綠色開采引領行業發展潮流

——冀中股份邢東礦充填技術發展紀實

“這樣可以有效防止采煤區地面下沉，是科學處置矸石的好方法。你們要繼續做好矸石固廢處置利用等方面的探索。”1月27日，國務委員王勇、省委書記王東峰到冀中能源集團調研指導工作時，對企業的充填開采技術再次給予了充分肯定。

自2001年投產以來，冀中股份邢東礦就牢固樹立綠色發展理念，先后成功實施了巷道矸石充填、超高水充填、工作面矸石充填、智能化工作面矸石充填等多種充填開采技術，多項技術成果達到了國際領先水平，開創了煤礦綠色開采技術的先河，建成了全國第一個沒有矸石山的礦井帶動了煤炭行業生產技術革命性變革。早在2015年10月，國務委員王勇到邢東礦視察時就對邢東礦綠色開采技術給予充分肯定。

兩次肯定，在邢東礦引起了強烈反響，使全礦干部職工倍感溫暖、倍受鼓舞、倍加振奮。

巷道矸石充填開采技術國內首創

有煤就會有煤矸石，有煤矸石就會有矸石山。根據測算，一個年產100萬噸的礦井，矸石山的占地面積大約在110畝到140畝之間，矸石中含有的幾十種有害氣體、金屬元素和化學成分，對大氣、水源、土壤的污染也非常嚴重，成為所有煤炭開采企業的老大難問題。能不能通過矸石井下回填來解決這些難題呢？邢東礦成為國內第一個吃螃蟹的煤礦。

早在2002年4月，邢東礦就開始研究巷道矸石充填技術。同年4月，與中國礦業大學合作，組建了專項技術攻關小組，開始探索巷道矸石充填及裝備技術研究。2003年底，巷道矸石充填設備進行現場調試和試運轉，實現了巷道矸石充填系統穩定運行。邢東礦也因此成為國內第一個沒有矸石山的礦井。

2004年，中國煤炭工業協會對巷道式矸石充填項目“煤礦井下矸石充填技術與裝備研究”進行了技術鑒定，中國工程院院士錢鳴高、中科院院士宋振騏一致認為，該巷道充填系統及裝備在煤炭開采領域屬國內首創，該項技術達到了國際先進水平、可在煤礦及非煤礦山井下開采中推廣應用。同時，榮獲了“煤礦井下矸石處理方法”“井下巷道矸石充填綜合輸送機”兩項專利。

從2003年12月矸石充填技術全面推廣至2012年11月，邢東礦累計掘進充填巷道105條，總長度31259米，出煤123萬噸，充填矸石125萬噸；同時在開采過程中避免了對環境的污染，為煤炭企業的綠色開采積累了寶貴經驗，實現經濟效益和社會效益雙豐收。當時，來自山西、山東、河北、河南、江蘇、陜西、遼寧等地的煤炭企業集團，共56個團次到邢東礦進行了參觀學習，使得巷道式矸石充填技術獲得了廣泛關注并在多地得以推廣應用，引發了行業采掘業的綠色革命。

超高水材料充填開采技術國際領先

超高水材料充填開采技術是在水中添加超高水材料，配制成兩種以水為主要成分的具有高流動性的漿體（水含量可達97%），在即將進入充填區之前進行混合，使流入采空區的混合漿體在可控時間內膠結、凝聚，達到設計強度，以實現充填采空區，控制圍巖變形，避免或減少地表下沉的目的。

2008年，邢東礦從材料、輸送方式、工作面充填工藝及實際生產能力等方面，綜合論證適合邢東礦的充填方案。2009年，與中國礦業大學進行合作，共同研發了“邢東礦深井超高水材料充填高架綜采工藝技術研究”項目。2011年2月，首采面1126高水充填工作面投入使用。2014年9月，隨著充填材料的不斷改進，膠凝速度不斷提高，充填后1小時充填體強度即可滿足移架需求。同時，將分體式支架改為一體式支架，節省頂板上網這道工序，簡化生產操作工藝，提高了生產效率，在11212工作面實現一天兩循環，達到月產5萬噸的水平。

2012年11月21日，中國煤炭工業協會組織有關專家對《邢東礦深井超高水材料充填高架綜采工藝技術研究》成果進行技術鑒定。研究成果在制、輸漿和采充平行作業技術方面，以及充填開采高度達到了國際領先水平。2014年12月25日，中國煤炭工業協會組織有關專家對“大采高高效高水材料充填開采液壓支架的研究及應用”項目進行了鑒定，項目成果達到國際先進水平。2019年，冀中股份公司與邢東礦應邀參與了中華人民共和國國家標準GB/T39337-2020《綜合機械化超高水袋式充填采煤技術要求》編制工作。

邢東礦地面村莊密集，占礦井開采資源83%，解放建下煤炭資源，確保礦井持續穩定發展，始終是邢東礦致力于追究的目標。超高水材料充填開采技術充分利用了礦井水，減小了對環境的污染，減少了地表移動變形，經實測，試驗充填工作面對開采影響，地表變形始終控制在I級以內，井田范圍內11個村莊均正常居住未搬遷，地企關系和諧，主干公路正常通行，技術經濟效益顯著。

智能化矸石充填技術行業突破

由于原有的巷道式矸石充填對逐步增大的矸石產量漸漸難以消化吸收，2011年，邢東礦開始研究并實施了綜合機械化工作面矸石充填開采技術，經過調整系統、優化設計，將井下跳汰洗煤系統與工作面矸石充填技術有效整合，為實現全礦井規模化矸石充填開采打下了堅實的基礎。2012年3月，首個矸石充填工作面12212工作面開始掘進；2012年9月初，12212矸石充填工作面的圈出；2012年11月10日工作面安裝完畢，并進行了試運行和回采。

矸石充填和超高水充填有效解決污染環境、地面塌陷等問題，但同時也帶來了成本高、產量低的等問題。為此，2018年初，邢東礦又開始了大規模自動化矸石充填開采技術的研究，并制定了智能化規模化矸石充填開采技術研究方案。2021年3月，11233國內首個智能化矸石充填工作面建成，實現了采煤與充填同步進行、自動化遠程操控。2021年5月31日矸石投料系統啟用，6月份實現了月產6萬噸。2022年1月24日，再創矸石充填單日單面出煤2337噸、充填矸石2571噸的最高紀錄，具備了矸石充填7.7萬噸的月生產能力。

2016年，“綜合機械化充填采煤系統自動控制研究”獲河北省煤炭工業科學技術獎一等獎、邢臺市科技進步獎一等獎。2021年，中國煤炭協會鑒定“深井厚煤層全域連續自動化充填開采關鍵技術研究與應用”成果達到國際領先水平，并獲中國煤炭工業科學技術獎一等獎。

矸石充填技術的智能化升級，在大大提高采煤效率的同時，也大量消耗著的煤矸石工業廢棄物，形成了獨具礦井特色的全域連續智能化高效充填開采模式。

如今的邢東礦，全部采用充填技術，年處理本礦及周邊礦井固廢矸石100多萬噸，使外運矸石置換建下煤炭成為現實，實現了全礦區不遷村開采，井下消除了工作面周期來壓，杜絕了頂板、瓦斯、突水、自然發火等安全事故，延長了礦井服務年限，取得了顯著的經濟、環境、社會綜合效益，建成了名副其實的循環發展、綠色生態的現代化、智能化新型礦井。

（冀中股份邢東礦    王印河）