 三、我国煤变油技术应用状况99 第二章 德士古煤气化工艺分析100 第一节 Texaco煤气化系统的工艺流程和运行现状100 一、工艺流程100 二、运行现状101 第二节 Texaco煤气化系统的HAZOP方法与流程101 第三节 Texaco煤气化装置的FMECA103 一、FMECA方法与步骤103 二、Texaco煤气化装置的FMECA104 第四节 相关结论105 第三章 煤液化工艺研究106 第一节 煤结构的研究106 一、煤结构的研究方法和分析手段106 二、煤的物理结构107 三、煤的分子结构107 第二节 煤相关模型化合物的研究109 一、供氢溶剂的作用109 二、金属及其硫化物催化剂110 三、分子结构和反应性的关系111 四、模型化合物的反应动力学111 第三节 煤与生物质共液化的研究112 一、煤与废塑料共液化112 二、煤与木屑共液化112 第四章 煤炭液化方法的技术、经济对比112 第一节 液化技术发展过程对比分析112 一、煤基间接液化112 二、直接液化113 第二节 煤液化技术的工艺特征对比分析114 一、煤液化工艺原理对比分析114 二、液化工艺对煤种的选择性对比分析115 三、液化产品的市场适应性对比分析116 四、液化工艺对集成多联产系统的影响对比分析117 第三节 液化技术的经济性对比分析118 第四节 相关结论118 第五章 煤制烯烃技术和煤变油技术119 第一节 煤制烯烃工艺路线及技术可行性119 一、煤制烯烃工艺路线119 二、各单元技术来源及可靠性分析120 第二节 煤变油技术122 一、相关概念122 二、煤变油技术对煤性质的依赖性124 第五部分 洁净煤技术126 第一章 洁净煤技术概念及国际发展动态126 第一节 洁净煤技术概述126 第二节 美国127 第三节 欧洲129 第四节 日本130 第二章 中国洁净煤技术发展现状130 第一节 洁净煤技术的特点130 第二节 中国洁净煤技术框架体系131 第三节 洁净煤技术的战略地位132 第四节 洁净煤技术发展概况132 一、煤炭洗选和加工132 二、动力配煤技术133 三、型煤技术134 四、水煤浆135 五、循环流化床（CFBC）136 六、增压流化床（PFBC）136 七、洁净燃烧与发电137 八、污染物治理与资源综合利用137 第五节 洁净煤技术主要领域发展状况137 一、煤炭降灰脱硫137 二、煤炭高效洁净燃烧发电技术137 三、煤炭液化技术138 四、煤层气开发利用138 第六节 洁净煤技术发展的主要问题138 第七节 发展洁净煤技术的意义139 第八节 未来洁净煤技术的发展战略140 第三章 我国选煤技术的现状及发展趋势141 第一节 我国选煤技术的现状141 第二节 选煤技术发展方向142 一、重介质选煤技术142 二、大型选煤关键设备可靠性与机电一体化水平143 三、动力煤分选关键技术143 四、先进细粒煤脱硫降灰技术143 五、重大基础性研究143 第四章 水煤浆燃烧技术及其发展144 第一节 水煤浆制备技术及生产状况144 一、水煤浆的品种及特性144 二、水煤浆制备工艺145 第二节 水煤浆传统雾化-悬浮燃烧技术146 一、水煤浆在工业窑炉上的应用与分析146 二、水煤浆在电站锅炉上的应用与分析147 三、水煤浆在工业锅炉上的应用与分析148 第三节 水煤浆流化-悬浮高效洁净燃烧新技术149 一、水煤浆燃烧技术难题的攻关与发展149 二、水煤浆流化-悬浮高效洁净燃烧技术工作原理150 三、水煤浆流化-悬浮燃烧的系统构成150 四、水煤浆流化-悬浮高效洁净燃烧技术的主要优点151 第四节 水煤浆燃烧技术应用情况152 第五节 制约水煤浆发展的几大问题153 第六节 发展水煤浆流化-悬浮燃烧技术的意义和应用前景154 第五部分 煤基多联产155 第一章 煤基氨一动力多联产系统155 第一节 氨一动力多联产系统的设计构思156 一、合成氨生产工艺描述157 二、煤气化发电系统概述158 三、多联产系统构思158 第二节 流程模拟及系统性能分析159 第三节 分产系统和多联产系统的炯分析161 一、分产合成氨系统的炯分析162 二、分产系统和多联产系统的炯分析比较163 第二章 整体煤气化联合循环发电（IGCC）发电技术简介164 第一节 IGCC 发电技术164 第二节 IGCC 工艺过程165 第三节 IGCC 主要系统165 一、煤浆系统165 二、气化系统165 三、净化系统166 四、空分系统166 五、燃机岛167 六、常规岛167 第四节 IGCC 电站发展167 第五节 Tampa 电站168 一、空分系统168 二、气化系统168 三、燃机岛和常规岛169 四、环保性能169 第六节 IGCC 优点169 第三章 国内外IGCC发展概况170 第一节 IGCC 发电技术特点170 第二节 国外 IGCC 发电技术发展概况171 一、IGCC 发电技术发展及应用情况171 二、IGCC 电厂建设情况及发展趋势171 三、IGCC 发电技术规程规范逐步建立172 第三节 我国建设 IGCC 电厂的必要性173 一、提高能源资源开发利用水平173 二、环境保护的需要173 三、节约水资源的需要174 四、IGCC 易于大型化发展174 第六部分 综合利用174 第一章 煤层气的利用和液化174 第一节 煤层气的利用方式175 一、煤层气的直接使用175 二、发电和热电联产175 三、驱动燃料电池176 四、合成燃料176 五、作为天然气的替代176 第二节 煤层气的液化178 一、煤层气的净化178 二、煤层气的液化179 三、煤层气液化工艺的选择183 第二章 煤矿区煤层气制氢技术的探讨184 第一节 制氢工艺组合185 一、甲烷浓度低的煤层气185 二、浓度较高的煤层气186 第二节 计算结果和讨论186 一、自热转化186 二、蒸汽转化188 三、变换189 四、制氢189 五、制合成气190 第三章 煤炭矿井水处理利用技术进展191 第一节 对悬浮物的处理191 第二节 对高矿化度矿井水的处理192 一、化学法192 二、热力法192 三、膜分离法193 第三节 酸性矿井水的处理194 一、中和法194 二、生物化学处理法195 三、湿地生态工程处理法195 第四章 微絮凝一纳滤组合矿井水处理工艺196 第一节矿井水水质196 第二节 处理工艺流程196 一、工艺流程196 二、工艺装置197 1、预处理过程197 2、纳滤膜装置197 第三节 结果与讨论198 一、最佳投药量198 二、纳滤膜组合工艺对矿井水处理的试验198 第四节 相关结论200 第七部分 热点与趋势200 第一章 研发热点200 第一节 煤炭气化多联产技术200 第二节 以煤为原料生产甲醇及多种化工产品201 第三节 以煤为原料合成低碳烃类201 第四节 煤气化制甲基叔丁基醚202 第二章 动态与趋势202 第一节 开发动态202 一、我国煤炭开采取得重大技术创新202 二、安徽省煤化工关键技术通过专家审查203 三、太原打造煤化工技术研发基地203 四、中石化积极开发煤化工技术204 五、兖矿狠抓煤化工核心技术研发204 六、陕西煤化工技术工程中心设立205 七、新一代煤化工技术创新联盟成立205 第二节 发展趋势206 一、新型煤化工技术发展迅速206 二、我国煤炭技术面临重大突破207 三、洁净煤技术向深度发展208 四、煤炭零排放技术成发展目标209 第三章 中经科情结论与建议210 第一节 相关结论210 第二节 专家建议211 图 表 目 录 图表 世界煤炭气化发展趋势示意图39 图表 我国煤炭气化发展趋势示意图40 图表 煤炭地下气化主要指标对比表40 图表 地面气化与地下气化对比图41 图表 房柱式采煤法巷道布置45 图表 煤房和小煤房的布置46 图表 煤房和运输平巷内特种支护47 图表 房柱式采煤法巷道布置49 图表 13突出煤层煤和瓦斯共采技术原理框图68 图表 11煤层开采期间顶板走向钻孔布置示意图69 图表 抽放卸压瓦斯的顶板钻孔参数表69 图表 13煤层底板岩巷抽放远程卸压瓦斯钻场布置图70 图表 钻场瓦斯抽放量随时间变化图71 图表 钻场瓦斯抽放率随时间变化图71 图表 底板抽放巷瓦斯抽放量随工作面推进距离的变化72 图表 13煤层瓦斯压力随工作面推进距离的变化72 图表 13煤层变形随工作面推进距离的变化73 图表 21213工作面下顺槽掘进期间突出预测结果73 图表 13煤层被保护区已无突出危险论证表74 图表 工作面回采期间瓦斯涌出量变化图75 图表 21213工作面回采期间产量及相对瓦斯涌出量变化75 图表 21213工作面回采期间回风流瓦斯浓度变化76 图表 卸压抽放与未卸压抽放工作面相对瓦斯涌出量变化对比76 图表 卸压抽放与未卸压抽放工作面有关指标对比77 图表 J型通风系统示意图78 图表 专用瓦斯巷瓦斯抽排系统照片79 图表 5201小断面沿空留巷实况80 图表 工作面推进过程中专用瓦斯巷风排涌出量变化规律80 图表 专用排瓦斯巷通风阻力与巷道长度的关系81 图表 专用排瓦斯巷瓦斯浓度沿巷道长度分布81 图表 “UL”型通风系统示意图82 图表 品字“E”型通风系统示意图83 图表 1010高位巷巷道布置及抽放系统示意图87 图表 抽放管安装图88 图表 瓦斯抽放量与回风流瓦斯浓度曲线89 图表 气化炉非计划停车的数据统计及原因分析101 图表 Texaco煤气化炉激冷室的 HAZOP结果102 图表 Texaco煤气化炉激冷室的FMECA结果105 图表 以煤为原料经甲醇制取低碳烯烃的工艺路线示意图119 图表 煤变油工艺流程图123 图表 长焰煤和长焰煤显微组分的转化率，抽提产物的族组分125 图表 水煤浆品质特性144 图表 水煤浆雾化-悬浮燃烧系统流程149 图表 水煤浆-流化燃烧系统流程151 图表 煤基合成氨系统157 图表 IGCC发电系统158 图表 氨一动力多联产系统159 图表 粗合成气基本组成159 图表 IGCC动力系统基本参数设定160 图表 氨-动力多联产系统和分产系统性能比较160 图表 合成氨流程的炯平衡表162 图表 合成氨流程中热动力子系统的炯平衡表163 图表 分产系统和多联产系统的炯平衡比较（单位炯KW）163 图表 典型煤层气组分和管道天然气规格177 图表 复迭（阶式）制冷液化循环流程示意图180 图表 CH4，N2双循环带膨胀机的液化流程181 图表 丙烷预冷混合冷剂流程182 图表 复迭混合冷剂流程182 图表 单循环混合冷剂流程183 图表 原料气中CH4含量对ATR工艺的影响186 图表 水碳比对ATR工艺的影响187 图表 进口温度对ATR工艺的影响187 图表 压力对ATR工艺的影响188 图表 在ATR后再经蒸汽转化的结果188 图表 变换前后组成的比较189 图表 不同制氢工艺的产氢量190 图表 原料气中的甲烷浓度对（H2CO）/N2比较的影响190 图表 矿井水水质196 图表 工艺流程图196 图表 纳滤膜的性能特征197 图表 混凝试验198 图表 纳滤膜工艺对细菌的去除效果198 图表 纳滤膜工艺对浊度的去除效果199 图表 系统对污染物的去除率199 第一部分 煤炭技术概述 第一章 研究开发技术 第一节 综采放顶煤技术 综采放顶煤技术是在特厚煤层（或分层）底部布置综采工作面，采底煤同时利用矿压及辅助措施破煤，将支架上的顶煤放出的新型煤炭开采技术。具有生产集中、系统简单、掘进率低、节省大量设备和人力、对煤层地质变化适应性强等特点。主要适用于厚度５m以上的特厚煤层的开采。 该项技术主要内容。顶板、顶煤运动规律及地表移动与岩层移动控制技术，顶煤冒放性规律及提高可放性技术，综放采区及工作面提高回采率技术，综采放顶煤成套装备（主要包括放顶煤支、后部刮板输送机、可放煤端头支架等），综采放顶煤工作面主要尘源防、灭尘技术与装备，综放采区与工作面瓦斯防治技术与装备，综放防灭火技术与装备等。 主要技术经济指标。条件较好的工作面达到年产250-300万t，条件复杂的工作面达到年产100万t以上。生产成本比一般分层综采降低10；回采率工作面回采率达到85；采区回采率达到75；粉尘含量不超过同等条件分层综采工作面的指标；综放工作面不发生重大瓦斯、火灾事故。 第二节 锚杆支护技术 锚杆支护技术是用锚杆对井下空峒进行支护的技术，主要用于井下巷道、回采工作面开切眼，收作线的支护。该项技术主要包括锚杆支护理论与设计方法，锚杆支护材料及配套装备，锚杆支护机具（风动单体锚杆钻机、双支腿风动锚索钻机、风动帮锚杆机、小孔径系统钻头、钻杆等），锚杆支护施工质量检测设备，锚杆支护状态观测仪器，巷道围岩移动观测及监测仪器装备，巷道围岩特殊加固、补强技术与装备，各种稳定性非常差的巷道的锚杆综合支护技术与装备，机械锚杆钻机及掘锚机组可行性研究等。 主要技术经济指标。 1、成巷速度机掘锚杆支护煤巷月进达＞500m，年进尺达＞5000m；炮掘锚杆支护煤巷月进达＞300m，年进尺达＞3500m； 2、支护成本综合成本比架棚支护普遍降低20左右； 3、支护质量巷道基本不用翻修，保证回采顺利进行。 第三节 防治瓦斯、煤尘和火灾技术 煤层瓦斯突出，瓦斯、煤尘爆炸，井下火灾是煤矿井下的重大恶性事故，影响面大，危害性大，造成人身伤亡和矿井经济损失严重。另外，尘肺、瓦斯窒息也给井下人员带来生命危险。所以，瓦斯、煤尘和火灾是煤矿井下重点防治对象之一。未来几年，将在如下方面进行重点研究。 研究600m岩石水平长钻孔、250－300m煤层水平长钻孔，高效、定向钻进工艺和装备，大幅度提高抽放效果，邻进层瓦斯抽放率提高到70，本煤层瓦斯抽放率达25。研究采空区瓦斯抽放工艺和自控装置，使采空区瓦斯抽放率提高40以上。 应用地质构造探测技术、地质动力区划方法等，研究突出危险区域预测技术及装备，预测不突出危险区的准确率100，减少防突措施工程量60，采掘速度提高25。进一步研究突出危险性动态预测技术，重点研究应用声发射、电磁辐射、瓦斯涌出动态和煤壁温度等参数的连续非接触突出预测方法，预测突出准确率达50以上，预测不突出准确率100，掘进速度提高25。研究突出强度预测技术，以便对突出矿井进行分级管理。完善和提高现有防突措施，进一步提高其可靠性。 研制呼吸性粉尘分离效能符合国际标准曲线的呼吸性粉尘标准采样器。研制安全、高效布袋式除尘过滤材料，过滤风速由目前的1－2m3/m2min提高到3.5-4m3/m2min，动态集尘效率总粉尘不低于99.5，呼吸性粉尘不低于85。 研究光纤激光雷达连续测温技术和热敏电缆火情预报技术，用于胶带运输机火灾的早期检测、报警和火源定位，报警准确率100。研究惰气泡沫联用灭火技术，研制多功能阻爆灭火装置。研究抢险救灾通讯技术与设备和快速临时密闭及架设工艺。研究矿井火灾救灾辅助决策系统和灾变风流控制技术。研究煤矿井下隐蔽火源位置探测技术，火区探测准确率大于80，火源位置探测误差小于10m。 提高载体催化甲烷元件性能，使其调校期为三周，寿命达一年半以上，并应用智能化技术，突破高稳定、长寿命载体催化甲烷传感器制作技术，形成高自动化生产工艺。研制红外甲烷传感器、胶体电化学和SPE固体CO传感器和高精度微压力传感器，开发气敏半导体甲烷传感器、气味传感器及CO2、C2H4、C2H2等传感器。 第四节 高产高效矿井建设的综合配套技术 建设高产高效矿井，实现煤矿生产机械化、集中化，达到一井一面（或两面）的生产布局，符合煤炭工业发展规律，是解决我国煤矿长期存在的用人多、效率低、效益差、安全状况不稳定的根本技术途径。这项综合配套技术包括两条技术途径，三个单产层，五个保障系统。其核心技术是大功率高可靠性机电一体化综采成套技术。 两条技术途径是根据我国国情确定的，一条是在条件适宜的特厚煤层中采用综采放顶煤技术，另一条是在中厚煤层中采用机电一体化综采成套技术。 三个不同单产层次包括 1、日产3000t，年产100万t。重点进行关键元部件技术攻关，提高整套装备的可靠性和耐用性。 2、日产7000t。这个层次的成套装备将是我国大功率综采主力军，重点研制功率1000KW以上、供电电压3.3KV、多电机横向布置、框架式结构的电牵引采煤机，中部槽过煤量达到及超过600万t的重型刮板输送机，高可靠性快速移动液压支架等关键设备以及采煤机工况监测故障诊断技术。 3、日产10000t，年产300万t以上。这个层次的成套装备主要是指在煤层地质条件好的情况下，拟从两个方面进行技术攻关。一是对于大于5m的缓倾斜特厚煤层，应用日产3000-7000t级的综采设备和综采放顶煤工艺，实现日产10000t。二是完成引进消化日产万吨的综采成套设备。 五个保障系统包括一是综采成套设备的可靠性保障系统。二是高产高效矿井工作面地质保障系统。三是煤巷快速掘进锚杆支护系统。四是可靠、经济、高效辅助运输系统。五是全矿井信息网络、监测和通信系统。这一整套高产高效矿井建设的综合配套技术，涵盖了我国不同条件的重点煤矿，应用前景广阔。特别是我国的大、中型煤炭企业，均可选用不同途径、不同层次的技术组合，将为我国煤矿企业扭亏增盈、提高经济效益，实现两个根本性转变起到重要作用。 第五节 洁净煤技术 洁净煤技术是上世纪80年代后期明确提出的，它包括煤炭洁净生产和洁净利用各方面，是我国21世纪优先发展的技术项目。 1、煤炭先进高效洗选关键技术。煤炭洗选技术是通过物理和表面化学方法将原煤中的可燃物和非可燃物灰分进行分离，使洗选产品中的灰分、硫分、水份尽可能降低，以满足煤炭燃烧对大气地面环境的污染控制要求。该技术目前重点发展的内容有400万t/a级大型洗煤厂设备完善、配套和提高，包括细粒级煤（-0.5mm）高产洗选、脱水和主选设备提高自动控制水平与升级换代；开发大型全重介旋流器选煤，干法和省水型煤炭洗选新技术、新工艺和装备。针对煤炭脱硫的要求，发展典型高硫煤矿区进行煤炭综合加工洁净利用系统综合处理技术，包括深度洗选脱硫，高硫尾矿中硫资源回收和利用以及高硫副产物的洁净处理等。 主要技术经济指标。（1）能力湿法跳汰浮选流程工艺400t/a以下达到国际先进水平，全重介旋流器分选能力单线能力达到150万t/a，开法重介流化床分选能力单线150万t/a。（2）效率炼焦煤选煤厂全员效率30-50t/工，动力煤100t/工。（3）投资要求吨煤基建投资100元1995年不变价。（4）总体目标达到当时国际前沿水平，部分技术达到世界领先水平。 2、晋城无烟粉煤制造气型煤关键技术。型煤是通过成型加工，将粉煤变成型煤块。我国型煤技术经过长期研究开发生活用型煤已实现商业化，但工农业生产用型煤尚未实现大规模工业化。为此，以晋城无烟粉煤制造气用型煤为突破口，从原料煤储备到产品外销一揽子解决工艺、装备、粘结剂、储、装、运和质量控制与检测技术，建成单线10万t/a生产能力的示范厂。该项技术主要包括原煤成型特性、成型工艺参数与型煤质量关系，型煤质量与造气效果关系，型煤造气技术及操作工艺，粘结剂完善提高，型煤示范厂合理工艺及设计优化，成型用原煤破碎筛分装置，计量控制系统，搅拌混捏装置，35t/h对辊成型机，型煤养护、装、储系统，型煤造气质量指标与测试方法等。 主要技术经济指标。（1）生产能力10万t/a；（2）产品质量C＞60，ST≥1350度，冷强度＞600N，热强度＞300N，热稳定性80，防水；（3）成本吨型煤加工成本≤100元；（4）成型机压力500-800kg/cm2带预压，型板寿命＞3.5万t，能力＞35t/h，成球率＞95。 3、煤炭直接液化关键技术。煤炭直接液化是将液化用煤与催化剂、溶剂和氢气在高温高压条件下裂解，转化为液体燃料的技术。主要研究内容煤的直接液化技术在国际上尚未实现商业化，主要的原因是由于煤种要求特殊，反应条件较苛刻，大型化设备生产难度较大，使产品成本偏高。目前主要进行技术、经济可行性评价，廉价催化剂的筛选和制备，工艺条件研究和设备开发等。主要技术经济指标确定最小经济规模、实际加工成本、油收率等。 4、水煤浆关键技术。水煤浆是由62-70的煤粉、29-37的水和约1的化学添加剂，经过特定的工艺流程加工而成的煤浆液体，可象重油一样燃用的技术。我国水煤浆技术经过了10多年的研究开发,已进入商业示范应用阶段。目前主要以改进、完善、提高为主，以实现长期、连续、稳定燃用，重点解决喷嘴、锅炉除灰、添加剂等问题。 主要技术经济指标。（1）锅炉连续稳定运行2000小时以上，燃烧效率＞97,并能在60负荷下稳定运行。（2）水煤浆生产能力50t/h,粘度＜1200cp,浓度671,连续三个月不发生 硬沉淀 。（3）泵件寿命＞10000h；（4）喷嘴汽耗率15-20,寿命＞1000h。 5、浅层煤层气示范开发成套工艺技术与专用装备研究。浅层煤层气是指埋深－1500m以浅的煤层及附近岩层中共伴生赋存的以甲烷CH4为主的气体总称。在煤矿中俗称瓦斯，是易燃易爆有害气体，直接威胁着煤矿井下的生产安全，排入大气造成温室效应，但同时它又是高效、洁净的燃料气资源CH4。它的开发,既可解决煤矿生产和瓦斯问题，又可充分利用资源,并可减轻大气污染。 主要研究内容。以安徽新集矿区为示范点，通过地质方法确定有利区块，重点解决中低渗透性和气含量的强化开发技术，并研究开发相应的配套技术和专用设备及仪器。主要技术经济指标。通过10口示范井建设，解决我国煤层气开发中的相关技术问题，争取实现单时平均日产气量2000m3，并进行利用。 6、煤炭地下气化生产技术研究。煤炭地下气化是使地下煤炭通过热化学反应在地下直接转化为可燃性气体的过程，它是集建井、井下开采和煤转化工艺为一体的，开发能源及化工原料的新兴技术。它可以改变煤矿繁重体力劳动，大幅度降低投资，具有安全、高效、污染少等优点。世界各主要产煤国家都进行过研究实验，但由于过去存在技术、装备水平等限制，只有前苏联的低热值煤气地下气化生产实现了商业化。我国经近10年的研究，提出长通道、大断面、双火源、两阶段工艺，生产出了中热值煤气，技术上有所突破。 主要研究内容。在前期研究的基础上，继续在河北唐山市刘庄煤矿进行生产化研究，主要进行新型可推进式炉体，钻孔保护，地下燃烧空间扩展监测，塌陷充填技术专用装备开发以及技术经济评估与技术规范制定等。主要技术经济指标在刘庄煤矿完成生产化研究试验，气化炉稳定产气12个月，中热值煤气9.45-11.3MJ/m3，煤气流量1350-1650m3/h，煤气供工业生产和居民生活用。 第二章 产业化技术 第一节 煤矿井下地质安全保障系统 我国煤层赋存条件复杂多变，在煤炭开采中，日益突出的地质问题严重威胁着煤矿生产的安全，尤其是难以预测的煤与瓦斯突出或爆炸的危险更为严重。煤矿井下地质安全保证系统是指使用先进的地质、水文、物探、钻探技术和装备，对掘进巷道前方采区和工作面的地质条件进行综合探测和评价，查明影响开采的地质异常，以保证生产的正常进行。 该系统内容。1、地面地质保证技术。以 三维高分辨率地震勘探技术 为核心，在适宜矿区，开展二维、三维地震勘探，旨在查清落差５米以上断层和地质构造，为矿井采区划分提供依据。2、采区地质保证技术。以槽波技术、弹性ＣＴ技术为核心，辅以地质条件综合评价量化预测技术和沿煤层受控定向长钻孔钻进技术，在适宜的矿区查清10002000米采区范围内落差大于或等于煤层厚度的小断层，冲刷带、火成岩侵入体，直径大于30米的陷落柱，老窑采空区等地质异常体。3、工作面地质保证技术。以槽波技术、无线电波坑道技术、直流电法、岩体原位测试等技术，在适宜的矿区查清2502000米工作面范围内，落差大于或等于1/2煤层厚度的小断层、冲刷带、火成岩侵入体，直径大于5-10米的陷落柱、煤层变薄带和老窑采空区等地质异常体。4、独头巷道地质保证技术。以 瑞利波探测技术、 地质雷达、直流电法等技术，在适宜的矿区，查清独头巷道前方煤与瓦斯突出危险带、岩溶水害危险面、陷落柱、小构造和老窑积水危险区等，探测距离30-50米。 第二节 特殊凿井技术 特殊凿井包括钻井法、冻结法、注浆法凿井技术。冻结法凿井是利用人工制冷原理，达到加固地层的目的，然后在它保护下进行土体开挖。40年来，对冻结凿井应用基础理论、施工技术和特殊设备应用，广泛深入地进行了研究和研制，研制出如专用冻结钻机（可钻冻结孔深500米，注浆孔深1000米）和定向钻孔机具及其工艺，可有效进行钻孔纠偏和进行不同倾角、不同方位的定向钻孔，应用于煤炭、矿山、军工等部门。冻结法凿井施工井筒深度可达500米。 在地基加固和防渗、堵水注浆方面有三重管高压旋喷注浆等注浆技术。其原理是通过高压发生装置，使液流获得巨大能量后，经注浆管道从喷嘴中以很高的速度喷射出来，冲击、切割破坏土体，使浆液与土体搅拌，混合在土层中凝固成板状、哑铃形状的固结体，在注浆方面有多项先进技术和整套设备与工艺，注浆深度可达1000米。 第三节 岩巷快速支护技术 锚杆支护是岩巷施工的主要形式之一。岩巷快速支护技术是指岩巷快速锚杆支护技术。其核心就是把锚杆、喷射混凝土和各种施工机具有效地组织起来并配合先进的施工工艺，形成一整套作业线，从而提高综合成巷速度。目前应用较多的锚杆有树脂锚杆、水泥锚杆、缝管锚杆，重点在推广树脂锚杆。岩巷施工配备各种形式的作业线如北京建井所完成的以锚杆钻车、侧卸装岩机为主的岩巷施工作业线和以小直径锚杆为主的三小岩巷施工作业线，均在提高综合成巷速度方面起到推动作用。因而，装备成套的机械化作业线是实现快速支护的关键。目前发展方向是实现掘锚一体的大型机械化作业线和灵活小型的单体锚杆钻机为主的机械化作业线。单项技术的攻关已经取得进展，如高强锚杆、新型树脂锚杆、各种单体锚杆钻机及机载锚杆钻机等均取得阶段成果，锚杆技术的基础研究也取得一批成果，下一步的工作就是装备各种形式的成套机械化作业线，实现岩巷快速支护。 第四节 较好条件下煤巷锚杆支护技术 锚杆支护技术是巷道支护中的先进技术，也是当今世界巷道支护技术的主要发展趋势。经过数年的努力，我国在这个领域中已经取得了一批研究成果，有的已达到国际先进水平。这些成果是采准巷道组合锚杆支护技术、 锚杆桁架支护技术、 采准巷道围岩稳定性分类、 无损锚杆测力计、 顶板离层指示仪等。目前这些成果已开始在新汶、邢台、铁法、汾西、韩城、晋城、西山、永蓉、盘江、开滦等局的现场推广。 锚杆支护与传统的棚式支护相比，第一，锚杆对围岩起到了主动支护的作用，有利于巷道的稳定，明显改善了巷道的维护状态，节省了维护费用；第二，有利于采煤工作面的快速推进，可明显提高工作面单产；第三，巷道支护成本低，比棚式支架降低20以上；第四，钢材用量少，可大大减少支护材料运输量，比棚式支架减少60-