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据悉,中国煤炭工业在“十一五”期间将新建煤矿约3亿吨,并将调整产业结构,大力整合改造现有煤矿,关闭小煤矿,淘汰落后产能,加快建设大型煤炭基地和现代化大型煤矿,这为中国矿山机械企业的发展提供了良好的机遇。
一是煤炭在中国能源结构中的重要作用
煤炭是我国的主要能源,是国民经济和社会发展不可或缺的物质基础。我国煤炭资源丰富,煤炭资源分布面积约60万平方公里,占国土面积的6%。根据第三次全国煤炭资源预测评价,我国煤炭资源总量为55.7万亿吨,潜力巨大,居世界第一。只确定了25%的资源,只确定了17%。探明储量达到10202亿吨。其中可采储量189100万吨,占比18%,人均占有量仅为145吨,低于世界平均水平。国务院《中长期能源发展规划(2004-2020年)》(草案)指出,“大力调整和优化能源结构,坚持以煤为主体、以电为中心,全面发展石油、天然气和新能源的战略”。鉴于我国“多煤、少油、少气(天然气)”的特点,煤炭在未来相当长一段时间内仍将主导能源结构,占一次能源消费的70%左右。2004年,煤炭占中国一次能源产量的70%以上,在中国能源结构中占有重要地位。
根据我国全面建设小康社会的需求,煤炭消费的趋势将会明显增加。在煤炭消费用户构成中,电力、冶金、建材、化工四个行业的煤炭消费量从1990的50%上升到2004年的84%,其中电力占51.8%,冶金11.64%,2004年占27%。
二、中国煤炭工业的发展现状
21世纪,中国煤炭工业发展迅速。2000年全国煤炭产量为9.9亿吨,2006年为1.1.4亿吨,2002年为1.38亿吨,2003年为1.667亿吨。2004年,中国生产了6543.8+9.56亿吨煤,占可支配能源生产总量的74.3%。当年煤炭销售量为654.38+0.891亿吨,占一次性能源消费总量的65%。生产力水平显著提高,产业结构调整取得重大进展。一些企业开始进行跨地区、跨行业的产业联合,煤炭、电力、化工、铁路、港口、航空等产业链初具规模,形成了神华集团、山西焦煤集团、兖矿集团等一批在国内领先、在国际上具有一定竞争力的大集团。中国煤炭产量大幅上升,举世瞩目。
煤炭是中国能源安全的基石。煤炭工业是中国重要的基础产业。中国煤炭产量世界第一,是煤炭生产大国。现在中国煤炭工业已具备设计、建设、装备和管理1000万吨露天煤矿和大中型矿井的能力。现代综采设备、综掘设备和大型高效露天采剥、采掘、运输及配套成套设备在大中型煤矿得到广泛应用。同时,我国煤炭开采技术装备整体水平较低,煤炭生产技术装备是机械化、局部机械化、人工操作的多层次结构。技术装备水平低。中国60%的煤矿没有机械化。大中型国有重点煤矿装备水平先进,但设备老化;小煤矿生产技术装备水平极低,煤矿生产技术落后,工人过多,效率低下。保障煤炭供应是国家加强煤炭行业宏观调控的重点之一。这是挖掘煤炭生产潜力,加快大型煤炭基地建设的重要举措。因此,只有大幅度提高大中型煤矿的产量,才能在保证煤炭稳定供应的前提下,遏制发展,淘汰小煤矿,完成煤炭生产结构的优化调整。1998年2月以来,国家对煤炭产业结构进行了重大调整,关闭了5万多座小煤矿,淘汰了一批落后产能。通过宏观调控,煤炭生产形势有所好转,供求关系趋于平衡。目前,中国有2.5万多家煤炭生产企业,其中规模以上企业约占60%。2005年,计划关闭2000多家小煤矿。
三、中国煤炭工业存在的问题及与国际先进产煤国的差距
1,我国煤炭企业规模小,产业集中度低。我国煤炭企业的突出特点是规模小、效率低、安全性差、产业集中度低。根据煤炭行业统计数据分析,2002年国有重点煤矿占52%,国有地方煤矿占18%,乡镇煤矿占30%。按井型分,大矿占32%,中矿占18%,小矿(含乡镇煤矿)占48%。2004年,中国大约有25000个煤矿,其中95%以上是小煤矿。矿井年生产能力不足3万吨,约占40%,煤炭行业集中度仅为15%,远低于世界主要产煤国水平。国际先进产煤国煤炭产业集中化,世界10强公司依靠核心竞争力做强做大,提高了全球煤炭产业集中度。2003年,10家煤炭公司的煤炭产量约占全球产量的18.81%,有5家公司的煤炭产量超过100万吨,其中排名第一的皮博迪公司达到183万吨,力拓公司达到143万吨,美国前四大企业的煤炭产量。
2.我国煤炭装备落后,机械化、自动化程度低,缺乏大型成套设备。中国煤矿生产基础薄弱,近50%的国有煤矿处于连续生产状态。矿山主要生产设备老化严重,占超期服役的30-40%。有的乡镇煤矿设备简陋,生产条件差,有的根本没有机械设备,只有人工开采,不符合相关煤炭法律法规的要求。目前,中国的资源遭到严重破坏和浪费。一些煤炭企业“采粗弃细”、“吃肥丢瘦”等资源浪费。我国煤矿平均资源回收率约为30-35%,资源富集地区小矿资源回收率仅为10-15%。根据煤炭行业统计数据分析,2002年,我国国有重点煤矿采煤机械化程度为77.78%,综合采煤机械化程度为62.98%,掘进机械化程度为81.15%,综合掘井机械化程度为15.03%,地方国有煤矿机械化程度更低。目前,我国煤矿开采的机械化程度仅为42%。除75%的国有大中型煤矿外,大多数煤矿生产技术低、设备差、效率低。特别是乡镇煤矿,基本都是非机械化开采。2004年,乡镇煤矿产量占中国煤炭总产量的39%。对于不适合放顶煤开采的5.5米以上煤层,采用一次采全高是最合理有效的采煤方法,但目前国内还没有合适的高产高效综采设备。而国外公司如JOY、Desbetes (DBT)、Eickhoff(艾克霍夫)都有成熟的高产高效综采成套设备。神华集团引进的成套设备年产量已超过654.38+0085万吨,工作面长度超过300米,最长工作面超过400米,工作面总装机功率超过5000kw。在国际先进产煤国,煤炭生产的特点是大功率、重型化、自动化、集约化和环保化。国外先进的采煤设备正在向大功率、重型发展,设备储备系数大,运行可靠性高。DBT(德国Desbetes)、久益(美国久益)、艾克霍夫(德国艾克霍夫)等矿山设备公司都生产具有自动化功能的产品。美国二矿实现了工作面随机自动移架。澳大利亚巴塔纳煤矿实现了自动割煤和随机自动移架。特别是信息技术在煤矿生产中得到了广泛的应用。先进煤矿广泛采集工作面设备运行参数和环境安全检测信息,在工作面集中显示,通过以太网传输到地面计算机,实现远程传输和故障诊断。运输系统,供电系统,通风系统都是无人值守的。应实施集中远程操作和视频监控,并协助专人巡视。矿井巷道布置密集,生产系统和环节少,表现出生产的高度集中。通常一矿一井一副产。有些先进的长壁工作面每班只需6人,其中采煤机司机2人,维修工1人,机头集中操作工1人,另外休息2人。高度重视工作环境的改善和人身安全保护。实现了安全信息的计算机监控,监控探头遍布全矿。液压支架具有机自动喷雾和移动架自动喷雾功能;挡风板安装在采煤机上方,以减少煤尘进入行人空间。采煤机的下风侧几乎无人。
3、煤矿安全事故在我国煤矿安全生产中,重大瓦斯事故频发,且煤矿事故死亡总人数已经达到一个峰值。2004年,中国生产了约20亿吨煤,约6000人死于事故。近年来,煤炭产量大幅增长,煤矿百万吨死亡率下降。从1994年的5.59到2004年的3.08,美国产煤约10亿吨,死亡27-31人,百万吨死亡率约为0.039;波兰百万吨死亡率为0.09;南非百万吨死亡率为0.13;俄罗斯百万吨死亡率为0.34。中国百万吨死亡率约为美国的100倍,俄罗斯的10倍,印度的12倍,大大超过先进产煤国。据有关专家介绍,矿井安全检测仪器和安全设备在设计中都有考虑,大部分事故都是矿井管理问题,因设备问题导致的事故较少。先进产煤国依靠大规模、强有力的综采技术装备,完成了从普通综采向矿井高效集约化、自动化生产的转变。高产高效煤矿的建设不仅提高了煤炭生产效率,实现了煤矿的集约化生产,而且为煤矿生产过程中的安全监测监控创造了条件,从而有效地预防和控制了煤矿安全生产事故。先进产煤国家高度重视安全生产,不仅有健全的安全生产法律法规体系,而且有严格的安全生产措施和严格的煤矿生产准入制度。而且实现了安全信息的计算机监控,监控探头遍布全矿,确保安全生产。
四、煤炭工业的发展对采掘机械设备的需求
1,中国煤炭工业的发展趋势
根据煤炭工业发展规划,“十一五”期间,我国将新建煤矿约3亿吨,其中投产2亿吨。“十一五”期间,国家将调整煤炭工业产业结构,大力整合、改造和关闭小煤矿,同时适度加快大型煤炭基地建设,启动一批现代化大型煤矿,替代落后产能。“十一五”期间,煤炭行业现代企业制度将进一步完善,大型煤炭企业集团将基本形成。到2010,形成5-6亿吨超大型企业集团和5-6亿吨大企业,产量占全国煤炭总产量的60%左右。通过新老矿井技术改造,在全国建设300个高产高效矿井,高产高效矿井产量占全国总产量的50%左右。“十一五”期间,国家将在神东、晋北、靳东、蒙东(东北)、云贵、豫西、晋中、淮北、黄龙(华亭)、钟毅、宁东、陕北建设13大型煤炭基地。这些基地的库容占全国储量的70%以上,用作煤炭。初步预测,2010年全国煤炭需求为25-27亿吨,2020年为30-32亿吨,均占能源需求的60%。据有关统计,2004年国有重点煤矿原煤产量为9.22亿吨,超过其核定产能50%以上,煤炭产能严重不足。预计到2020年,新建和在建国有煤矿产能约为765438+1亿吨。如果届时我国小煤矿产量保持在目前6亿吨的水平,按照需求预测的高端计划,未来20年我国需要新增煤矿产能6543.8+07亿吨,年均产量8500万吨;按照需求预测低端方案,未来20年中国需要增加煤矿产能6543.8+0.3亿吨,年均产量6500万吨。2.对采矿机械和设备的需求
“十一五”期间,煤炭工业生产技术水平将有明显提高。国家将建设140个高效安全现代化矿井,国家将加大对煤矿建设项目的支持力度。先后有17个煤炭建设项目,国家开发银行下达贷款承诺,100多个高档普采工作面升级为综采工作面,100多个普采工作面升级为高档普采工作面。这样,我国大型煤矿开采的机械化程度将达到95%。中型煤矿机械化程度将达到80%以上;大型煤矿国内先进装备率20%,国际先进装备率6%,中型煤矿国内先进装备率10%,小型煤矿机械化半机械化程度30%以上。据此分析,随着煤炭需求的快速增长,采煤机械化的上述指标将被突破,这为煤矿装备的发展提供了广阔的市场前景。
(1)煤矿综采关键设备
在我国,90%以上的煤和碳是由井下工人开采的,井下开采在煤炭开采中占主导地位。为了快速提高我国的综合装备水平,我们应以科学发展观为指导,采取跨越式发展模式。“十一五”期间,要以日产25-3万吨(年产约10万吨)综采设备国产化为突破口,实现全国综采设备国产化,推动我国矿山机械行业发展。
预计从2004年到2020年,每年新增30套综采工作面和50套普采工作面,每年设备更新约为现有基地的六分之一。粗略估计,2010年煤矿成套设备年需求量将达到500台左右。高产高效综采技术的核心是井下工作面综合机械化采煤和运输设备,主要包括采煤机、刮板输送机、液压支架和带式输送机。急需开发研究的电牵引采煤机,总装机功率约2000kw,供电电压3.3 KV,采高范围5-6m,生产能力约3000 t/h..
重型刮板输送机:输送能力3000- 5000t/h,铺设长度250-400m,链速1.4m/s,装机功率3×700或2×1000kw,供电电压3.3KV
液压支架:最大工作阻力12000 KN,立柱最大缸径фф480mm,支架高度6m,支架间距1.75-2m,支架提升时间8-12 s,采用电液控制系统。
大型带式输送机:装机功率1500-4000KN,电压3.3KV,带宽≥1.4m,带速≥5m/s,输送能力≥5000t/h,运距50000m以上,托辊寿命50000小时以上,减速机寿命70000小时以上。
(2)地下综合挖掘设备
目前我国综掘机械化程度较低,只有12.5438+0%,远远落后于综掘的发展。虽然掘进机有了很大进步,但整体技术水平仍远远落后于国际先进水平。
需要研发先进的掘进机:其截割功率在300kw以上,截割面达到42m2,经济截割硬度达到f12,要求可靠性。齿轮寿命在20000小时以上,轴承寿命在30000小时以上,争取整机在10000米无故障行驶..
同时,结合我国国情和煤矿工矿业实际,研制集截割、装载、行走、锚杆支护、机载、除尘于一体的掘锚联合装备机组,可大幅度提高掘进速度。
(3)全自动媒体规划设备
中国薄煤层储量约占总储量的21%。然而,由于煤层薄、作业空间小、劳动条件差,薄煤层高产高效开采技术一直是我国煤炭行业的重要难题。刨煤机作为一种“浅埋多循环”采煤设备,是薄煤层实现高产高效的有效途径。提高薄煤层的机械化水平,加快薄煤层资源的开采进度,不仅可以充分利用有限的资源,提高矿井的整体生产能力,而且有利于保证煤矿的安全生产。开发一套功能强大、强度高、效率高、结构紧凑的自动化刨煤成套设备势在必行。全自动刨煤机设备(采高0.6-1.8m),主要包括刨煤机、配套刮板输送机、薄煤层液压支架、顺槽装载机、破碎机等产品。目前我国主要从德国DBT进口主机——刨煤机及配套刮板输送机,薄煤层液压支架由北京煤机厂配套,装载机、破碎机由张家口煤机公司配套,截至目前已进口6台(铁法2台,晋城、西山、阳泉、大同1台)。研制的全自动刨煤设备:生产能力1000吨/小时,铺设长度250-300米,煤层厚度0.8-2米,煤硬度F≤3.5,煤层倾角≤25度,功率2×400kw(刨头部分),刨煤方式为双速混合型,上行速度0.88。挖掘深度≤ 1.20 mm,向上90 mm,向下30 mm,牵引链38 mm,D级。该犁采用智能控制系统,可自动监测故障的性质和位置。
(4)矿井提升设备
目前,我国约90%的原煤是由井下工人开采的,矿井提升设备是井下开采的咽喉设备,不仅关系到矿井的煤炭产量,还直接影响到人和整个矿井的安全。到2020年,中国的煤炭产量将达到20-32亿吨,预计每年将增加30台左右的大型和特大型矿井提升机。考虑改造,综合估算,十一五期间平均每年需要各类提升机150-180台,其中大型和特大型提升机约占20%,中小型提升机约占80%,提升机年产值将增加5。开发了年产10万吨的超大型矿井提升设备。其规格为6×4和7×4多绳提升机,单机最大牵引功率6000KW,双机最大牵引功率2×4000KW,最大提升速度14×16 m/s,整机使用寿命25年。
采用恒转矩恒减速液压控制系统:采用电脑数字控制自动运行,提升速度和容器位置的监控全部由电力自动检测、反馈和调整。实现提升机的全自动监控运行。
(5)露天开采成套设备
露天开采约占我国煤炭开采总量的10%。与地下开采相比,露天开采具有煤炭资源利用率高、开采成本低、作业场地和人员更安全等优点。因此,发展露天开采比地下开采具有更大的作用和意义。大型露天矿设备的设计、制造和使用技术含量很高,世界各国都在争先恐后地将最先进的技术成果应用于大型露天矿设备。因此,大型露天矿山设备的发展可以带动机械、电力、液压、信息等行业的发展,促进我国民族工业的发展。目前世界露天开采的特点是:高度集中开采,集约化管理;采矿技术多样化;企业管理计算机化与智能矿山:合理利用资源,重建生态环境,保持可持续发展。在我国大型煤炭基地建设总体规划中,神东、晋北、蒙东(东北)、云贵、黄龙(华亭)、陕西等基地已建成大型露天煤矿,仅霍林河、伊敏河、胜利、平朔哈乌素2000万t采选工程市场对矿用挖掘机的需求就可达30-50亿。哈尔乌、伍家塔、马家塔等采选项目需要1.5-2亿元大型铁锹。如仅蒙东就需要建设7个5000万吨半连续开采技术装备的煤炭基地,建设123号、白音华、伊敏河、宝日希勒1号、2号等一批吨位超过1000吨的大型露天煤矿,加上神府、哈尔乌素和原有的5个露天煤矿。移动式和半移动式破碎站需求在40-60台之间,要求移动式(半移动式)破碎站生产能力达到2000-4000吨(碎煤)每小时,最高6000吨(碎岩)每小时。根据上述煤矿建设对矿用卡车的需求情况,预计“十一五”期间将有100t级矿用卡车250辆左右。目前需要开发铲斗容量为28m3、45m3的大型机械铲斗,铲斗容量为70m3、90m3、100m3、臂长约100m的大型挖掘机,可降低功耗17%,降低机械零件应力负荷约30%,提高零件使用寿命,使平均无故障时间达到国际先进水平。发展斗轮挖掘机,力争与国外合作制造3600m3大型斗轮挖掘机,达到国际先进水平。开发移动式和半移动式大型破碎站,生产能力4000-6000-8000t/h,破碎物料强度≤150Mpa,给料粒度1500×1500×1500-2500×。研制了带宽2m的大型带式输送机,功率3×1400KW,运输能力12000t/h,半固定式单机长8820m,位移式单机长5270m,可在-45℃低温下正常运行。力争与国外合作开发载重170-360t的大型电动轮自卸车,达到国际同类产品的先进水平。
(6)煤炭洗选加工设备洁净煤洗选加工技术是资源综合利用的基础,是提高煤炭热效率的有效途径,也是保证国民经济可持续发展和环境保护的需要。在政策支持、科技进步、市场拉动、投资增加和环保要求的推动下,煤炭洗选加工业呈现出快速发展、整体推进、扩能提质、增效减污的可喜局面,原煤洗选比重不断提高。截至2004年底,年洗选能力3万吨及以上的选煤厂有2000多家,设计能力超过7.5亿吨,原煤洗选能力约5亿吨。2005年,我国原煤的洗选能力将突然超过8亿吨,洗选能力将达到6亿吨,洗选比将达到40%。根据煤炭工业规划,到2010年,原煤洗选率达到50%,原煤洗选能力提高到1100万吨,炼焦煤全部洗选,动力煤洗选率达到40%以上。按此计算,每年将有8000-100万吨原煤加入洗选。按400万吨洗煤厂计算,每年将新增25座大型洗煤厂,对现有洗煤厂进行技术改造,每年需要约250套洗煤设备。洗煤设备的发展潜力很大。为满足煤炭洗选加工的要求,应研制单台处理能力为1000-2000m3/h的新型浮选机,其主要参数可实现自动控制。研制了一种高可靠性、筛面≥28m3的大型直线振动筛。开发了给料粒度25-400mm、处理能力300-400 t/h的高效水力动筛清选机,开发了筛篮直径≥ 1.4m、处理能力≥300T/h的大型卧式振动离心脱水机、400m2高效精煤压滤机、处理能力≥35T/h的沉降离心脱水机等高效脱水设备。开发解决300-400万吨/年规模的大型选煤厂集中控制和智能管理技术与设备,实现选煤全过程主要工艺参数的在线检测,如煤的灰分、水分、发热量、悬浮密度、给料浓度、流量、旋流器入口压力、跳汰机床层厚度、松散度、浮选用量、耙式浓缩机溢流水浊度、带式输送机煤流量等。
此外,随着洁净煤技术在煤炭行业的大力发展和普及,煤的炼焦、液化、气化等二次转化设备也将快速发展。发展大型焦化设备和大型煤液化容器及大型煤气化炉势在必行。
因此,矿山机械企业应抓住当前我国产业结构调整和企业深化改革的机遇,在国家政策的引导下,加快矿山机械企业重组、联合、兼并、破产、改组和股份制改造的步伐,组建以矿山机械制造企业为主体,煤炭生产企业为股东,科研院所为参与者的大型矿山工程装备集团, 如中国煤矿工程机械装备集团、太原重型机械集团煤机有限公司,从而形成具有制造开发能力和工程成套能力的大型矿山工程装备集团。 将企业建设成为具有市场竞争力和抗风险能力的现代矿业工程企业集团,努力为煤矿提供成套设备,降低用户风险,为中国煤炭工业发展做出积极贡献。