金秋時(shí)節(jié)，晉能控股集團(tuán)長(zhǎng)治公司三元煤業(yè)（以下簡(jiǎn)稱“三元煤業(yè)”）的礦區(qū)宛如被大自然精心雕琢的畫卷。目之所及，植被繁茂蔥郁，樹木交織成蔭，沉甸甸的柚子綴滿枝頭，盡顯豐收之喜；蒲葵與芭蕉相映成趣，勾勒出一派生機(jī)盎然的景象。超60%的綠化率改變了傳統(tǒng)煤礦給人的“黑色印象”，三元煤業(yè)已化身為一座生機(jī)勃發(fā)的“花園式礦山”。
與此同時(shí)，在礦區(qū)地表以下300米處，兩項(xiàng)綠色充填開采技術(shù)已形成突破性成果，產(chǎn)出顯著效益。當(dāng)前，技術(shù)創(chuàng)新的“策源”能力持續(xù)釋放，為企業(yè)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。其創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)與成果的輻射帶動(dòng)作用也在不斷增強(qiáng)，在行業(yè)內(nèi)形成了良好的示范效應(yīng)。
“三下”壓煤與固廢處置
“兩大難”有了“新解法”
三元煤業(yè)總經(jīng)理崔永青介紹，三元煤業(yè)緊鄰長(zhǎng)治市區(qū)，位于城郊接合部，周圍住戶較多，開采條件復(fù)雜。三元煤業(yè)“三下”（建筑物下、鐵路下和水體下）壓煤量占總儲(chǔ)量的60%以上，同時(shí)，煤炭開采洗選過程中產(chǎn)生的煤矸石、粉煤灰等固體廢棄物若處置不當(dāng)，會(huì)給生態(tài)環(huán)境和居民健康帶來不利影響，煤礦固廢處置問題也亟待解決優(yōu)化。
如何讓沉睡的煤炭重?zé)ㄉ鷻C(jī)？如何讓“垃圾”變成資源，將“污染”轉(zhuǎn)為“應(yīng)用”？三元煤業(yè)交出了自己的“破局”答卷。
近年來，三元煤業(yè)引入膏體充填開采、覆巖離層注漿充填開采兩項(xiàng)綠色開采工藝。在最大程度回收煤炭資源的同時(shí)，還將煤矸石與粉煤灰等固廢“吃干榨凈”，開啟了“采礦無痕”的綠色礦山新模式。
膏體充填開采工藝是通過膏體與煤的置換，支撐上覆巖層，控制地表沉降，實(shí)現(xiàn)建筑物下煤炭開采的技術(shù)工藝。三元煤業(yè)總工程師陳全秋介紹，該工藝中的膏體由矸石、水泥、粉煤灰、水四種原材料，按照一定配比制備而成。膏體充填開采工藝具有多重優(yōu)勢(shì)，在充分回收煤柱與邊角煤、提高煤炭回采率的同時(shí)，能夠有效支撐巖層，確保村莊及建（構(gòu)）筑物近乎“零”沉降，且不會(huì)對(duì)地下水資源造成破壞，還能將煤炭開采過程中產(chǎn)生的煤矸石與粉煤灰等固體廢棄物加以利用，實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”。
覆巖離層注漿充填開采工藝是三元煤業(yè)根據(jù)地質(zhì)條件和采掘銜接計(jì)劃，針對(duì)厚煤層、薄基巖、高強(qiáng)度開采等特殊情況，在煤炭開采形成的離層塌陷空間注漿充填，將區(qū)域建（構(gòu)）筑物水平、傾斜變形控制在Ⅰ級(jí)損壞范圍內(nèi)的技術(shù)工藝。陳全秋介紹，覆巖離層注漿充填開采工藝能夠?qū)崿F(xiàn)采充分離，采煤作業(yè)與充填作業(yè)互不干擾，具有采煤效率影響小、綜合成本低、建設(shè)周期短、投資少等優(yōu)勢(shì)。
數(shù)據(jù)顯示，截至目前，兩種綠色開采技術(shù)已累計(jì)釋放壓覆的煤炭資源240萬噸，消納固廢16萬噸。到2027年底，三元煤業(yè)計(jì)劃通過采用兩種開采工藝，將綠色開采產(chǎn)能從目前的140萬噸/年提升到180萬噸/年。
綠色開采“真場(chǎng)景”孕育廣闊前景
隨著兩項(xiàng)工藝在三元煤業(yè)落地見效，晉能控股集團(tuán)已在中能煤業(yè)、小常煤業(yè)等多家煤礦推廣綠色充填開采工藝，逐步形成示范效應(yīng)。數(shù)據(jù)顯示，截至今年7月底，晉能控股集團(tuán)共有6座煤礦實(shí)施充填開采，累計(jì)置換煤炭資源114.1萬噸。
對(duì)于膏體充填開采、覆巖離層注漿充填開采兩項(xiàng)綠色開采工藝的應(yīng)用，晉能控股集團(tuán)黨委書記、董事長(zhǎng)李國(guó)彪在調(diào)研時(shí)評(píng)價(jià)其是“老話題、新方法、真場(chǎng)景、大前途”，在集團(tuán)公司擁有廣泛的應(yīng)用前景，對(duì)延長(zhǎng)礦井壽命、內(nèi)部產(chǎn)業(yè)協(xié)同、保障職工長(zhǎng)遠(yuǎn)利益等方面具有重要意義。
值得一提的是，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在應(yīng)用膏體充填開采時(shí)還發(fā)現(xiàn)，以粉煤灰、礦渣等為原料，通過綠色活化技術(shù)激發(fā)膠凝活性，可以在填充過程中替代水泥，實(shí)現(xiàn)“固廢變資源”的低碳利用。
陳全秋表示，在“雙碳”目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，采用固廢膠凝材料替代水泥將成為必然趨勢(shì)。目前，三元煤礦的這一技術(shù)已具備工業(yè)化應(yīng)用條件，能夠?qū)崿F(xiàn)“膠凝材料生產(chǎn)—充填運(yùn)營(yíng)”一體化的產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)作。
“這兩項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，有助于破解煤礦‘三下’壓煤資源回收問題，延長(zhǎng)了礦井生命周期，同時(shí)適配行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型政策，提升了環(huán)保成效，推動(dòng)傳統(tǒng)粗放型開采向‘采煤不沉降、固廢再利用’的綠色發(fā)展新范式躍升，成為三元煤業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色開采發(fā)展的核心引擎。”三元煤業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。
“技術(shù)孵化”“標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航”
筑基行業(yè)綠色未來
山西省人民政府辦公廳2022年5月印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)全省煤炭綠色開采的意見》，提出到2030年，綠色開采技術(shù)逐步推廣應(yīng)用，煤礦因地制宜開展充填開采、保水開采，資源回收率進(jìn)一步提高，煤矸石綜合利用或無害化處理能力進(jìn)一步提升。
三元煤業(yè)以注漿技術(shù)和充填技術(shù)創(chuàng)新為著力點(diǎn)，開啟了打造煤炭綠色開采“策源地”的征程。其中，大采高膏體充填工藝在2024年中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)全國(guó)總工程師論壇上得到推介。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)斬獲6項(xiàng)專利，發(fā)表8篇論文，科研分支課題榮膺2024年度綠色礦山產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
隨著技術(shù)不斷積淀，三元煤業(yè)不僅成功孵化了二十余項(xiàng)“五小”成果并推動(dòng)其落地生金，更積極參與《硅鋁質(zhì)固廢膠凝材料》《煤礦連采連充膏體充填技術(shù)規(guī)范》等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，更加規(guī)范、高效地推動(dòng)礦山綠色開采。
結(jié)合內(nèi)外部環(huán)境來看，長(zhǎng)期以來，煤炭仍將是我國(guó)能源安全穩(wěn)定供應(yīng)的“壓艙石”。在這一背景下，科學(xué)、安全、有效解決“三下”壓覆資源不僅是晉能控股集團(tuán)的當(dāng)務(wù)之急，也是不少礦山企業(yè)、地方政府面臨的共性問題。
陳全秋表示，以三元煤業(yè)為標(biāo)桿，晉能控股集團(tuán)為全國(guó)特厚煤層綠色開采提供了“晉控模式”。未來，通過推廣這些煤炭綠色開采工藝，有助于推動(dòng)我國(guó)煤炭開采從“資源粗放型”向“技術(shù)密集型”升級(jí)，推動(dòng)固廢矸石從“生態(tài)包袱”向“資源富礦”躍升，促進(jìn)礦業(yè)產(chǎn)值與生態(tài)效益的協(xié)同增長(zhǎng)。
來源：新華財(cái)經(jīng)
