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科技创新助推煤炭资源清洁高效利用

发布时间:2020-05-28 来源:中国矿业报 作者:

何满潮,一位来自科技界别、能源矿业领域的全国政协委员。同时,他还是中国科学院院士、中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室主任。今年的全国两会,他关注哪些问题?对矿业行业发展有哪些建议?

关注科技创新和能源安全

“在政府工作报告当中有很大的一段来阐述科技支撑问题和科技创新问题。”谈到今年的政府工作报告,作为一名能源领域、与矿业相关的科技工作者,何满潮印象最深的就是报告对科技的重视。他表示,报告对科技的重视表现在以下方面:一是承诺在目前的经济形势比较复杂的情况下,稳定支持科学技术研究,稳定支持基础研究和应用基础研究,持续给科技创新鼓劲。二是明确提到加快建设国家实验室,重组国家重点实验室体系,表现了科技体制机制将加速改革,对我国科技创新体系的建立非常有好处。“总理的工作千头万绪,能够专门来讲科技创新,实实在在地支持,进行体制机制改革,这确实展现对科技工作的重视。”何满潮激动地说。

作为一位与能源相关的矿业工作者,何满潮非常重视能源利用问题。在他看来,政府工作报告非常重视能源,专门有一段话论述能源,讲了三个问题:首先讲的是煤炭的清洁高效利用,其次讲到可再生能源,第三才讲到石油和天然气。

何满潮认为,清洁高效这四个字的内涵是很深的,不仅包含了清洁高效利用,而且包含了清洁高效生产。煤炭作为支柱能源,必须要清洁高效生产利用。“以往的政府工作报告讲能源几乎没有首先讲煤炭,这次首先讲煤炭,说明党中央在极其复杂的条件下,非常清醒地意识到煤炭是我们国家的支柱能源,今后10年、20年,甚至相当长的一段时间内,这个结构是不会改变的,一定要把煤炭抓好。所以,煤炭清洁高效生产和利用,显然是今后一段时间内,也许是今后的中长期科技规划、经济规划的一个重头戏。”何满潮对煤炭行业发展充满信心,“我们要从字里行间体会到总理报告在强调什么,支持什么,希望大家做好什么。作为矿业工作者尤其是煤炭工作者,一定要做好煤炭这篇文章,不辜负党和政府的重视和期望。”

用原创科技让煤炭行业质变

“这几年煤炭战线上的科技工作者做了大量工作,煤炭行业取得了长足进展。但是煤炭行业确实存在着问题,需要在今后一段时间之内加以克服,也是今后中长期科技规划当中应该首当其冲要解决的问题。”何满潮举例说,煤炭作为我国支柱能源,但是采煤工艺和方法是非常落后的。

何满潮通过调研我国煤炭资源开采方法发现,我国采煤工艺先后经历了121工法、111工法、无煤柱自成巷110工法和无煤柱自成巷N00工法4个发展阶段。其中,1706年起源于英国的121开采体系,即开采1个工作面配套2条巷道,留设1个煤柱。“现有长壁开采121技术体系是一种‘基因带缺陷’的开采方法。”何满潮解释道,采用此工艺,因需留设煤柱,导致资源浪费严重,矿井采出率不足50%,开采垮落、沉降波及地表,造成地表生态环境损伤。此外,因其开采工艺是先掘进巷道,再进行工作面开采,开采过程中所产生的矿山压力又损毁巷道。而冲击地压就是在掘采工程的过程力学相互作用、打破原有平衡中发生的,使得在此地点进行采掘作业的井下人员处于危险环境之中。

在以上调研的基础上,为有效挽救生命、抢救资源,尽快促进我国煤炭行业利用原创先进技术进行转型升级,何满潮提出千米矿井冲击地压源头防治的建议:一是用新材料和新技术改进121采煤体系,科学核定冲击地压矿井生产能力,严控开采速度,强化责任落实和加强监督管理,从而降低安全风险。二是改造121采煤体系为110采煤体系,利用切顶卸压和碎胀充填技术,取消区段煤柱,多回收煤炭资源的同时,减小应力集中,从而大幅度降低安全风险。三是建立全新的N00采煤体系,取消巷道掘进,大力研究N00采煤装备的智能化以及全矿井的无人化开采,从根本上建设本质安全型矿井。

“现在有一个非常好的现象就是,2019年,煤炭行业对110工法有了一个革命性的认识,变‘要他干’为‘他要干’了。全国大概有几十个矿区,四五百个工作面都开始采用这一工艺。”何满潮坦言,近年来,他一直在积极推广110工法,从2009年开始至今11年,期间经历了不少挫折。

“认识转变过来以后,后面的事就好办了。N00工法比110工法更进一步。认识110工法那个坎过去了,认识N00工法就容易多了,因为积极性提高了。我觉得再往后发展,以煤炭为代表的矿业,今后15年煤炭一定会有一个飞跃式的发展。”隔着电脑屏幕,记者能感受到已过花甲之年的何满潮,对煤炭行业大发展的信心是何等的笃定。

未来哪种能源有望成为支柱能源

煤炭是我国支柱能源,但不可再生,未来谁最有望替代煤炭支柱能源地位呢?何满潮给出的答案是地下中子能。

关于未来能源有很多种说法,太阳能、风能、水能、核能……但是目前这些能源加起来只占到我国社会能源使用总量的百分之二十左右,显然不能替代煤炭。油气对外依存度太高,作为支柱能源的话很不安全。

作为一种全新的清洁能源,地下中子能通过中子将乏燃料、贫铀或天然铀燃料安全地循环利用。地下中子能电站就是利用地下空间提供场所,采用高能中子轰击燃料,并以热电联供的形式提供能量供给的新型电站。地下中子能电站具有燃料储量充足、燃料高效利用、电价成本低(每度电价不到1角)、安全性高等优势。

“中子能对资源利用效率是原子能的30倍,中子能对铀的利用率可达90%,按目前核电占能源消费比重推算,完全可以替代煤炭了。”何满潮建议,“地下中子能电站的地下空间可以选择在废弃煤矿。这样,核废料和废弃煤矿加在一起就是地下中子能,将解决我国未来能源保障问题。但是正像110工法要通过10年、20年才能够被人们所认识一样,这个进程是十分艰难的,但是目前已有进展。”


责任编辑:牛君丽
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