作為一種綠色開采方式，充填開采如何從示范“盆景”變?yōu)槿颉帮L(fēng)景”？日前召開的2025全國(guó)煤礦充填開采大會(huì)上，來自煤炭生產(chǎn)企業(yè)、科研院校和裝備制造企業(yè)的代表展開熱烈探討，凝聚共識(shí)、共獻(xiàn)良策。
“在‘十四五’規(guī)劃收官與‘十五五’謀篇的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，全行業(yè)要以更高站位拓展充填開采‘廣度’，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)搶占綠色開采‘智’高點(diǎn)，加強(qiáng)政策協(xié)同，打造綠色礦山‘生態(tài)圈’，推動(dòng)煤炭工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型。”中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)劉峰表示。
煤炭企業(yè)積極探索充填開采
歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)發(fā)展，我國(guó)煤礦充填開采技術(shù)已實(shí)現(xiàn)從干式充填到膠結(jié)充填、從低濃度充填到高濃度充填、從低效充填到智能化高效充填的跨越。
“中國(guó)現(xiàn)代化充填開采在2024年進(jìn)入以示范充填開采關(guān)鍵技術(shù)支撐立體生態(tài)礦山的階段。”河北工程大學(xué)副教授趙家巍說。
當(dāng)前，充填開采已成為煤礦處置固廢、置換“三下”壓煤、兼顧安全與環(huán)保的有效途徑，越來越多的煤炭企業(yè)開始探索充填開采模式。
近3年來，山東能源集團(tuán)通過充填開采，置換回收“三下”壓煤1700萬噸，處理矸石、粉煤灰等固廢1500萬噸。
面對(duì)6.8億噸“三下”壓煤資源，冀中股份公司在邢臺(tái)礦、梧桐莊礦、東龐礦、大淑村礦的8個(gè)工作面實(shí)施離層注漿減沉工程。截至目前，該公司累計(jì)充填開采優(yōu)質(zhì)煤炭396.2萬噸，新增銷售收入27.7億元。
國(guó)家能源集團(tuán)神東煤炭公司保德煤礦創(chuàng)新采動(dòng)覆巖離層注漿充填技術(shù)，建成年處理能力達(dá)240萬噸的充填系統(tǒng)，已累計(jì)處置矸石157萬噸。
中國(guó)煤炭地質(zhì)總局利用覆巖離層注漿充填開采技術(shù)，成功解放山西夏店煤礦工作面“三下”壓煤37.6萬噸，為矸石規(guī)?；幹门c地表沉陷控制提供了技術(shù)路徑。
針對(duì)千米深井大采高工作面的特殊條件，中國(guó)平煤神馬集團(tuán)創(chuàng)新研發(fā)了多功能掘錨一體機(jī)等新型裝備。
山西三元煤業(yè)公司創(chuàng)新研發(fā)的“動(dòng)態(tài)離層監(jiān)測(cè)—精準(zhǔn)注漿調(diào)控”工藝，通過布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)捕捉離層空間發(fā)育規(guī)律，使注漿效率提升30%。
中國(guó)工程院院士謝和平提出了“負(fù)碳高效充填開采”的構(gòu)想，在充填過程中協(xié)同封存、固化二氧化碳，可實(shí)現(xiàn)礦山低碳、零碳乃至負(fù)碳開采。
趙家巍指出，當(dāng)前，西北地區(qū)面臨巨量煤矸石環(huán)保處置等問題，山西面臨礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、大規(guī)模矸石井下處置等問題，河北、河南、山東、安徽主要面臨建筑物、村莊、公路下以及承壓水上煤炭資源安全開采問題。
劉峰表示，各地礦區(qū)要立足資源稟賦，以新技術(shù)改造老礦井、新設(shè)備替換老設(shè)備、新標(biāo)準(zhǔn)定義安全環(huán)保，推動(dòng)充填開采由點(diǎn)上示范走向面上鋪開。
規(guī)?；茝V面臨多重現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)
大會(huì)指出，煤礦充填開采技術(shù)已在提升資源回收率、控制地表沉降和消納固廢等方面取得顯著成效，雖已具備推廣條件，但應(yīng)用率仍不足20%，區(qū)域發(fā)展不平衡等問題依然突出。
謝和平表示，充填作業(yè)成本高、充填作業(yè)影響煤炭企業(yè)生產(chǎn)效益、充填材料不足是當(dāng)前充填開采存在的三大問題。充填作業(yè)會(huì)直接影響采煤速度與出煤量，而大規(guī)模充填開采所需的矸石量嚴(yán)重不足，尤其是西部礦區(qū)產(chǎn)矸量低，而充填材料需求量約為煤炭采出量的1.3倍。
山東能源集團(tuán)技術(shù)研究總院常務(wù)副院長(zhǎng)范建國(guó)表示，充填開采工藝環(huán)節(jié)繁雜，多系統(tǒng)裝備協(xié)同作業(yè)精度不足，高效化、智能化、無人化裝備仍存在明顯差距。
山東天河科技股份有限公司董事長(zhǎng)兼總工程師田勝利指出，應(yīng)用連采連充技術(shù)，需頻繁拐彎開門作業(yè)，無法連續(xù)出煤成為效率提升的瓶頸。
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教授王家臣表示，厚煤層高強(qiáng)度開采帶來大采出空間、巖層運(yùn)動(dòng)劇烈等難題，亟需開展全覆巖運(yùn)動(dòng)理論與協(xié)同控制技術(shù)研究。
“地面工程建設(shè)設(shè)備多，工藝復(fù)雜、建設(shè)周期長(zhǎng)，耗費(fèi)成本高?！狈督▏?guó)說。
“當(dāng)前，充填開采‘感知—決策—執(zhí)行’閉環(huán)的智能管控平臺(tái)尚未構(gòu)建。”河北工程大學(xué)教授劉建功表示。
在政策層面，大部分省份已落實(shí)充填開采資源稅減免50%的優(yōu)惠政策，但政策紅利在落地過程中仍面臨挑戰(zhàn)。生態(tài)環(huán)境部固體廢物與化學(xué)品管理技術(shù)中心尾礦污染治理研究室主任趙康表示，由于缺乏井下充填的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)與污染控制標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目環(huán)評(píng)審批困難，企業(yè)實(shí)踐受阻，亟須建立井下充填的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與污染控制標(biāo)準(zhǔn)，為技術(shù)推廣提供科學(xué)依據(jù)。
讓充填開采更安全高效智能
“要堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，把實(shí)驗(yàn)室的公式、論文的圖片變成井下的專業(yè)場(chǎng)景、智能裝備和數(shù)字孿生系統(tǒng)?！眲⒎鍙?qiáng)調(diào)。
對(duì)于具體技術(shù)路徑，趙家巍提出攻關(guān)方向，即開展深地受限空間高流密度選充機(jī)器人自主協(xié)同技術(shù)及示范、西北礦區(qū)300萬噸級(jí)非密實(shí)高速原矸充填開采技術(shù)及示范、加強(qiáng)立體生態(tài)礦山建設(shè)中充填開采調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)及示范。
劉峰強(qiáng)調(diào)，未來需通過“企業(yè)出題、高校破題、院所解題”的協(xié)同機(jī)制，聚焦“卡脖子”環(huán)節(jié)，盡快在充填材料低能耗制備、智能控制等方面取得原創(chuàng)性成果。
“未來的充填開采監(jiān)測(cè)需深度融合5G、物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字孿生技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)響應(yīng)到主動(dòng)優(yōu)化的轉(zhuǎn)變?！遍_灤集團(tuán)林西礦業(yè)有限公司副總工程師謝晉說。
山東能源集團(tuán)將開發(fā)基于人工智能的充填開采全鏈條數(shù)智化綜合管控平臺(tái)視為下一步攻關(guān)的方向之一。陜煤地質(zhì)集團(tuán)將推動(dòng)煤矸石除泥除水、含鐵含雜處理等關(guān)鍵技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)矸石分級(jí)分類綜合利用。
劉峰指出，一方面要積極落實(shí)國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)的充填開采資源稅減征、綠色礦山建設(shè)資金獎(jiǎng)勵(lì)、重大技術(shù)裝備首臺(tái)套保險(xiǎn)等政策，讓企業(yè)輕裝上陣；另一方面，政府部門應(yīng)加大對(duì)綠色開采技術(shù)的支持力度，建議各地盡快制定更加優(yōu)惠的政策措施。
“政企學(xué)研應(yīng)同心同向，攜手推動(dòng)充填開采向更大范圍、更深層次、更高質(zhì)量邁進(jìn)。”劉峰表示。
來源：中國(guó)煤炭報(bào)
