全國首套6.5米高架綜采技術(shù)成功應(yīng)用，使地質(zhì)條件復(fù)雜的大礦實現(xiàn)一井一面集約高效生產(chǎn)成為可能；井下排矸系統(tǒng)，降低原煤灰分十個百分點，緩解了主井提升壓力，開創(chuàng)了煤炭行業(yè)井下分選先河。作為河北省最大的煤炭上市公司，冀中能源股份公司（簡稱冀中股份）依靠科技創(chuàng)新推動轉(zhuǎn)型升級，加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，提升發(fā)展質(zhì)量，奏響了能源企業(yè)綠色發(fā)展的時代強音。
　　
　　厚煤層與薄煤層開采的兩個全國第一
　　
　　我國是全球第一煤炭生產(chǎn)和消費大國。長期以來，煤炭也一直在我國能源消費結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位，總體占比約70%左右。煤炭深層地下，伴隨著地球歷史演變已經(jīng)有上億年歷史。從已經(jīng)逐漸穩(wěn)定的地下把煤炭采出來，并不是尋常認為的“打個井挖出來”那么簡單。因為面對的是極其復(fù)雜的地下條件，采煤不僅要充分考慮煤層的賦存條件，而且開采時常伴有水、火、瓦斯等災(zāi)害威脅。
　　
　　我國華北地區(qū)采煤歷史較長，相對于西北某些產(chǎn)煤區(qū)，煤炭賦存條件更加復(fù)雜。冀中股份邢臺礦區(qū)基本上涵蓋了從厚度不足1米的薄煤到超過6米的厚煤等各種煤層。千變?nèi)f化的資源賦存條件總是會讓煤礦生產(chǎn)者面臨兩難選擇。
　　
　　隨著礦井開采年限的不斷延長，冀中股份東龐礦主戰(zhàn)場逐步向三水平延伸。三水平2號煤煤層最大厚度6.5米，區(qū)域儲量3500萬噸，但是部分區(qū)域含一層厚度達0.7-2.7米的夾矸。其首采的2612工作面，最大傾角27度，最大俯采角度19度，最大仰采角度15度，煤層起伏異常巨大，最大高差達140米，屬于極復(fù)雜地質(zhì)條件。這就意味著，重達幾十噸的支架不僅要在這樣的陡坡站得住，而且還要走得開，采得出煤。
　　
　　這讓冀中股份面臨著兩難選擇：如果采用成熟的5米高架開采，整個三水平區(qū)域厚夾矸煤層，將會丟失底煤上千萬噸，造成直接經(jīng)濟損失幾十億元；如果采用分層開采，將增加巷道掘進工程約7萬多米，回采工效大大降低。而采用更高的6.5米高架，能夠一次回收全部資源，但是既沒有先例，也沒有經(jīng)驗。
　　
　　經(jīng)多次調(diào)研、科研專家論證，根據(jù)地質(zhì)條件要求，冀中股份最終確定了6.5米大采高支架及配套設(shè)備，設(shè)備總投資1.8億元，總噸位7348噸。這是全國首次在極復(fù)雜地質(zhì)條件下使用6.5米高架，也是國內(nèi)首次6.5米高架全部國產(chǎn)化綜采裝備的成套應(yīng)用。
　　
　　經(jīng)過不斷摸索，工作面從最初每月推進不足7米提高到推進150多米，月產(chǎn)從不足3萬噸提高到了最高35萬噸，創(chuàng)出河北省煤炭行業(yè)單面月產(chǎn)最高紀錄。
　　
　　整個2612工作面采用6.5米高架綜采進行回采，采出煤炭218萬噸，創(chuàng)直接經(jīng)濟效益15.4億元，而采用傳統(tǒng)5米支架最多只能采出煤炭150萬噸，直接經(jīng)濟效益10.5億元，兩者相比，采用6.5米高架綜采較5米支架多創(chuàng)造效益達4.9億元。而如果東龐礦整個三水平厚夾矸煤層區(qū)域全部采用6.5米高架綜采進行開采，則可較5米支架多回收資源達870萬噸，多創(chuàng)造效益達61億元。特別是在回采過程中采用帶采、階梯式擴幫、全斷面臥底等方式最大限度回收區(qū)段煤柱和底三角煤，多回收資源達4.5萬噸，直接經(jīng)濟效益達3150萬元。
　　
　　如果說，極復(fù)雜地質(zhì)條件下應(yīng)用6.5米高架，是在懸崖峭壁上采煤；那么，厚度不足1米的薄煤層，就好像是在石頭縫里“扣煤”。這種薄煤，很多礦區(qū)都是直接放棄了。而在冀中股份，這樣的煤層不僅能采出來，而且還應(yīng)用了全國首臺大功率采煤機實現(xiàn)綜合機械化開采
　　
　　由冀中股份與西安煤機廠聯(lián)合研發(fā)的全國首臺710KW薄煤層重型大功率交流變頻電牽引采煤機在章村礦成功應(yīng)用，在平均煤厚只有1.0米薄煤帶的422406工作面，開創(chuàng)了薄煤層應(yīng)用大功率采煤機的先河。
　　
　　配套應(yīng)用液壓支架電液控技術(shù)，實現(xiàn)了薄煤工作面電液控綜合機械化開采，在2410工作面創(chuàng)出了10.5萬噸的集團公司薄煤開采新紀錄，為章村礦四井實現(xiàn)高產(chǎn)高效，一井一面生產(chǎn)模式創(chuàng)造了條件。采煤機項目經(jīng)陜西省科技廳組織有關(guān)專家進行鑒定，達到國際先進水平，榮獲2012年度陜西省科技進步二等獎。
　　
　　有近百年開采歷史的章村礦，依靠科技創(chuàng)新，不僅徹底結(jié)束了沒有綜采綜掘的歷史，而且從基礎(chǔ)薄弱的老礦變成了高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化礦井。如今，章村礦三個工作面全部實現(xiàn)了綜合機械化電液控制開采，這是河北省的第一家。原來基礎(chǔ)最薄弱的礦井，一躍成為采掘現(xiàn)代化水平最高的礦井之一。
　　
　　據(jù)統(tǒng)計，目前全國煤礦回采綜合機械化程度為68%，掘進綜合機械化程度僅為42%。而在冀中股份，回采綜合機械化程度達到100%，掘進綜合機械化程度達到70%以上，有些礦達到了100%，遠遠高于全國整體水平。
　　
　　自主研發(fā)洗選加工技術(shù)填補行業(yè)空白
　　
　　把煤炭從地下開采出來，僅僅是第一步。剛剛采出來的煤炭被稱作原煤，因為存在伴生礦物，所以采出的原煤含有大量矸石，并含有較高的灰、碳、硫等成分。精煤產(chǎn)品污染小，效益好，市場穩(wěn)定，附加值高，是煤炭企業(yè)提高銷售收入、增加效益的關(guān)鍵。
　　
　　我國95%以上煤礦為井工礦，地質(zhì)條件差，構(gòu)造變化大，原煤灰分硫分普遍偏高，難選煤比例大。資料顯示，“十一五”末，全國原煤入洗能力為17.5億噸，入洗原煤16.5億噸，原煤入洗率剛過50%。
　　
　　冀中股份大力實施“精煤戰(zhàn)略”，根據(jù)市場需求和煤質(zhì)特點，不斷改造洗選加工工藝，不但實現(xiàn)原煤100%入洗，而且還開發(fā)了適銷對路的新產(chǎn)品，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)由原來單純的冶煉精煤擴大到包括所有無煙精煤品種，銷售市場從大量的民用燃料煤轉(zhuǎn)變成冶金、焦化用煤，精煤產(chǎn)品實現(xiàn)效益最大化。
　　
　　肥煤是我國十分稀缺的煤種，是必不可少的煉焦配煤資源，具有較大的市場缺口。冀中股份東龐礦9#煤是強粘結(jié)性的肥煤，但由于硫分高，開采初期只是作為動力煤銷售，造成極大浪費。為此，冀中股份重新設(shè)計9#煤洗選加工方案，成功開發(fā)出市場前景較好的高硫肥煤新品種，不僅實現(xiàn)了稀有煤炭資源的合理加工利用，而且為煤炭行業(yè)9#煤資源的開發(fā)利用開辟了新途徑。
　　
　　高變質(zhì)無煙煤硬度大、密度高，采用重介工藝，將面臨介質(zhì)粘度高、介質(zhì)系統(tǒng)不易穩(wěn)定、介耗高、磨損嚴重等諸多困難，章村礦洗煤廠解決了高密度重介分選工藝帶來的介質(zhì)粘度大、介質(zhì)系統(tǒng)不穩(wěn)定、難于控制等難題，成功實現(xiàn)“高變質(zhì)無煙煤重介洗選”，成為國內(nèi)第一座重介洗選高變質(zhì)無煙煤選煤廠，達到了國際先進水平，為高變質(zhì)無煙煤的分選提供了一條新途徑，大大推動了我國選煤行業(yè)的技術(shù)進步。
　　
　　“十一五”初期，葛泉礦只能部分入洗主焦煤，無煙混煤只能作為民用和電煤直接銷售，產(chǎn)品附加值較低。經(jīng)過技術(shù)改造，葛泉礦成功實現(xiàn)焦煤和無煙煤輪洗，生產(chǎn)出滿足市場要求的高爐噴吹用煤，成功打入噴吹煤市場。由單一的電煤、焦精煤產(chǎn)品拓展為電煤、焦精煤、噴吹煤、化肥用煤等多個品種，形成了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的多元化發(fā)展，經(jīng)濟效益顯著提高。
　　
　　顯德汪礦更換精煤分級篩并對煤流系統(tǒng)改造，成功開發(fā)出洗中塊和洗粒塊產(chǎn)品，實現(xiàn)了精煤多品種分級銷售，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化調(diào)整，用戶結(jié)構(gòu)多元化，不僅給顯德汪礦創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益，而且提高了商品煤質(zhì)量的調(diào)控能力及入洗能力。
　　
　　原煤經(jīng)過洗選，產(chǎn)生的精煤用于銷售，但是，伴隨著產(chǎn)生大量矸石、煤泥和劣質(zhì)煤。冀中股份建設(shè)了四座坑口發(fā)電廠，將矸石和劣質(zhì)煤全部用于電廠發(fā)電。經(jīng)過技術(shù)改造，冀中股份廢棄矸石帶煤比率小于1%，中煤帶煤損失控制在5%以下，此兩項指標位于全國同行業(yè)第一。
　　
　　煤泥是高灰分、低熱量的洗煤副產(chǎn)品。在我國，原煤的入洗率在50％左右，每年的煤泥排放量超過2000萬噸，煤泥的利用問題顯得日益緊迫。傳統(tǒng)的煤泥干燥技術(shù)利用燃煤產(chǎn)生熱量與煤泥直接接觸進行干燥，這樣的干燥技術(shù)壓濾過程不連續(xù)，其產(chǎn)品大多為含水25％的塊狀結(jié)構(gòu)，難以混入中煤，不能作為工業(yè)用途。而直接接觸干燥造成煤泥粉塵的外流，是造成煤礦環(huán)境污染的主要來源。
　　
　　為將煤泥進行潔凈資源化充分利用，邢臺礦創(chuàng)造性研發(fā)應(yīng)用了壓濾煤泥簡介干燥技術(shù)，利用矸石電廠的高溫余熱，對煤泥進行間接干燥，可避免粉塵外流，使煤泥細化，水分降至16%左右，使之符合連續(xù)、均勻混入中煤的基本條件，最終形成市場適用范圍廣、污染小、利潤高的新混煤，成為該礦電廠和社會電廠供不應(yīng)求的動力煤。這項技術(shù)也填補行業(yè)空白。
　　
　　而在冀中股份葛泉礦，通過尾煤的“兩段濃縮、兩段回收”工藝，規(guī)格為0.075至0.5毫米粒度、發(fā)熱量穩(wěn)固在4000大卡以上的煤泥被直接提取出來，摻進中煤進行銷售。從煤泥水里提取出來的這些煤泥，因其水分較低，發(fā)熱量大，而可以直接銷售給電廠，且售價也由原來的150元/噸，提高到現(xiàn)在的400元/噸，每年可為企業(yè)增效近2000萬元，并徹底杜絕了煤泥水外排，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和社會效益雙贏，成為企業(yè)科技創(chuàng)新的一大亮點。
　　
　　充填開采引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展方向
　　
　　今年4月份，國家能源局、財政部、國土資源部、環(huán)境保護部聯(lián)合發(fā)出關(guān)于《煤礦充填開采工作指導(dǎo)意見》的通知，要求加強充填開采工作，提高煤炭資源開發(fā)利用水平，改善礦區(qū)環(huán)境。特別是要求新建煤礦不再設(shè)立永久性地面矸石山，臨時周轉(zhuǎn)堆存的煤矸石要制定綜合利用方案，優(yōu)先用于井下充填。在冀中股份，他們不僅建成了全國首家沒有矸石山的煤礦，而且創(chuàng)造性研發(fā)并成功應(yīng)用了矸石充填新工藝，綠色開采生態(tài)礦山建設(shè)引領(lǐng)了行業(yè)發(fā)展方向。
　　
　　資料顯示，目前我國僅統(tǒng)配煤礦生產(chǎn)礦井的“三下”壓煤就達137.9億噸，其中建下94.68億噸，占總壓煤量的69%。幾乎每一個礦井都存在建筑物下壓煤的現(xiàn)象，一般都占礦井儲量的10-30％，有的高達40％。由此可見，隨著礦區(qū)煤炭資源的枯竭及相關(guān)行業(yè)對煤炭需求量加大，礦區(qū)“三下”壓煤問題逐漸凸現(xiàn)出來，而建筑物下壓煤問題尤為突出。
　　
　　能不能找到一種辦法，既能解決煤礦區(qū)建筑物下壓煤開采，延長礦井的服務(wù)年限，提高資源回收率，又能解決固體廢棄物的排放處理，杜絕污染物外排，實現(xiàn)綠色開采，成為煤礦企業(yè)急需解決的重大技術(shù)難題之一。
　　
　　投產(chǎn)于2001年的冀中股份邢東礦，建礦之處就探索并應(yīng)用了井下巷道矸石充填技術(shù)及裝備，將開掘巖石巷道產(chǎn)生的矸石在井下就地充填，實現(xiàn)矸石不升井。這項技術(shù)獲得了國家5項專利。截至目前，邢東礦運用這項技術(shù)已掘進充填巷道17666米，充填矸石33.8萬立方米，置換煤炭53.4萬噸，創(chuàng)直接經(jīng)濟效益3.6億元。通過矸石充填開采技術(shù)，邢東礦成為國內(nèi)首座沒有矸石山的礦井。
　　
　　邢臺礦則創(chuàng)造性實施了工作面充填開采，再次填補國內(nèi)空白。通過將矸石和粉煤灰進行合理配比，投放到井下，對采空區(qū)進行充填。這項技術(shù)最大的價值在于使邢臺礦解放建筑物下5000萬噸呆滯儲量成為可能，為全國煤炭工業(yè)解放‘三下一上’呆滯資源探索出一條新路。邢臺礦首個充填工作面2009年5月24日開采結(jié)束，從井下大巷觀測線的29個觀測點以及地面兩條觀測線的63個觀測點，直到現(xiàn)在，均在設(shè)計范圍之內(nèi)，地面建筑完好無損。4年來，邢臺礦先后從7606、7608、7621和7614四個工作面置換煤炭60.9萬噸，充填地面矸石粉煤灰廢棄物63.2萬立方米，充填率達到98%以上。
　　
　　超高水充填技術(shù)在我國礦井已有應(yīng)用，邢東礦根據(jù)自己的情況在1126工作面對其進行了創(chuàng)新。這項技術(shù)在邢東應(yīng)用實現(xiàn)了兩個第一：5米高架綜采超高水充填是國內(nèi)第一套，分體可伸縮超高水充填綜采支架也是全國第一。這項技術(shù)成功解決了邢東礦綜采機械化采煤與超高水充填的平行作業(yè)問題。目前，1126工作面的充填開采能力已達到月產(chǎn)5萬噸以上，累計產(chǎn)煤12萬多噸。創(chuàng)出日產(chǎn)1800噸、月產(chǎn)3.5萬噸的歷史紀錄，達到全國厚煤層超高水充填開采最好水平。
　　
　　煤礦在生產(chǎn)過程中排放大量的固體廢棄物，即煤矸石，傳統(tǒng)的方式是直接堆放于地表，形成煤礦特有的地表特征——矸石山。據(jù)統(tǒng)計，目前全國歷年累計堆放的煤矸石約45 億噸，規(guī)模較大的矸石山有1600多座，已占用土地約1.5 萬公頃，而且堆積量每年還以1.5-2.0 億噸的速度增加。
　　
　　作為“十二五”期間國家級重點科技項目，冀中股份一項名為“深井煤礦井下跳汰排矸及矸石回填系統(tǒng)研發(fā)”項目首次提出了在井下直接把矸石從原煤里排出來并直接充填到巷道里的解決方案，填補了國家煤炭行業(yè)井下排矸技術(shù)的空白。
　　
　　有專家提出，“井下洗選”是對原有矸石充填開采技術(shù)的一個延伸，也是對煤炭開采的又一次革命。目前我國中東部地區(qū)多數(shù)煤礦已經(jīng)面臨大量開采邊角煤、斷層煤柱等問題，原煤里的矸石量也在逐漸增多，有些煤礦開采的10萬噸原煤里矸石量竟有5萬多噸。在井下直接把矸石處理掉，無疑對于保護地面環(huán)境具有顯著意義。
　　
　　井下排矸系統(tǒng)，不僅徹底破解了矸石外排問題，而且實現(xiàn)了在井下條件變化劇烈的狀況下保證原煤質(zhì)量的穩(wěn)定。對邢東礦來說，也帶來了意料之中的經(jīng)濟效益。自井下排矸系統(tǒng)投入使用以來，邢東礦篩混煤灰分從最初的23%-24%左右持續(xù)下降，最后控制在20%以下，灰分的清除讓煤價不降反提。經(jīng)過“洗選提純”的高品質(zhì)煤炭在進一步加工，搖身一變?yōu)槌善肪�煤更是價格激增，在煉焦、冶金行業(yè)中供不應(yīng)求，去年全年累計增收近2000萬元。
　　
　　煤礦也能零排放
　　
　　煤礦生產(chǎn)也能零排放？在很多人看來，這簡直就是天方夜譚。長期以來，我國煤炭企業(yè)的發(fā)展模式一直是快速建礦、強力開采、廢物排放。這種傳統(tǒng)的粗放發(fā)展模式雖然為經(jīng)濟發(fā)展及時提供了能源，奠定了經(jīng)濟高速發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，但也存在高碳排放、資源浪費、資源利用率低、環(huán)境污染、生態(tài)失衡等深層次的問題。采礦確實會對環(huán)境造成一定的擾動，產(chǎn)生的廢棄物也一直是治理的難題。而在冀中股份，各個礦區(qū)不僅實現(xiàn)了零排放，而且廢棄物全部得到治理。
　　
　　對煤礦來說，污染來自三個方面，固體、液體和氣體。固體廢棄物包括矸石、粉煤灰等等，液體主要是礦井水和生活污水，氣體則是電廠產(chǎn)生的煙氣。
　　
　　矸石粉煤灰用于井下充填開采，不僅杜絕了矸石外排，而且現(xiàn)存的矸石山也有望徹底消化掉。邢臺礦一座存在了40多年、220萬立方、占地100多畝的矸石山已經(jīng)徹底消失。建礦45年的邢臺礦竟然沒有矸石山，成了煤炭行業(yè)一大奇跡。
　　
　　對煤礦來說，水處理是一個大難題。一方面煤礦生產(chǎn)會產(chǎn)生大量礦井水，職工生活會產(chǎn)生生活廢水;另一方面洗選加工和電廠發(fā)電卻需要使用大量水。如果簡單地全部使用新鮮水，任意排放廢水，不僅是極大浪費，而且對環(huán)境造成嚴重污染。冀中股份把邢臺礦區(qū)的六礦兩廠所有礦井水、工業(yè)廢水、生活污水全部進行處理，日處理能力11萬立方米。井下產(chǎn)生的礦井水處理后用于電廠發(fā)電，電廠冷凝水用到洗煤生產(chǎn)，洗煤廢水與生活污水一同經(jīng)生活污水處理廠處理，再回用到電廠，形成水資源的大循環(huán)。而且，處理后的中水還用于礦區(qū)噴淋降塵、工業(yè)廣場綠化、樓房沖廁和職工洗浴，天旱時全部免費用于周邊農(nóng)村灌溉。
　　
　　燃煤鍋爐一直是重度污染源，排放出大量有害氣體和固體粉塵。在冀中能源股份公司，風(fēng)源熱泵技術(shù)和水源熱泵技術(shù)的成功應(yīng)用徹底解決了這一難題。風(fēng)源熱泵中央空調(diào)利用礦井回風(fēng)的熱能，水源熱泵技術(shù)則回收電廠冷凝水、礦井排水的廢熱，通過將大量無用的低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)變成有用的高溫?zé)崮艿难b置，實現(xiàn)集中供熱、空調(diào)、井口防凍和生活熱水供應(yīng)，具有無污染、運行成本低、節(jié)能降耗等優(yōu)點。
　　
　　冀中股份對礦井主、副井提升機、扇風(fēng)機、壓風(fēng)機及電廠鍋爐的鼓風(fēng)機、引風(fēng)機等主要噪聲污染源采取了綜合治理措施。為防止儲煤場和矸石山揚塵，煤場四周、矸石山均配有灑水系統(tǒng)進行定時灑水。
　　
　　近幾年來，冀中股份累計投資6.78億元，先后實施節(jié)能減排工程60項，建設(shè)礦井水、工業(yè)廢水、生活污水處理廠14座、鍋爐脫硫設(shè)施12套、鍋爐除塵設(shè)施24套、粉塵治理設(shè)施197套，超額完成各階段減排目標。
　　
　　對于煤炭企業(yè)來說，清潔生產(chǎn)始終是衡量發(fā)展方式優(yōu)劣的必備要素。冀中股份清醒地認識到，實現(xiàn)企業(yè)效益最大化，首先要堅持以科學(xué)發(fā)展為主題，以轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式為主線，徹底轉(zhuǎn)變企業(yè)發(fā)展方式。
　　
　　依靠多項成熟技術(shù)的集成組合，冀中股份構(gòu)建起一條新型循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)模式。整個公司形成了大循環(huán)、每個礦又都是小循環(huán)，最大限度利用各種資源，成功地把煤炭資源轉(zhuǎn)變?yōu)檠�環(huán)閉路開發(fā)。各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的產(chǎn)品和廢棄物的價值均在下一環(huán)節(jié)得到保存和提升，改變了煤炭行業(yè)傳統(tǒng)的高污染粗放發(fā)展方式，實現(xiàn)了從煤炭生產(chǎn)到消費全過程無污染化，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在悄然之間實現(xiàn)了調(diào)整和升級。
　　
　　根據(jù)冀中股份“十二五”發(fā)展規(guī)劃，未來五年，冀中股份將按照低碳運行、循環(huán)經(jīng)濟的原則，依靠科技進步和自主創(chuàng)新開展重大關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，構(gòu)建“煤－電－建材”循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈，減少環(huán)境污染，提高資源利用水平，實現(xiàn)無廢水、廢氣、廢渣排放的綠色發(fā)展。以打造全國綠色開采示范礦區(qū)為切入點，更加突出煤炭主業(yè)，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，構(gòu)建新型能源產(chǎn)業(yè)體系，全面實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展。

來源：新華網(wǎng)