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国内首个:突破百万吨! “资源枯竭型”矿井如何走好 绿色低碳可持续发展之路

2020年,探索绿色可持续发展方向。

2021年,“覆岩离层区注浆充填”项目试采成功。

2022年,建设球磨制浆系统,实现“矸石零排放”。

2023年,开展连采连充项目试验。

2024年,晋能控股装备制造集团公司范围内首个连采连充试点CT301工作面回采完毕。

3~5年,剑指国内首个年产120万吨级覆岩离层注浆+全势能连采连充的绿色开采矿井!

这里是晋能控股装备制造集团“绿色开采策源地”的赵庄二号井,今年以来,该矿通过绿色开采方式产出的原煤已突破100万吨,成为国内首个通过绿色开采技术释放“三下”压覆资源年产突破百万吨的矿井!

自2005年开工建设以来,随着时间的推移,矿井煤炭可采储量逐年锐减,已成为制约发展的“拦路虎”。截止2023年底,矿井剩余2个正规回采工作面,仅可满足一年的产量。

怎么办?转型发展迫在眉睫。

“‘三下’(即建筑物下、水下、铁路下)压煤可采量大、煤质好,认真算好投入产出经济账,在保证安全和现有生产规模的基础上,以科技创新为引领,解放‘三下’压煤,提高煤炭资源回收率、实现创收增效!”赵庄二号井领导班子掷地有声地提出。

这,可以说是一个“逆天改命”的机会,一场来自地层深处的变革就此展开。

然而,这对于矿井来说这是一项新技术,周边甚至集团公司范围内,没有任何成型的经验可借鉴。为此,矿井主要领导带队,远赴内蒙古乌海实地考察学习矿井充填开采工艺,让考察组看到了这项工艺投入少、成本低、技术成熟、经济效益显著的优势,更增强了推进矿井充填开采的信心。

借助精细的探查技术,剩余储量在技术人员的脑中愈加清晰地奔腾起来。对“三下”压覆的资源“认识再认识”,对通宵设计的方案“否定再否定”,历经一次次思想上的“突围”,论的是“持久战”,要的是可持续发展。

在赵庄二号井西风井门口的空地上,该矿总工程师王全明指着不远处的一片白色建筑说:“那里是建材厂、供水站,这边的村庄、铁路下面压覆煤量有4711.9万吨。”随即,指着脚下:“根据矿井发展规划,就在这里,以西风井为中心,建成我们的注浆站,以点带面,辐射井田内可以实施覆岩离层注浆的区域,把这些原来不能采的煤,统统开采出来!”

千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。

2020年8月,赵庄二号井成功按下了充填开采系统启动运行的按钮,长期难以释放的压覆资源,终于有了“出头之日”。

成功试验覆岩离层注浆充填开采项目后,赵庄二号井推进“绿色发展”的脚步并未止步于此,如何才能最大限度地提高矿井资源回收率,实现“颗粒归仓”?

为此,赵庄二号井秉持“创新是核心、产业是基础、绿色是本底”的理念,紧紧围绕晋能控股集团“积极打造煤炭绿色开采技术策源地”的要求,加大创新力度,根据“因地制宜、一面一策、实事求是”原则,创新采用全势能连采连充技术,对不规则或小块段煤柱、三角煤进行试验性开采。

初冬早上,天还没有完全放亮,负责注浆钻孔的队伍就浩浩荡荡开赴施工点。钻塔上灯光闪动,第一声钻机隆隆,唤醒了沉睡的大地。注浆站内,几名工作人员正通过自动化操作平台,远程监控着各个设备的运行情况,此时的屏幕上,破碎机、球磨机、注浆泵平稳运转,煤矸石经过球磨制成充填材料,随着注浆管道送入到井下工作面。在连采连充工作面,矸石和浆料分别通过矸石输送孔和输浆孔至地面运送至井下,在连采连充填巷上口自主混合,利用煤层倾角自流充填,自下而上接实顶板,实现充填作业。

2024年11月3日,晋能控股装备制造集团首个连采连充试点工作面CT301回采完毕,实现了关键性技术突破,延长矿井服务年限超10年,为矿井筑造稳产增效“压舱石”。

“此项技术的成功运用,实现了精钻细采、采矿无痕,能解放更多的煤炭资源,为周边乃至集团公司矿井向‘三下’要资源提供了可以借鉴的‘范本’。”该矿生产调度部部长李伟介绍。

据了解,2307、2309工作面试采成功后,矿井在2305、2325、2330(一阶段)、2316工作面进行了推广应用,截至目前,采用覆岩离层注浆开采工艺共计回收煤炭资源300余万吨,累计注浆量达94.1万吨,煤矸石消耗量10多万吨。目前已完成的CT301连采连充工作面,回采原煤10.9万吨,充填矸石6.8万吨,CT302连采连充工作面,11月月进尺水平有望突破750m,月产量达到2.5万吨。

“经过定期对地面进行沉降观测,充填开采取得了显著的减沉效果,建筑物保护等级达到了一级保护标准,经济效益、社会效益巨大。”注浆项目部主任工程师谢华威自豪地说道。“我们的覆岩离层注浆技术在安全和绿色开采方面的应用,还入选了中国煤炭工业协会2024年煤炭行业标杆案例!”

从无煤可采,到覆岩离层区注浆充填,到实现矸石返井,再到连采连充工艺,历经几次发展,“资源枯竭型矿井”,被盘活了!

自此,赵庄二号井走出了一条可复制、可推广的绿色低碳可持续发展之路,树立起“资源枯竭型矿井”转型探索的行业标杆!集团公司及周边兄弟矿井,纷纷赶来“取经”。

(范君宇 吴伟伟)

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