義能煤礦綠色礦山建設探索實踐

張 強 孫 力

（1.通用技術集團工程設計有限公司，山東 濟南 250031；2.山東義能煤礦有限公司，山東 汶上 272511）

山東義能煤礦有限公司（以下簡稱“義能煤礦”）2019年編制了《山東義能煤礦有限公司綠色礦山建設實施方案》，成立了綠色礦山建設工作領導小組。經過多年的穩步推進及一年的重點建設[1-3]，義能煤礦在資源高效開發與合理利用、科技創新、節能減排及礦山環境恢復與綜合治理等方面已取得了顯著效果，已按標準基本建成綠色礦山。

1 建設目標

1.1 總體目標

義能煤礦認真貫徹落實習近平總書記提出的“創新、協調、綠色、開放、共享”發展理念，實現資源開發與生態環境協調發展，全力打造綠色礦山。義能煤礦全面實現礦區環境生態化、開采方式科學化、資源利用高效化、管理信息數字化、礦區社區和諧化，堅持“無害化開采、生態化發展”的戰略方向，努力將煤礦建設成為一座科技礦山、綠色礦山、生態礦山、標桿礦山。

1.2 建設期目標

義能煤礦對照綠色礦山相關指標要求，在分析現有綠色礦山創建工作成果及存在問題的基礎上，認真實施資源節約與高效利用、礦山環境保護與綜合治理、科技創新、節能減排和社區和諧規劃建設任務，開展資源綜合利用類工程、科技攻關類工程、礦山環境恢復治理類工程以及和諧社區建設類工程，科學、合理、有序地開展綠色礦山建設工作。到建設期末，使該礦全面達到和符合綠色礦山建設的標準和要求。

2 綠色礦山建設現狀

2.1 礦區環境

（1）功能分區合理

工業場地按功能由南向北主要劃分為三個區，即場前生活辦公區、輔助生產倉庫區及煤炭生產儲運區。

（2）儲運與防塵

工業場地內煤炭加工運輸過程中產生的煤塵采用機械通風除塵和噴霧灑水降塵結合的措施，設計配備了灑水車定時灑水防塵。各個轉載點設有噴霧灑水裝置，對煤炭外運車輛采取定量裝載并加蓋蓬布抑塵、出場停車沖洗措施。

（3）礦區綠化完備

礦井綠化在建設時堅持開發和綠化同步發展的原則，結合當地的土壤特點，利用地方樹種，按照不同的功能分區對工業場地、場外道路進行綠化。現礦區綠化覆蓋率100%。

2.2 資源開發方式

該礦采用立井開拓方式，傾斜長壁后退式采煤法，綜采工藝，超高水材料充填采空區管理頂板。公司各項采礦工藝技術指標達到自然資源部、山東省及綠色礦山建設規范要求的最低指標要求。

義能煤礦建有一套完備的超高水充填系統，自2015年10月投產以來，一直采用超高水全部充填法進行長壁綜采，充填率達到95%以上，目前地面下沉最大不超過300 mm，對地面建筑物影響輕微。項目實施后，地面房屋總體上不超過一級損壞，通過簡單修復，可以保證房屋使用安全。

2.3 資源綜合利用

（1）選煤

義能煤礦建有與礦井同等能力的選煤廠，位于礦井工業場地內，采用原煤無壓三產品重介旋流分選工藝。選煤廠洗水一級閉路循環，不外排。近三年原煤入選率均達到100%。

（2）煤矸石綜合利用

目前生產掘進矸石、選煤廠洗選出來的矸石及工業場地鍋爐房產生的灰渣用于塌陷區回填、鋪路，部分用來制磚。下一步井下矸石置換充填方案實施后，井下掘進矸石用以置換充填，實現掘進矸石不升井。

（3）礦井水綜合利用

礦井井下正常排水量為40 m3/h，處理站采用水力循環澄清池+無閥過濾器+活性炭處理工藝。一級處理后的礦井水經過消毒處理后大部分用于超高水充填系統，少部分用于工業場地消防用水、綠化用水、地面防塵用水、選煤廠用水等。近三年來礦井水綜合利用率100%。

2.4 節能減排

（1）節能

公司制定節能管理制度和節能減排設備更新計劃，并建立了生產全過程能耗核算體系，對生活、機房等用電、用水、用油及用煤單位進行能源使用計量，按指標考核，實現節能管理的“精細化”。

（2）減排

在礦山運營過程中，堅持達標排放，利用全封閉煤炭儲運系統，杜絕露天作業，減少了粉塵等固定顆粒物排放；利用礦井水處理系統，實現礦井生產、充填開采、洗選煤、井下礦井水循環利用，達到污水零排放；利用乏風凈化系統，減少SO2、CO、粉塵、瓦斯等有害氣體的排放。

2.5 礦區生態環境保護

公司制定環境管理制度，并定崗定責，嚴格執行環境保護“三同時”制度。項目建設過程中，依法編制《山東義能煤礦有限公司義能礦井項目環境影響報告書》等文件，取得相關批復并完成環保設施驗收工作；依法編制《山東義能煤礦有限公司礦山地質環境保護與土地復墾方案》，并嚴格落實執行。

2.6 科技創新與數字化礦山

礦山經過多年的精心建設，已經形成機構完整、組織健全的科研隊伍，以研發超高水充填采煤技術、井下矸石不升井技術為載體，技術隊伍不斷補充和壯大，其中“超高水材料充填開采技術”科技成果已經達到國際先進水平。近三年科研及技改投入均高于上年主營業務收入的1.5%。

3 存在問題

3.1 矸石利用方式有待改進

根據礦井開拓部署，義能煤礦二水平延深工程將全面展開，出矸量大，井下矸石難以外運處理，只能在工業場地內露天堆放儲存。煤矸石長期露天堆放，易污染空氣土壤及存在發生自燃的風險。

3.2 礦井余熱回收利用存在問題

義能煤礦在實際開采過程中有大量的低品味能源可回收利用，主要是礦井乏風和壓風機余熱。利用低品位能源經過熱交換獲取的高品位能源用于礦區供熱，可全面替代礦區燃煤鍋爐系統，降低一次能源消耗及污染物的排放。

4 改進措施

4.1 矸石利用改進措施

實施井下矸石置換充填方案，采用巷道充填方式，充填巷掘進完成后，暗斜井矸石通過膠帶輸送機沿矸石運輸巷運至充填巷，經轉載機輸送至拋矸機，由拋矸機拋至充填巷迎頭。

4.2 礦井余熱回收利用改進措施

礦井余熱回收利用工程分礦井乏風、壓風機余熱回收利用工程。在礦井源熱泵系統中，熱交換器實現將礦井乏風及壓風機余熱中所蘊含的大量熱能通過噴淋換熱方式轉移到循環水里面。經過熱泵系統后的循環水再重新送入礦井乏風及壓風機熱交換器進行熱交換，循環往復，將不能直接利用的低溫熱能變為有用的高溫熱能，用于煤礦建筑冬季采暖、夏季制冷、冬季極端環境溫度下的井口防凍以及全年洗浴熱水熱源。

5 改進效果分析

5.1 矸石利用效果分析

義能煤礦矸石置換充填方案的實施，可有效解決二水平延深工程矸石問題，有效提高暗斜井掘進速度；可實現礦井掘進矸石不升井；可減少煤矸石露天存放，有效降低環境污染、土壤污染、地下水污染。

5.2 礦井余熱利用效果分析

項目建成后全面替代礦區現有燃煤鍋爐，改變礦區燃燒大量煤炭的高耗能、高污染、高運行費用的狀況。與常規的系統相比，每年可節約標準煤1258 t，實現采用可再生能源替代常規能源的全新能源利用方式。

6 結語

義能煤礦在現有綠色礦山基礎上，通過建設矸石置換充填系統、礦井余熱回收利用系統等重點工程，對礦資源綜合利用、節能減排等方面均有較大提升。通過建設綠色礦山美化了礦區環境、提高了資源綜合利用能力，減少了地表沉降，緩解了礦山企業與周圍群眾的矛盾，有利于社會穩定和區域經濟持續發展，對營造一個良好的礦區生產環境、樹立工程形象、創造良好的社會環境和當地經濟的發展起到了重要的促進作用。義能煤礦綠色礦山的建設，對濟寧地區綠色礦山的建設起到積極的示范作用。