高河能源：利用技术创新 打造百万吨“三零”充填开采

3个月多地对标学习、20余次专家论证、近百次细节探讨、3000多份论证材料，2017年9月，充填开采方案初步设计出炉；2018年3月项目开始施工建设；2019年被确定为我省10个绿色开采试点项目之一；2020年进入联合试运转以来，充填效率大大提升，并将最终实现充填采煤量100万吨/年……

作为山西省唯一进行“煤矸石返井试点和充填开采试点”煤矿，高河能源公司先行先试，建成百万吨级膏体充填开采项目。这是集团积极践行省委提出的“三高一型”目标、坚持“创新为上”、聚焦“六新”突破、深入实施创新驱动的生动实践。

抓创新 绿色项目落地生根

高河能源井田内村庄密集，太焦铁路和铁路专用线横穿，“三下”压煤总量多达3亿多吨，占地质储量的60%左右，怎样把这些资源最大限度释放出来呢？

采用传统的垮落法开采每年会外排大量的矸石，造成矸石占地污染，增加环保压力和原煤成本，怎么解决？

“这些问题，不能到十分棘手的时候才去想解决办法，我们应该未雨绸缪，先行先试，做一些新技术储备。”高河能源生产副总张永平说。何谓膏体充填开采？就是把采矿产生的废弃物，如煤矸石等，加上粉煤灰、劣质土、城市固体垃圾等，在地面加工成类似牙膏状高浓度浆体，并利用大型充填泵通过管道输送到井下采空区的新型采矿法。膏体充填开采也被称为“置换开采”，把废弃物制成膏体“完璧归赵”到采空区，同时置换出原来采不出来的矿产资源。

高河能源膏体充填开采项目早在2014年就有了意向。“面对一个全新的技术，成不成熟？投入与收益怎样？适不适合高河能源的实际？这些问题都是必须考虑的，所以经过多番论证，直到2017年才正式启动。”张永平说。

高河能源膏体充填开采项目由地面充填系统、管道输送系统和井下充填工作面三部分构成，平均煤厚6.7米，充填采煤量100万吨/年以上。目前，充填工艺还在不断改进、生产工序还在不断优化、岗位人员还在不断熟练，届时充填效率还将有更大的提升，最终实现充填采煤量100万吨/年。

日前，中煤协对“采空区高效充填”“矸石基固废返井”两个项目进行了科技成果鉴定。专家组一致认为：经济和社会效益显著，项目成果整体达到国际领先水平。

咬紧牙 克服巨大技术挑战

高河能源膏体充填开采项目一路走来，可谓是历经风雨、砥砺前行。该项目设计产能是目前国内最大的，这跨越式的创新，带来巨大的技术挑战。

“第一次充填的时候，我们遭遇了失败，充填物三分之一都漏完了，这时候我们意识到，这个技术远没有想的那么简单，于是我们沉下心来，紧盯各项数据变化，不断改进工艺，加强精细化管理，经过了十多天的加班加点、不眠不休，才充填成功。”综采预备队副队长孟海燕对记者说。

 但是，成功充填几次后，突然发生了局部堵管。一次、两次，到底为什么？摸着石头过河的技术人员发了愁。

“第一次管路堵了以后，我们进行了疏通，将原本一次就可以的充填分成了五次进行，小心翼翼生怕再次出问题。让人心灰意冷的是管路又堵了第二次。”张永平说，“开始我们以为堵管是偶然事件，主要精力放在地面和井下两头，却唯独没想到管道会出问题。”

到底行不行？能不能干？堵管问题一再出现引发了一片质疑声。

“关键时刻，要一鼓作气，坚持到底，要想办法、动脑筋、善作为。”高河能源总裁韩玉明在现场办公时的讲话温暖人心、鼓舞士气，坚定了大家战胜困难的信心与决心。

高河能源项目充填条件与别的地方不同，埋深大、管径粗、充填能力大，这种条件下很难控制充填稳定性，导致堵管事故多次发生。技术人员通过现场实践，分析了几十万个数据，经过艰苦的5个月，才摸索出了解决问题的关键技术。

 技术难题刚刚解决，提效率随即就被提上了议事日程。为了提升充填效率，高河能源建立了以“割煤—隔离—充填”为主线，将联网、修巷、检修等工序穿插到主线作业全过程的高效作业模式。

谋未来 “三零”实现绿色发展

解决充填材料要“细”，输送功率要“大”，管路输送要“畅”，现场支护要“硬”，凝固速度要“稳”，在解决五个最为棘手技术难题的过程中，高河能源探索出了六方面的核心技术，形成了“三精两高一智能”的充填模式。例如，攻关研发高细破碎机，使矸石加工破碎“精细化”，破碎后的矸石粒度小于15毫米。

布置管路监测系统，预防事故“精准化”。通过管路监测系统，在线监测并分析各段管路压力，精准判断堵管位置，自动控制泄浆阀开启。

研制隔离充填液压支架，推进隔离凝固“高效化”。井下充填工作面采用高效隔离充填液压支架，添加速凝剂，取消了传统的隔离班和凝固班，实现了“采煤—充填”高效推进。

应用膏体充填智能控制系统，实现充填采煤“智能化”。智能控制系统对地面各车间、管路及充填工作面全程监测和控制，实现了“有人巡视，无人操作”。

实现“三零”，迎来“脱胎换骨”。高河能源年产矸石130万吨—165万吨，充填开采将废弃矸石资源化利用，按照100万吨/年充填采煤量，可消耗矸石约110万吨，后续还可以继续提升，很快就能实现 “矸石零排放”；在采空区形成充填体支护上覆岩层，有效保护了岩层“关键层”，实现了“地面零沉降”；将岩层破坏限制在可控范围之内，对含水层和地表水形成有效保护，确保了 “水体零破坏”。

据了解，未来在技术层面还可以解决不搬迁村庄采煤的难题，延长矿井服务年限，达产达效后，资源回收率将提升38.6%。高河能源将继续把创新作为重中之重，瞄准制约高质量转型发展的关键技术，不断提高生产效率和经济效益。

（文/图 韩健 连雅男）

责任编辑：李世臣