充填开采技术在山东新矿集团的探索与实践

    首先，感谢国土资源部邀请新矿集团参加本次论坛，感谢徐部长及各位领导给我们提供这次学习交流的机会，同时更要感谢国土部多年来对新矿集团在矿产资源节约与综合利用方面给予的大力支持和帮助。今天，我汇报交流的题目是：
    充填开采技术在山东新矿集团的探索与实践
    一、实施背景
    山东能源新矿集团建企于1956年，1988年建成山东省内首家千万吨企业，迄今已有56年的发展历史。在企业改革发展过程中，随着开采强度的增加，优势资源的减少，国（guo）家经济战略的调整，逐渐出现了一系列现实问题：一是资源日趋枯竭。新矿老区近年来承担着支撑新区发展的重任，超强度开采导致老区普遍面临资源枯竭，现有2.88亿吨可采储量中，“三下一上”压煤量2.09亿吨，占到开采总储量的73%。二是环保压力增大。新矿老区在煤炭开采过程中，产生了大量煤矸石，形成了22座矸石山，占地92公顷，历史最高堆存量4833万吨。同时，随着国(guo)家不断提高环保准入“门槛”，新矿集团内蒙基地、聊城煤田等新区资源开发面临着新的挑战和压力。三是村庄压煤地企矛盾凸显。新矿集团新巨龙、赵官、新阳井田中压覆村庄104个，“三下”压煤量分别占到可采储量的60%、65%、82.7%。随着城镇化快速发展，城市建设步伐加快，新农村建设等惠民政策的出台，国(guo)家和地方对征地拆迁要求更加严格，村庄压煤的矛盾将越来越突出，煤炭企业发展受到的制约将越来越严重。
    二、主要做法
    １、集团推动。“十一五”期间，我们确立了以充填开采为突破口的“绿色生产”发展思路，并将充填开采工程作为企业发展战略的重要组成部分，专门成立了领导小组和工作小组，经过反复推敲和论证，在确立矸石“不转移”、“不升井”、“不上山”总体目标的基础上，每年根据生产实际，制定“以矸换煤”考核量，实行日调度、周汇报、月考核、季奖励，并将此作为单位年度考核的一项重要指标，下发责任书，督促各矿推进这项工作。在资金上适当倾斜，制定了“以矸换煤奖励办法”，按照吨煤10元进行奖励；对实现矸石不升井、停运地面矸石山等阶段性目标的矿一次性给予100万元奖励。针对充填开采成本较高的问题，我们根据各矿实际，实行吨煤30元成本补助；对国(guo)家、省等上级有关扶持资金，我们遵循“对口专用”原则，制定了“扶持资金分配方案”，将资金细化到每项工程，年度审核，确保资金落实到位。在考核约束、资金激励双重驱动下，有效调动了各矿抓充填开采工作的积极性。
    ２、因矿制宜。针对各矿实施充填开采条件各不相同，我们本着“安全可靠、技术可行、经济合理”三项原则，鼓励有条件、有需求的矿井结合自身实际大胆创新。各矿根据充填材料来源和工作面系统，优化材料运送和充填动力系统；结合充填空间、充填效率和充填成本等因素各自探索适宜工艺。目前已形成原生矸石综采充填、地面矸石似膏体自流充填等“五充一选”的系统工艺，适用于普采、高(gao)档普采、综采等各种开采方式和薄煤层、中厚煤层、厚煤层等多种开采条件，满足于充填物料多样选择和安全开采不同需求。

 ３、集成创新。坚持自主创新与引进消化吸收再创新相结合，在企业内部成立了以技术处、技术中心为主体的充填开采技术研究中心和以机电处、山能机械为主体的设备研发中心，分别负责攻克充填工艺中的技术难题和设备适用问题。实行专家立项制和充填研发项目首席专家制，对技术瓶颈难题进行专题攻关。积极“借脑借智”，加强产学研合作，充分发挥院士工作站、博士后工作站、泰山学者岗位“三位一体”科研平台的作用，与中国矿大、中南大学、上海交大、煤科总院等科研院所联合攻关。鼓励技术团队外出取经，分别到不同产业、不同类型实施充填开采的企业学习借鉴吸收，为充填开采技术进步提供了有力的智力支撑。

    ４、产业运作。随着充填技术日益成熟，我们本着“工艺产业化、服务专(zhuan)业化、设备配套化”的原则，一方面，成立集设计、施工、安装、运行、维修、管理、运营为一体，提供“保姆式”服务的恒驰工贸和新业建材两家公司，在向集团内部输送技术的同时，承揽省内外充填开采项目，实现煤矿充填开采成套技术输出一体化运作，已成功在河北、辽宁等省区的9个矿井施工充填开采项目15项。陕西、山西的项目获得地方政府好评，充填开采工程被评为地方“样板工程”。另一方面，充分链接煤机制造产业板块，发挥山能机械技术、人才、设备等优势，根据各种工艺实际，自主研发了充填综采支架、刮板输送机、皮带输送机、采煤机等充填系列设备，实现由“低端产品”向“高（gao）端产品”转型，打造了新矿充填设备自主品牌。
    三、重(zhong)点工艺
    １、原生矸石综采充填技术。翟镇煤矿自2005年开始就着手研究综采充填技术，研发了国(guo)际领(ling)先的充填液压支架及自压式充矸机，用于原生矸石综采充填系统，支架后部设专用捣实机构及多孔底卸式输送机将矸石充填到采空区，年可充填矸石近30万m3，工作面单产4.8万吨左右，充填致密度达到90%。该技术适应于城镇村庄下中厚煤层工作面开采。
    ２、原生矸石普采充填技术。2006年6月成功在盛泉公司应用，其核心是在采煤工作面采用高(gao)档普采工艺，利用刮板输送机、皮带运输设备运矸，最终由抛矸皮带机将矸石充填到采空区，抛矸速度可达到5米以上，工作面单产1.3万吨左右。该技术适应于多构造小块段中厚煤层工作面三下开采。
    ３、地面矸石似膏体自流充填技术。通过在地面建立矸石似膏体制备系统，利用充填管路把矸石似膏体充入采煤工作面采空区，充填密实度达到95%左右，单产达到2万吨左右，目前已实现高(gao)档普采似膏体充填开采和倾斜长壁综采似膏体充填开采。2006年10月在孙村矿完成工业性试验，适应于保护等级较高的高层建筑物下中厚煤层、薄煤层工作面开采。
    ４、煤矸石低压风动力充填技术。该技术以风力为动力，利用管道输送一定比例的矸石颗粒充填到采空区，对各种物料的适应性较强，充填密实性好，矸石输送量可达120吨/小时，输送长度300-1400米，能大限度换采三下煤柱。2009年2月在协庄煤矿完成工业性试验，适应于多水平矿井中厚及薄煤层工作面三下开采，工作面单产2万吨。
    ５、煤矸石泵送充填技术。其核心是在井下建立胶结体加工车间，利用泵输送胶结体充填到采空区，充填能力大、效率高，能够消化井下所有掘进矸石，真正实现矸石“不转移、不升井、不上山”。2007年3月完成井下工业性试验，适应于多水平中厚及薄煤层工作面三下开采，工作面单产1.8万吨。
    ６、煤矸分离技术。把煤矿地面洗选厂小型化后移入井下，用于分选煤流中的矸石，煤炭分选率达到96%以上，同时，与充填系统相结合，将分离出的矸石直接用于井下充填，实现了原煤混矸不升井。该技术分为井下机械动筛和浅槽重介两种工艺，适应于矿井主井底、生产水平和采区原煤主运系统煤炭初选，大限度地将煤矸石留在井下。  

 四、效果体会
    经过近8年的探索和实践，我们已相继在14个矿井、81个工作面推广应用充填开采工艺，建成5个“井下洗选厂”，累计完成以矸换煤产量约1000万吨。
    １、压覆资源大量解放。原呆滞煤量变为经济可采储量，省内矿井有1亿吨“三下”压煤、受水威胁储量变为有效可采储量，“十二五”期间还将解放储量2.3亿吨。矿井资源回收率提高了30％，稳产稳效服务年限延长10年以上，老区可持续发展的问题得到有效缓解。
    ２、安全系数得到提高。将矸石、粉煤灰等物料充填至采空区，消除了采空区瓦斯的积存空间，避免了采空区瓦斯爆炸事故；消除了漏风通道，杜(du)绝了煤层自燃发火；煤层底板破坏深度减少约80%，有效防止了因煤层底板隔水层厚度不足引发的突水灾害；减轻矿压显现，降低了煤矿顶板事故危害。
    ３、生态环境有效保护。停运矸石山12座，累计减少矸石排放1300万吨，减少土地占压310亩，有效控制了对周边空气和水体的污染。同时，采取充填开采后，地表沉陷明显降低，经地表实测，充填开采工作面地表下沉系数仅为0.3以下，最小值为0.1，孙村煤矿地表下沉值仅20毫米，地面生态环境破坏降到了最低，建筑物损害大幅度减轻。新巨龙公司成功在塌陷地打造了鲁西南生态产业园区。
    在探索充填开采工艺过程中，新矿集团绿色生产模式正逐渐被国(guo)家、省政府、行业，特别是国(guo)家发改委能源局、国土资源部、财政部和环境保护部等上级部门的认可。参与制定的“综合机械化固体充填采煤方法技术规范”经国(guo)家能源局批准，正在送审报批。“综合机械化固体充填采煤方法技术规范”、“正四连杆六柱支撑式固体充填液压支架技术条件”等多项标准已被国(guo)家能源局列为能源领域行业标准制（修）订项目计划。“矸石充填置换煤关键技术研究与应用”项目获国(guo)家科学技术进步二等奖和山东省重大节能成果奖；新汶矿区被国土资源部、财政部命名为“全国首批矿产资源综合利用示范基地”。
    实施充填开采是建设资源节约型、环境友好型社会的必然要求，是老煤炭企业实现转型发展、低碳发展、绿色发展的必由之路，是一项利国利民利企的系统工程，意义深远、责任重大，需要国(guo)家、政府、企业多方推动。通过这次会议，我们清醒地认识到新矿充填开采工作任重道远。我们决心以这次会议为动力，认真学习先进单位的经验做法，创新升级，提升融合，促进充填开采工艺不断发展、不断深入、不断成熟，为煤炭工业科学发展做出新的更大的贡献！