冀中能源：矸石井下充填置换煤炭

虽然正值隆冬，但河北省邢(邢台)汾(山西汾阳)高速公路邢台地区段施工现场依旧热火朝天。这条在建的邢台市连接山西省唯一高速通道全长83.5公里，建成后将与山西、河北(邢台)、山东境内高速全线贯通，形成更加快捷、便利的快速交通网。

1月22日，在繁忙的筑路工地，鱼贯而入的重型卡车将一车车橘红色的“土方”倾倒于筑路现场，“这是附近邢台煤矿矸石山的废弃矸石，是很好的路基材料。之所以呈现橘红色是长久以来内部自燃的结果。”跟随记者采访的施工方工作人员李萧晨介绍说，用废弃矸石做路基材料，省去了取土筑路，保护了水土资源，也加速了煤矿废弃矸石的消耗速度。

跟随一辆卡车，记者来到了取“土”现场，位于邢台市南郊的冀中能源邢台煤矿矸石山腹地。一座硕大，但被削去了一半的金字塔状矸石山周围也是忙碌一片。

橘红色的“山顶”，5辆挖掘机正在装车。“这座矸石山原来有100多米、30层楼房那么高。除修建高速公路以外，我们主要将矸石用于井下充填置换煤炭，不足一年时间，已经削去一半了。”一旁的邢台矿工作人员石晨向记者介绍。她还说，照这样的速度，再有一段时间，这座上世纪60年代便存在的矸石山，将被彻底消灭。

矸石井下充填，如何与置换煤炭紧密联系在了一起？带着好奇与疑问，记者走进了邢台煤矿。

引发开采革命的充填采煤技术

“矸石山是煤矿的地理坐标。哪里有矸石山，那里肯定有一座煤矿。”石晨边走边说。到了煤矿，记者才了解到，矸石是煤矿生产的附属品，大多数煤矿只能露天堆放，污染环境、占用农田。

冀中能源在河北省境内的煤矿多属衰老矿井，除了精耕细作之外，主要通过技术手段释放“三下(建筑物下、铁路下、水体下)”的煤炭，延长矿井寿命。这个技术手段，就是“矸石充填采煤工艺”。

在地面矸石充填站，邢台煤矿一半的煤炭产量来源于建筑物下的充填开采。按她手指的方向，记者看到，充填用的螺旋给料机正在“隆隆”工作。石晨介绍，围绕井下巷道顶板不垮落、不下沉，邢台矿将煤矿矸石和电厂粉煤灰按照一定比例混合，通过螺旋给料机到充填钻孔，利用自重投放到井下，再由皮带输送机运送至采煤工作面，对采后空间进行充填。“及时充填后，保持了建筑物下采煤之前的压力，使地表不再沉陷，建筑物完好无损。”同时，邢台矿不断改造充填工艺，由原来的先出煤、后充填、再捣实的分步作业逐步转到边回采、边充填、边捣实的平行作业上来。特别是利用像推土机一样的捣实机构，对工作面充填后的矸石粉煤灰推压捣实，保证了顶板的相对稳定，生产效率大大提高。

跟随技术人员，记者来到邢台矿井下充填工作面现场。记者发现，传统的采煤工艺在这里没有了放顶(通过移架或回柱使采空区悬露顶板及时安全垮落)工序，却多了一项重要的步骤，自行研制的充填综采支架经过移架工序后，将处理后的矸石等充填物捣压填实推进采空区，周而复始置换煤炭。

“国内真正意义上的矸石充填采煤工艺是从冀中能源开始的。”来邢台矿实地参观过后，中国煤炭工业协会会长王显政不无感慨。这项技术应用后，邢台矿每年消化矸石近100万吨，除去洗煤厂产生的矸石，还要消化矸石山近50万吨，解放了建筑物下2000多万吨呆滞煤量，延长矿井寿命30年以上。

在邢台矿的引领下，此项技术在冀中能源内部得到升华，衍生出了超高水充填采煤工艺、似膏体充填采煤工艺，都在国际国内处于绝对领先地位。冀中能源所属另外一个邢东煤矿，建矿之初，就从保护环境的思路出发，所有矸石全部消耗在井下，建成了我国首个没有矸石山的煤矿，引来了俄罗斯、英国、澳大利亚等国际同行的参观学习。

“仅综合机械化充填采煤技术，冀中能源每年就可充填矸石180万立方米，回收‘三下’压煤近200万吨，采区回收率达到90%以上，每年创效10亿元。”国内充填采煤技术领头人、冀中能源副董事长、副总经理刘建功为记者算了一笔账。同时，充填开采节省了大量的提矸用电费用，保护了生态环境，减少二氧化碳等废气排放36000吨，实现了绿色开采、生态和谐、科学发展。

“逼”出来的保水开采技术

除了矸石充填，矿井水的治理、利用，冀中能源也走在了前列。矿井水伴有大量的悬浮物，有的还呈现出高矿化度或酸性，甚至还含有放射性元素及氧化物。尤其是高矿化度矿井水，如果不经过处理就直接排放，会给生态环境带来一定的危害。主要表现为河流水含盐量上升、浅层地下水位抬高、土壤滋生盐碱化，农作物减产等。

梧桐庄矿就属于这种高矿化度的矿井水，每分钟涌出量为13.5立方米。“2008年以前，国内并没有高矿化度矿井水治理的成功案例，我们只能选择直排”，矿党委宣传部张贵军指着已经废弃的矿井水直排管道略显无奈。这条管道被延伸至毗邻的漳河，矿井水顺流直排使企业每年额外负担近500万元的排污治理费用。“说是排污治理费用，其实就是环保部门的罚款及附近农田的污染赔偿。”张贵军坦言。

不能直接排放，只能另辟蹊径。被梧桐庄矿矿长李树荣定义为“逼”出来的保水开采技术，完全是他们根据自己的实际情况，自主研发出来的。简单地说，就是将矿井水在井下初步澄清后提升到地面一级初沉池，再经高效澄清池形成净化水。处理后的矿井水，通过回灌系统回到井田内的奥灰含水层，从而实现了矿井水的控制、处理、利用、回灌与生态环保五位一体的优化组合。矿井水的零排放，不仅节约了宝贵的水资源、稳定平衡了煤炭开采后的地层压力，也使得煤矿实现了水资源的自身良性循环，这项技术在国内尚属首创，且国际领先。

在矿井水回灌车间，李树荣手拿一瓶经过处理、清澈透明的矿井水向记者介绍：除了不能饮用，厂区绿化、井下日常用水全靠它了。记者还发现，另外一瓶未经过处理的矿井水则油腻乌黑，比较浑浊。

“不仅如此，利用矿井水的热能，我们还实施应用了水源热泵技术，现在厂区供热、制冷全部实现恒温运行。”李树荣介绍说，水源热泵技术充分利用了井下常年恒温的特点，运用高效矿井热交换器，利用矿井回风和矿井水同地面空气的温差，提取能量并做功，自然能源取代燃煤锅炉，实现了冬季采暖、夏季制冷。

如今，梧桐庄矿井下生产绿色生态，地面草木葱茏，鸟语花香，井下地面相得益彰，俨然一个生态园林。被河北省命名的首批5个低碳工业观光园，包括梧桐庄矿在内，冀中能源占了三家，每年吸引近15万游客前来观光取经。