| 山西煤炭綠色開采技術再獲突破 | |||
| 煤炭資訊網(wǎng) | 2025/4/20 11:53:11 頭條 | ||
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暮春時節(jié)，生機盎然。繞過山煤國際霍爾辛赫煤業(yè)主井，不遠處矗立著一座拱形建筑。屋內，一排工業(yè)設備高低錯落、布置有序，高速運轉中，轟鳴聲響徹廠房。 這里是霍爾辛赫煤業(yè)煤矸石注漿站，也是該公司推動煤炭資源綠色開采技術革新的作戰(zhàn)營。近年來，該公司引進覆巖離層注漿充填技術，通過艱難攻關、創(chuàng)新升級，形成適用于該公司地質構造的成套工藝，成功解決“三下”壓煤開采和煤矸石處置難題，迎來了高質量發(fā)展的綠色新生。 綠色開采是推動煤炭行業(yè)綠色低碳轉型和高質量發(fā)展的重要支撐。在加快煤礦智能化建設的同時，山西省有序推進綠色開采技術試點示范，持續(xù)提高煤炭清潔利用水平。目前，全省已建成以霍爾辛赫煤業(yè)為代表的55個試點示范煤礦，全省煤炭綠色開采取得積極進展。 一項技術，攻克兩大難題 霍爾辛赫煤業(yè)是山煤國際的動力煤主力生產(chǎn)礦井，也是山西焦煤能源保供的主要單位之一，年生產(chǎn)能力400萬噸。井田上，遍布著大小42個村落、焦化廠、加油站等建、構筑物，“三下”壓煤總量可觀。“如果能把這些煤炭資源都開采出來，意義重大，影響深遠。”前不久，霍爾辛赫煤業(yè)黨委書記、董事長李建功道出了初期的權衡考量。 幾經(jīng)調研，一種綠色技術——覆巖離層注漿充填技術，進入了他們的視野。這一技術由山西文龍中美環(huán)能科技股份有限公司院士工作站研發(fā)，是將粉煤灰或煤矸石漿液等工業(yè)固廢作為充填物，充填到井下離層空間。所謂離層，是由于煤炭開采導致煤層上端巖層塌陷而形成的一定空間。這一技術的核心在于，巖層中需要有一道關鍵層，能與塌陷層形成較大的離層空間，通過充填與其形成“柱+板”的穩(wěn)定結構，而霍爾辛赫煤業(yè)正好符合這樣的地層特征。 同時，這一工藝還能解決霍爾辛赫煤業(yè)固廢處置難題，吞廢吐“金”，一舉兩得，可消化該公司每年所產(chǎn)生的部分煤矸石及尾煤泥。 從2020年開始，該公司依托山西焦煤、山煤國際技術中心、博士后工作站資源，組建了專項科研團隊，聯(lián)合第三方構建起產(chǎn)學研一體化鏈條，推出“科技創(chuàng)新+工程設計+第三方數(shù)據(jù)檢測”技術創(chuàng)新模式，聚力難點全力攻關。做足前期調研、理論論證、大量試驗后，霍爾辛赫煤業(yè)將試點選在壓覆于廢棄焦化廠、鄉(xiāng)村道路等建、構筑物下的3501工作面上。 選址、征地、辦手續(xù)……一系列前期事宜落地后，2022年，該公司啟動了注漿站施工項目，并于當年2月開始注漿、采煤同步作業(yè)。4個月后，3501工作面成功回收“三下”壓煤資源47.5萬噸，消化粉煤灰43萬噸，解決礦井廢水30萬噸。這一成果，標志著覆巖離層注漿充填技術在霍爾辛赫煤業(yè)獲得成功。 四年攻關，實現(xiàn)三代迭新 科技創(chuàng)新釋放強勁效能。從2020年論證調研，到目前3個工作面得以成功開采，4年多時間里，霍爾辛赫煤業(yè)覆巖離層注漿充填技術實現(xiàn)了三代迭新。 據(jù)了解，包括霍爾辛赫煤業(yè)在內，山西省“三下”壓煤賦存均呈現(xiàn)復雜多樣特征。這讓該公司初期引進充填工藝時面臨很大的技術挑戰(zhàn)。如何讓復雜地質變得簡單可控？這成為他們初期技術攻關的主要方向。 該公司通過理論分析、數(shù)值模擬，以3501工作面為試點，提出全過程地表沉陷“四區(qū)”控制模型，將采區(qū)精確分為常規(guī)區(qū)、過渡區(qū)、注漿區(qū)和控制區(qū)。通過分區(qū)治理、精準控制，再輔以單孔提級注漿，一舉攻克復雜地形不可預控的技術難關，形成了霍爾辛赫煤業(yè)覆巖離層注漿技術1.0版。 3501工作面實現(xiàn)成功回采，為第2個試點的注漿充填提供了技術經(jīng)驗，但也隨之出現(xiàn)了新的難題：因為開采模式的局限性，導致注入的漿液總是偏離既定區(qū)域，使注漿量與注采比均居高不下。如何控制注漿量，減小注漿成本，再一次難住了技術團隊。經(jīng)過一輪又一輪的研討、論證、試驗，他們提出了帷幕封堵增效技術——將研發(fā)的自膨脹水泥速凝封堵材料打入特定鉆孔，有效堵住了“漏斗”，漿液不再偏離。歷經(jīng)1年多的技術實施，到2023年10月回采完成時，第2試點的注漿量成功減少9萬噸，注采比降低0.2，注漿充填2.0版本正式落地。 3801工作面壓覆于石油加油站下。“相比其他建筑物，加油站對地表穩(wěn)定性要求更高。加之前期采動影響，充填開采難度呈現(xiàn)指數(shù)級增長。”該公司生產(chǎn)技術部部長刁懷斌說。這一階段，數(shù)智賦能作用開始顯現(xiàn)。技術團隊建成集制漿、注漿與沉陷控制效果于一體的綜合監(jiān)控體系，發(fā)明了建構圖數(shù)字動態(tài)安全預警防護技術，提出了地表沉淀控制導向的采注協(xié)同控制方法，建立遠程數(shù)據(jù)收集點，以智能控制、精準動態(tài)預測跑贏地質風險，解決了充填難題，形成了關鍵技術3.0版。 創(chuàng)新無止境，突破不止步。目前，霍爾辛赫煤業(yè)技術團隊已投入到新一輪的科技攻關中，全心致力于離層注漿充填技術+110工法技術研究，以實現(xiàn)井下資源“顆粒歸倉”，推動工藝再一次升級迭代。 綠色充填，收獲質效多贏 截至目前，霍爾辛赫煤業(yè)已累計釋放礦井壓覆煤量約371.82萬噸，創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益約11.2億元，且已形成了2個采面、2個備采面，生產(chǎn)銜接順暢有序。覆巖離層注漿充填技術為霍爾辛赫煤業(yè)綠色開采帶來了新希望。 “覆巖離層注漿充填技術可以有效控制采空區(qū)地表，使礦區(qū)實現(xiàn)源頭止損，能有效解決煤礦開采中的地表沉陷控制、煤基固廢處置、水資源保護、采動礦震防治等多數(shù)工程難題。”李建功說。 據(jù)了解，隨著全省煤炭資源的深度開采，“搬不動、塌不起、排不掉”的“三下”壓煤成為煤炭企業(yè)面臨的一大難題，而霍爾辛赫煤業(yè)采用的覆巖離層注漿充填技術，或可成為這些難題的最優(yōu)解之一。 如今，在該技術的助力下，霍爾辛赫煤業(yè)形成了“采煤不見煤、矸石不出礦、三廢零排放”的綠色發(fā)展格局。目前，該公司累計處置煤矸石、尾煤泥、粉煤灰290余萬噸。 走進煤矸石注漿集控室，一塊電子屏覆滿墻壁。該設備不僅能夠集成監(jiān)控各個環(huán)節(jié)的作業(yè)情況，還清晰地顯示著煤矸石離層注漿充填工藝動圖。分布各處的系統(tǒng)圖例，反映著設備的運行動態(tài)。一鍵開啟、有人巡視、無人值守，自動分析歷史數(shù)據(jù)、智能預警診斷、在線監(jiān)測……數(shù)智加持的覆巖離層注漿充填技術，讓霍爾辛赫煤業(yè)發(fā)展“含綠量”更高。 科技創(chuàng)新驅動下，覆巖離層注漿充填等多項技術榮獲山西焦煤及以上等級的科技項目獎。經(jīng)中國煤炭工業(yè)協(xié)會組織鑒定，“大宗煤基固廢利用與采注協(xié)同綠色開采關鍵技術及示范”與“采注協(xié)同綠色開采與建筑物數(shù)智預警防護關鍵技術及示范”兩項技術，均達到國際領先水平。 李建功表示，他們將把創(chuàng)新驅動、加快發(fā)展新質生產(chǎn)力牢牢抓在手上，積極推動新技術和綠色發(fā)展深度融合，讓霍爾辛赫煤業(yè)高質量發(fā)展的大路越走越寬。
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