“采選充一體化集成技術(shù)（以下簡稱采選充一體化）旨在通過煤炭資源從開采、洗選到充填修復(fù)的全流程優(yōu)化，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益的有機統(tǒng)一。這不僅是一項技術(shù)創(chuàng)新，更是對煤礦生產(chǎn)模式的全面革新。”中國煤炭加工利用協(xié)會理事長馬劍在日前召開的全國煤礦采選充一體化集成技術(shù)現(xiàn)場會上表示。
會上，與會專家圍繞健全煤炭清潔高效利用機制，研討《煤矸石覆巖隔離注漿充填技術(shù)規(guī)范》團體標準，為推動煤矸石、煤泥等固廢資源化、減量化、無害化處置貢獻智慧。
已具備采選充一體化條件
“采選充一體化就是將采煤、選煤、矸石充填三個環(huán)節(jié)統(tǒng)籌規(guī)劃、一體化協(xié)調(diào)，并將各種相關(guān)技術(shù)集成應(yīng)用的新工藝。”中國煤炭工業(yè)協(xié)會副會長、中國煤炭學會理事長劉峰介紹，采選充一體化涉及開采工藝、原煤洗選排矸和固廢處置等專業(yè)、崗位，需要加強精心布局、精準調(diào)度、精細化運轉(zhuǎn)的綜合性能力建設(shè)。
據(jù)統(tǒng)計，截至今年4月底，我國累計建成智能化采煤工作面1922個、智能化掘進工作面2154個。
“隨著大型高效綜合機械化開采裝備的應(yīng)用，大量煤層夾矸和頂板圍巖不可避免地隨著煤炭一同采出，通過皮帶機等運輸?shù)街骶?，隨后進入選煤廠進行洗選排矸?！眲⒎灞硎?，這個過程中會產(chǎn)生很多無效運輸和能源消耗，給后續(xù)洗選排矸造成困難。因此，采煤階段就要優(yōu)化開采工藝以減少矸石產(chǎn)生。
中國工程院院士、中國礦業(yè)大學教授趙躍民表示，選煤能夠有效脫除煤中灰、硫等雜質(zhì)，提質(zhì)增效、節(jié)能減排。入選1億噸煤炭，可排出矸石2000萬噸，減排二氧化碳50萬噸。目前，智能化選煤廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺、底層自動化控制已基本實現(xiàn)，井下跳汰分選、重介淺槽分選、干選等煤炭分選技術(shù)相對成熟。
“我國已建成投運2400多座選煤廠，各種選煤工藝和裝備都十分成熟，跳汰選煤、重介選煤、浮選、干法選煤已十分普及?！眲⒎褰榻B，“選煤廠洗選剔除的煤矸石、煤泥等固廢需要進行無害化處理，但靠選煤廠自身根本無力解決，需要礦井綜合協(xié)調(diào)和支持?！?
據(jù)不完全統(tǒng)計，我國煤矸石累計堆放量超過70億噸，形成矸石山2600余座。
2014年以來，國家發(fā)展改革委等相關(guān)部門先后印發(fā)了《煤矸石綜合利用管理辦法（2014年修訂版）》《關(guān)于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導(dǎo)意見》《節(jié)能降碳中央預(yù)算內(nèi)投資專項管理辦法》等，支持并持續(xù)提高煤矸石、粉煤灰等固廢綜合利用水平。
“在新的環(huán)境政策要求下，煤矸石、煤泥等固廢必須尋找新的處置方式。”劉峰表示，目前就采煤、選煤、矸石充填而言，相關(guān)的技術(shù)和裝備已經(jīng)非常完善，完全具備開展采選充一體化的條件。
矸石充填成效顯著
“我們采用百萬噸級煤矸石新型覆巖離層注漿充填技術(shù)，將集處廢、保水、減沉、防沖、減震于一體的充填綠色開采變?yōu)楝F(xiàn)實。”中國中煤能源集團有限公司首席專家王祥生介紹，中國中煤中天合創(chuàng)公司葫蘆素煤礦2022年應(yīng)用該充填技術(shù)以來，已累計處理煤矸石118萬噸，實現(xiàn)經(jīng)濟效益4000多萬元。
“我們投入1.5億元建設(shè)了處置能力為150萬噸/年的煤矸石新型覆巖離層注漿充填項目。”葫蘆素煤礦黨委書記、副礦長連忠文介紹，該項目可將200毫米以下粒徑的矸石破碎研磨成0.2毫米粒徑的矸石漿液，通過注漿站和注漿鉆孔對井下400米的離層空間進行充填。
據(jù)了解，百萬噸級煤矸石新型覆巖離層注漿充填技術(shù)是由中煤天津設(shè)計工程有限責任公司聯(lián)合中天合創(chuàng)公司、中國礦業(yè)大學在2020年5月首次提出的。2023年6月，中煤天津設(shè)計工程有限責任公司圍繞矸石充填，成立中煤離層注漿技術(shù)公司。
“目前，國內(nèi)百萬噸級煤矸石新型覆巖離層注漿充填項目已建成投運4個，總處理能力達到570萬噸/年?！敝忻弘x層注漿技術(shù)公司總經(jīng)理馬新青說。
陜煤集團小保當?shù)V業(yè)有限公司副總經(jīng)理、總工程師梁旭表示，通過應(yīng)用煤礦采空區(qū)煤矸石漿體規(guī)模化充填關(guān)鍵技術(shù)，他們建設(shè)了一套由矸石破碎篩分、成品矸石緩存、成品矸石混合攪拌、泵送運輸、叢式鉆孔充填組成的矸石充填系統(tǒng)。該系統(tǒng)自2023年運行至今，累計充填煤矸石150萬噸，每年減少礦井水處理費用400萬元、煤矸石外運處理費用5000余萬元、環(huán)境保護支出費用1000萬元。
“山東微山崔莊煤礦經(jīng)過多年開采，資源逐漸枯竭。為了更好解放壓覆的煤炭資源，減小地表沉降，今年，該礦在73上01工作面實施覆巖注漿充填項目，節(jié)省了420萬元治理費用，置換出15萬噸產(chǎn)能?！敝忻嚎乒ど鷳B(tài)環(huán)境科技有限公司研究員賈林剛說。
馬劍表示，采選充一體化能夠提升資源利用率，實現(xiàn)精準開采、高效篩分；能夠減小環(huán)境破壞，助力生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)；能夠為推動煤礦綠色發(fā)展、智能化轉(zhuǎn)型提供強大的技術(shù)支撐，進一步保障采礦作業(yè)人員的安全。
充填開采不均衡難題待解
“由于采選充一體化多工種交叉，既可能增加生產(chǎn)組織的復(fù)雜性，又可能影響開采效率，會增加一定的成本負擔。”劉峰表示。
我國14個煤炭大基地有9個位于黃河流域，特別是陜北、鄂爾多斯、寧東、晉北等礦區(qū)靠近黃河。在保證產(chǎn)能的同時做好生態(tài)環(huán)境保護，對煤炭企業(yè)來說是一個考驗。
“鄂爾多斯盆地北部煤炭產(chǎn)業(yè)集中度高，千萬噸級礦井居多，矸石產(chǎn)量大，單井矸石量在百萬噸以上，是區(qū)域內(nèi)排放量最大的工業(yè)固廢，噸矸處置費在50元至90元之間?！敝袊V業(yè)大學教授許家林介紹。
許家林表示，煤礦充填開采存在三個不均衡特點：采煤能力與充填能力不均衡、充填材料供應(yīng)與需求不均衡、充填成本與采礦效益不均衡。
“目前，井下充填開采能力尚不能滿足煤礦安全高效生產(chǎn)需求。煤矸石、粉煤灰一般各占采煤量的15%，即使全部充填也難以解決充填材料的來源問題。”許家林表示，可應(yīng)用覆巖離層注漿充填技術(shù)，依靠地下關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)、充填體及部分煤柱共同控制開采沉陷，從而少用注漿材料。
“很多煤礦的生產(chǎn)成本并沒有考慮生態(tài)環(huán)保的投入，矸石充填也沒有細化的標準措施?！鄙鷳B(tài)環(huán)境部固管中心相關(guān)專家表示，建議明確煤矸石充填利用具體的污染控制要求，在充填區(qū)域選擇、充填方式選擇、固廢處置等方面建立具體的量化標準。
來源：中國煤炭報
