让煤更“绿”

——山西焦煤集团绿色开采助推能源革命侧记

来源:中国矿业报 作者:吕灵芝 发布时间:2020-03-16

矸石从哪里来回哪里去,矿井污水100%净化处理复用,瓦斯束手就擒发电取暖……经过一代代山西焦煤人与煤矿水、火、瓦斯等自然灾害斗智斗勇,现在的焦煤矿区变景区,矿山染新绿,彰显着山西焦煤集团“掘出金山,保留青山”的国企责任担当。

山西焦煤集团是全国最大的焦煤生产加工企业和市场供应商,是世界500强企业,始终将绿色能源供给作为主攻方向。2019年,山西焦煤在深化供给侧改革、大力实施“一优三减”的情况下,12月17日,实现了高质量发展态势下年产原煤亿吨突破,当年利润总额、净利润、上缴税费等继续位居省属企业第一。

为了让煤炭更“绿”,山西焦煤集团在开采源头做足功课,倾力打造绿色能源供应商。

无煤柱开采:保护优质稀缺资源

“煤柱就像田里的地格棱棱,在传统的开采模式下无法开采,只能眼巴巴地看着埋在井下。”据华晋焦煤沙曲矿相关人员介绍,当初他们采用充填留巷替代尾巷是为了实现Y型通风、解决上隅角瓦斯超限问题,却通过对留巷的矿压承受等技术参数分析和考量,发现如果再对留巷进一步完善和加固,便可实现无煤柱开采。他们认为,一条常规充填留巷的使用,不仅可减少掘进巷道工程量的60%,还可节约工程费用,特别是能将传统开采工艺下丢弃的煤柱采出来,使回采工作面回收率可提高10%左右,有效地保护了优质稀缺资源。

沙曲矿对煤炭开采的一次次大胆尝试,便形成了如今在沙曲一矿、沙曲二矿应用的“柔模袋式沿空留巷”开采工艺。目前,山西焦煤集团所属的西铭矿、屯兰矿也因地制宜采用膏体充填沿空留巷、高水速凝充填沿空留巷开采方式,效果良好。

“通过成功应用切顶卸压自成巷无煤柱开采技术,北七盘区62711工作面多回采煤炭11万吨,增效3000余万元。”西山煤电杜儿坪矿生产科科长白杰说,目前正在相邻工作面继续应用此项新技术,该盘区同类工作面还能布置20余个,可多回采原煤180万吨。

在山西焦煤集团,目前与杜儿坪矿同样应用切顶卸压自成巷无煤柱开采技术(110工法)的煤矿,还有官地矿等6座煤矿,均显现出良好的安全效益和绿色经济效益。

经过近10年的执着探索,山西焦煤集团采用以上三种不同的留巷开采工艺,共留巷35条,长40743.9米,复用巷道33926米,在30个工作面复用,多回收煤炭资源453.872万吨,增加经济效益321413.3万元。通过采取这些有效措施,不仅缓解了煤矿衔接紧张,还提高了资源回收率,延长了煤矿服务年限,降低了煤矿万吨掘进率,减小了井下巷道压力等,成为煤矿安全绿色开采的主要途径。

矸石充填开采:让矸石从哪里来回到哪里去

煤炭产业向“生态环保型”转变分三个层次:尽量减少对生态环境的影响、不影响生态环境、主动改善生态环境。随着2020年1月下旬西山煤电东曲矿矸石充填项目的全系统成功运行,标志着该矿将实现矸石从哪里来再回哪里去、产煤不见矸,矿区生态环境由被动治理向主动防治转变。

如何在发展经济的同时保住绿水青山,是山西焦煤集团一直探索的课题。早在2014年,山西焦煤集团就在汾西矿业高阳矿尝试启动“采空区矸石-粉煤灰充填开采”项目、在霍州煤电曹村矿启动“采空区黄土充填开采”项目等,效果良好,均有效控制了煤炭开采地面沉陷、顶板事故率等。经过反复探索、科学分析,山西焦煤集团决策层充分认识到充填开采的重要作用和必要性,并通过反复实践印证了充填开采的可行性,于2018年在东曲矿尝试启动矸石充填开采工程。

但不同声音随之而来,“投资大,看不到经济效益,弄这项目干啥?”“矸石一直是上山的,让它回井下去没那么容易吧?”相关负责人苦口婆心,“金山银山不如绿水青山”,此项目有着不可估量的社会效益、环保效益、安全效益等,是功在当代、利在千秋的民生工程。其显著效益是可规避煤炭开采对自然环境的破坏,实现对村庄、建筑、河流等“三下一上”煤柱的开采,延长矿井服务年限,解决固体废弃物排放问题,是一场煤炭开采技术、开采工艺的深刻变革。在做通一些人的思想工作后,当年5月,山西焦煤开始制订可行性方案等;8月,设计充填能力150万吨/年的项目初步设计编制完成,其运行流程是将选煤厂洗选之后的矸石通过管状皮带运至井口返矸仓,通过排矸通道输入井下采空区。

锁定目标,抓紧推进。2018年底,首采面主体工程全部完成。紧接着,地面设施落成、排矸通道贯通……如今,该矿井28802工作面已完成采空区矸石试验性充填。

煤与瓦斯共采:一场颠覆性的绿色变革

煤矿瓦斯猛如虎,时刻威胁着矿工的生命安全。

山西焦煤集团所属的矿井多为高瓦斯突出矿井,制约着企业的安全发展。为此,该集团通过开展瓦斯治理与利用专题研讨、邀请专家会诊,向瓦斯宣战。经不懈探索,该集团固化形成了“井上+井下”“地面抽采+保护层开采+大面积区域抽采+底抽巷穿层抽采+走向长钻孔抽采”“本煤层抽采+上下邻近层抽采+采空区抽采”、具有焦煤特色的全方位立体化“三区联动”瓦斯治理模式,有效地扼制了瓦斯事故的发生;自主研发的“近距离突出煤层群稀缺资源安全开发与利用”项目,2016年获中国工业大奖;联合国中国国际卓越煤矿瓦斯治理中心依托山西焦煤设立,将瓦斯治理利用“焦煤模式”与全球共享;2017年成立山西焦煤碳资产管理公司,指导碳资产技术开发、运营、交易,提供相关技术咨询等,加强碳资产管理,助力生态保护。

坚持煤与瓦斯共采、抽用互促。早在本世纪初,山西焦煤就与英国辛迪克公司合作建设瓦斯发电厂,先后有4个瓦斯发电厂在联合国注册成为清洁发展机制(CDM)项目。截至2019年底,山西焦煤共建成瓦斯发电厂14座,装机容量135.58MW。2019年,山西焦煤利用瓦斯2.28亿立方米,发电6.26亿度,碳减排效果显著。

据华晋焦煤瓦斯发电厂厂长郭晋忠介绍,目前他们厂34台瓦斯发电机组可将沙曲一矿、二矿井下抽采的瓦斯全部被利用,发电余热用于供暖,取消了燃煤供暖锅炉,基本实现了瓦斯无排空、无污染,经济效益和社会效益显著。

智能化开采:让人少则安无人则安成为现实

山西焦煤集团聚焦主业、做强主业,坚持走“装备优、用人少、效率高、效益好、安全有保障”路子,经过长期不懈探索,智能化开采技术日趋成熟。随着2019年5月山西焦煤集团首个智能化采煤工作面——正利煤业14-1-104综采自动化工作面的开采结束,2019年底,又建成屯兰、沙曲一矿等6个智能化采煤工作面,在日前抗击疫情控制人员聚集作业严保安全的形势下,显现出突出优势和效益。

“得益于新建成的智能化工作面,我们在半数职工出勤的情况下,每天原煤产量与平时产量相当,可有效保障湖北企业煤炭供应。”马兰矿职工卢闫满在接受新华社记者采访时说,18509自动化工作面有76个摄像头、9个云摄像头,每个支架上都安装了红外线传感器,井下还实现4G通话,大大延伸了矿工的视觉、听觉,现在七八个人就可以干过去十几个人的活,而且劳动强度大大降低。

卢闫满说,过去采煤机每割一刀煤,需要司机现场操作,工作面142根支架要一根一根移动,23台控制设备要在轨道上拉着走。如今,在距离工作面1公里外的集控中心,矿工就可以远程操控,工作面只剩下巡检工,避开了煤尘、顶板等危险因素。

井下集控中心操作工童守军脖子上雪白的毛巾格外引人注目,他说,这里存放着大量电气设备,相当于智能工作面的大脑,必须保证室内清洁。我的毛巾越白,说明我越尽责。

说起智能化开采带来的安全效益和经济效益,一线矿工们滔滔不绝。

如今,山西焦煤集团正强力推进“一优三减”,截至2019年底,35座矿井实现“一井一面”,10座矿井实现“一井两面”;加快推进矿井智能化、标杆化建设,已建成4座标杆矿井,煤炭先进产能占比77.01,两座智慧矿山正加快建设,8座矿山列入国家级绿色矿山名单,预计2020年底还将建成15个智能化工作面。

与此同时,该集团还通过保水开采、薄煤层开采、延伸煤炭产业链等方法,让煤更清洁;通过水污染防治、大气污染治理、矿山植绿靓化、发展新能源等途径,让矿山更绿。

“焦煤集团算清了绿色开采政治账、经济账、环保账、技术账,项目推进快、落地早,走在绿色开采前列,本次介绍的不仅仅是经验,更给大家上了一堂绿色开采课。”在“全省煤矿绿色开采北部片区推进会”上,山西省能源局对山西焦煤实施绿色开采收到的成效给予高度认可。□