喬乃琛

(山東省煤炭工業(yè)局,山東省濟南市,250031)

山東煤炭工業(yè)充填開采研究與實踐

喬乃琛

(山東省煤炭工業(yè)局,山東省濟南市,250031)

為了推進煤炭工業(yè)綠色發(fā)展、煤炭清潔高效利用,促進煤炭工業(yè)循環(huán)可持續(xù)發(fā)展,分析、研究了山東省煤炭行業(yè)實施充填開采的必要性和可行性,通過多種途徑轉(zhuǎn)變煤炭生產(chǎn)方式,優(yōu)化、引導、規(guī)范和扶持煤炭企業(yè)實施充填開采。

山東煤炭工業(yè) 充填開采 生態(tài)保護 綠色開采

山東省現(xiàn)有在冊礦井194處,原煤產(chǎn)量為1.5億t/a。近年來,山東省根據(jù)能源供需新變化、國際能源發(fā)展新趨勢,堅持以科學發(fā)展觀為指導,著力轉(zhuǎn)變煤炭生產(chǎn)方式,大力推進煤礦充填開采,不斷提高資源回收率,有效保護生態(tài)環(huán)境,增強了煤炭工業(yè)安全生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的能力。

1 山東省煤炭行業(yè)實施充填開采的必要性分析

山東省是產(chǎn)煤大省,煤炭產(chǎn)量曾一度位居全國第二位,然而山東省又是資源小省,截至2014年底探明可采儲量約為60億t。因此,貫徹科學發(fā)展觀,轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式,適應(yīng)煤炭工業(yè)發(fā)展新常態(tài),構(gòu)建新型煤炭工業(yè)體系,必須創(chuàng)新生產(chǎn)方式。在進行反思與分析煤炭生產(chǎn)方式的基礎(chǔ)上,提出了推進充填開采的發(fā)展思路。

1.1 從生態(tài)保護方面分析

山東省煤礦開采導致大量地表塌陷、煤矸石堆積。全省煤礦累計塌陷土地約為8.3萬公頃(其中已復墾土地約為4.8萬公頃,復墾率達到58%,累計投入資金約為70億元),煤矸石堆積2.04億t,嚴重影響和污染環(huán)境,治理任務(wù)艱巨復雜。山東省委、省政府作出了建設(shè)生態(tài)山東的重大決定,需要煤炭工業(yè)順勢而為,努力減排消化矸石、防控地表沉陷和保護生態(tài)環(huán)境,探索實施充填開采的新路子。

1.2 從煤炭資源稀缺性方面分析

煤炭資源不可再生,山東煤炭上百年開采歷史,造成大量呆滯煤量,如不采取保護性開采措施,剩余煤炭可采儲量難以維持20年,需要通過充填置換采煤,提高資源回收率,延長礦井服務(wù)年限。

1.3 從解放“三下”壓煤方面分析

山東省村莊、建構(gòu)物稠密,有壓煤村莊1949個,壓煤量占煤炭可采儲量的60%,而且隨著工業(yè)和城鎮(zhèn)化的發(fā)展,壓覆資源量仍在不斷增加,迫切需要創(chuàng)新解放資源的開采方式。

1.4 從安全生產(chǎn)方面分析

通過先期試驗開采,普通矸石充填的地表下沉系數(shù)可控制在0.3～0.5,高水及膏體充填的下沉系數(shù)可控制在0.1,充填開采技術(shù)業(yè)已非常成熟。根據(jù)地表及建筑物保護等級,選擇適宜的充填工藝,能夠控制地表移動變形程度,維持地面建筑物結(jié)構(gòu)安全和原有使用功能,技術(shù)可行,安全可靠。

山東省將充填開采列入重大研究課題和重點工作部署,并設(shè)立專門機構(gòu),配備專職人員,專項負責協(xié)調(diào)管理,認真學習貫徹國家能源局、國家財政部、國土資源部和環(huán)境保護部制定的《煤礦充填開采工作指導意見》,制定了山東省《關(guān)于加強建筑物下壓煤開采管理工作的意見》等一系列規(guī)范性文件,推動充填開采有序展開。

2 支持充填開采的政策、措施研究

2.1 審批設(shè)計方案優(yōu)先核準充填開采方案

實行“三下一上”開采方案行政許可制,對建筑物下壓煤開采方案堅持先充填、再搬遷、慎條帶和主要建筑物下必須充填的原則。對建筑物下壓煤開采項目審批時,首先進行充填開采可行性論證,甄別方案優(yōu)先選取充填設(shè)計,審查方案優(yōu)先核準充填開采。

2.2 科研項目優(yōu)先保障充填開采課題

一是科研經(jīng)費先保證?！笆晃濉币詠砩綎|省煤礦充填開采科研投入資金達到3.5億元,山東能源新汶礦業(yè)集團實行“三三”制,科研經(jīng)費提取不低于銷售收入的3%,充填投入不低于科研經(jīng)費的1/3;二是立項鑒定先安排。每年科技計劃、成果鑒定和報獎優(yōu)先考慮充填開采項目,科研成果獲得國家科技進步二等獎1項、省部級科技進步一等獎2項、發(fā)明專利8項;三是技術(shù)成果先推廣。將7種充填開采技術(shù)、工藝、裝備作為示范項目,列入山東煤炭工業(yè)科技成果“60推”,重點加以推廣應(yīng)用。

2.3 審核技術(shù)改造項目優(yōu)先安排充填開采礦井

煤礦面對兼并重組和關(guān)閉小煤礦的大趨勢,積極申請技改項目,規(guī)定實施充填開采的礦井優(yōu)先安排。王莊煤礦因臨近城區(qū),一度被列為關(guān)閉對象,該礦通過實施充填開采,消除了當?shù)卣畬ι鷳B(tài)影響和地面建筑物破壞的擔憂。通過協(xié)調(diào),淄博市政府將原來禁采的2億t資源儲量配置給該礦,并報經(jīng)山東省發(fā)改委批準由21萬t/a的產(chǎn)量升級改造為45萬t/a,目前技改項目順利推進。

2.4 落實政策優(yōu)先惠及充填開采礦井

通過與國土、環(huán)保部門積極協(xié)調(diào),對煤礦企業(yè)應(yīng)繳納的地質(zhì)環(huán)境治理保證金,經(jīng)認定充填開采并達到生態(tài)保護目標的,減按20%征收。對從事充填技術(shù)轉(zhuǎn)讓、服務(wù)業(yè)務(wù)取得的收入,協(xié)調(diào)稅務(wù)部門減免營業(yè)稅。在礦井優(yōu)化生產(chǎn)布局年度審核中,對同一采區(qū)需兩個工作面交替充填開采的,擬按一個工作面進行考核。將充填開采項目列入煤礦安全改造、產(chǎn)業(yè)升級和資源綜合利用專項資金支持重點項目,優(yōu)先享受有關(guān)政策支持。濟寧市太平煤礦和花園煤礦的充填項目分別獲得國家補助資金1500萬元和756萬元。

2014年1月份,國務(wù)院六部委聯(lián)合到山東省調(diào)研煤礦充填開采,2014年10月9日國務(wù)院財政部、國家稅務(wù)總局聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于實施煤炭資源稅改革的通知》,對充填開采置換出來的煤炭,資源稅減征50%。該政策的出臺,將進一步降低煤礦實施充填開采的生產(chǎn)成本,提高煤礦企業(yè)發(fā)展充填開采的積極性。

3 因礦、因地制宜,發(fā)展多種形式充填開采技術(shù)

充填開采是煤炭生產(chǎn)方式的一項重大變革,系統(tǒng)復雜,投入較高,實施困難。在工作中,切實做到因礦、因地制宜,科學規(guī)劃、協(xié)調(diào)推進、規(guī)范管理。

3.1 統(tǒng)籌規(guī)劃與因地制宜相結(jié)合

重新組織并全面調(diào)查山東省煤炭資源賦存狀況,排查分析有103處生產(chǎn)礦井適宜充填開采,在此基礎(chǔ)上制定了全省煤礦充填開采總體規(guī)劃和分期規(guī)劃,截至2017年,山東省充填開采煤炭產(chǎn)量逾600萬t/a,大中型礦井實現(xiàn)矸石不上井。引導煤礦企業(yè)立足實際,自主探索,形成多種充填開采工藝技術(shù)。例如山東能源新礦集團探索形成了“五充一選”等多種充填工藝系統(tǒng),并聯(lián)合中國礦業(yè)大學出臺了多項充填開采能源行業(yè)標準;兗礦集團實施了邊角煤柱巷采充填和厚煤層短壁綜采充填等技術(shù)研究;淄博市王莊煤礦自主研發(fā)了高水膨脹材料充填技術(shù);山東能源肥城礦業(yè)集團曹莊煤礦創(chuàng)新實施了承壓水上似膏體充填開采技術(shù);濟寧市義能煤礦創(chuàng)新實施了綜采工作面分段高水充填開采技術(shù),創(chuàng)出單產(chǎn)超5萬t的省內(nèi)記錄;山東能源棗莊礦業(yè)集團高莊煤礦創(chuàng)新應(yīng)用了橋拱式厚煤層充填全采技術(shù)等。

3.2 統(tǒng)籌引進聯(lián)合與自主創(chuàng)新相結(jié)合

山東省積極學習借鑒國內(nèi)外先進技術(shù)和成功經(jīng)驗,與德國、波蘭等國外專家學者進行學術(shù)交流研討,定期組織礦井負責人到河北、河南等省有關(guān)煤礦現(xiàn)場觀摩,多次組織煤礦企業(yè)與中國礦業(yè)大學等高等院校進行產(chǎn)學研交流合作。同時,充分利用山東省煤炭系統(tǒng)2個國家級、14個省級技術(shù)中心和2個院士、7個博士后工作站,加大自主研發(fā)力度,全方位進行探索實踐。充填范圍上創(chuàng)新豐富了建筑物下、鐵路公路下、水體下和承壓水上等開采領(lǐng)域;充填生產(chǎn)上創(chuàng)新豐富了綜采、高檔普采和炮采等開采方式;充填形式上創(chuàng)新豐富了固體原料、膏體與似膏體和高水與超高水等工藝系統(tǒng);充填材料上創(chuàng)新豐富了煤矸石、粉煤灰、建筑垃圾和高水膨脹材料等取材渠道。

3.3 統(tǒng)籌推進充填生產(chǎn)與配套設(shè)施發(fā)展相結(jié)合

成立煤礦機械協(xié)會,引導煤機企業(yè)適應(yīng)充填開采需求,同步研發(fā)充填開采設(shè)備,跟進提高充填開采的機械化、自動化水平。山能機械塔高公司研制生產(chǎn)的ZC系列充填液壓支架、自移式矸石夯實機等成套設(shè)備,成為國家重點推廣的節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。山東能源臨沂礦業(yè)集團田莊煤礦與中國礦大聯(lián)合配套建設(shè)超高水材料生產(chǎn)廠,設(shè)計總生產(chǎn)能力為300萬t/a,能夠滿足省內(nèi)及周邊省份超高水充填工藝需求。

3.4 統(tǒng)籌規(guī)范充填開采與加強行業(yè)監(jiān)管相結(jié)合

3.4.1 制定技術(shù)標準,建立評價體系

制定了山東省地方標準《煤礦充填開采技術(shù)效果評價方法》,對充填開采工作面確定了充填量、充實率、采出量、回收率和地表移動變形等主要參數(shù),用以考核、評價充填開采效果,為兌現(xiàn)國家相關(guān)扶持、鼓勵政策做好技術(shù)準備。

3.4.2 健全審批機制,嚴把設(shè)計方案

制定了《建筑物下壓煤開采方案設(shè)計編制提綱及編制要求》,規(guī)定每個礦井的充填開采技術(shù)方案須經(jīng)省級煤炭管理部門審核批準后方可實施。建立了由院士、高校教授和大型企業(yè)專家組成的專家?guī)?對充填開采方案縝密論證,慎重審批,嚴把“兩不準”:即不準逾越法規(guī)紅線、不準逾越安全底線。

3.4.3 全程跟蹤監(jiān)督,強化現(xiàn)場管理

建立了充填開采季報制度,每半年組織專業(yè)人員進行一次全面檢查,督促落實各項安全技術(shù)措施。

4 山東煤炭工業(yè)充填開采取得的階段性成果

近年來,山東省先后已有52對礦井實施了充填開采,完成開采工作面136個,累計充填開采產(chǎn)量達到2737萬t,充填矸石3038萬t。盡管受宏觀經(jīng)濟環(huán)境影響,充填開采成本較高,煤炭企業(yè)效益下滑,全省煤礦充填開采經(jīng)歷起伏,2014年,山東省仍有31對礦井實施充填開采,充填開采原煤產(chǎn)量491.64萬t,充填矸石等固體廢棄物564.5萬t,取得了明顯的經(jīng)濟社會效益。

4.1 壓覆煤量解放實現(xiàn)“一增加”

通過實施充填開采,“三下一上”壓煤可采儲量增加1.5億t,“十二五”期間山東省煤礦能夠增加可采儲量3.45億t。

4.2 資源保護性開發(fā)實現(xiàn)“兩提高”

4.2.1 提高資源回收率

將原來廢棄、呆滯的煤量轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟可采儲量,“三下”壓覆資源實施充填開采的回收率達到70%以上;遺留煤柱實施充填開采的回收率達到60%以上。

4.2.2 提高礦井服務(wù)年限

山東能源新礦集團作為省內(nèi)第1家千萬噸級企業(yè),老區(qū)8處礦井通過實施充填開采,提高了生產(chǎn)年限10年。濟寧市太平煤礦“三下”厚煤層分層膏體充填回收率達到了82%,延長礦井服務(wù)年限15年以上。

4.3 生態(tài)環(huán)境保護實現(xiàn)“三減少”

減少矸石排放,累計減少排放矸石1700萬t/a,停運矸石山22座;減少了矸石山占壓土地面積,累計減少占壓土地450畝;減少地面沉陷,充填開采工作面多數(shù)布置在建筑物下,實施充填開采后地面建筑變形都能控制在I級以下,避免了一批斑裂糾紛和補償,增進了地企和諧。

4.4 安全保障實現(xiàn)“四預(yù)防”

通過充實采空區(qū),減少了井下老空積水、積聚瓦斯的空間條件,降低了煤層底板破壞深度,減輕了礦壓顯現(xiàn),有效預(yù)防了水害、瓦斯爆炸、煤層自燃發(fā)火和沖擊地壓等事故發(fā)生,促進了礦井安全生產(chǎn)。全省煤礦安全形勢持續(xù)穩(wěn)定,百萬噸死亡率已連續(xù)11年控制在0.3以下,其中2014年全省煤礦原煤百萬噸死亡率為0.09。

5 結(jié)論

面對當今全球能源和消費革命,山東省煤炭工業(yè)緊跟能源革命新趨勢,以綠色低碳為方向,積極推進煤炭綠色開采和清潔利用,通過結(jié)合山東省煤層地質(zhì)特點和區(qū)域優(yōu)勢,鼓勵扶持煤炭企業(yè)發(fā)展以充填開采為方向的煤炭綠色開采,通過規(guī)范健全充填開采規(guī)劃和管理,因地制宜,加大科研投入力度,加強政策激勵和扶持,有序推動煤炭充填開采健康發(fā)展,為我國煤炭清潔高效利用、煤炭工業(yè)綠色可持續(xù)循環(huán)發(fā)展以及能源保障與革命打下了良好的基礎(chǔ)。

(責任編輯 孫英浩)

Research and practice on backfill mining in Shandong coal industry

Qiao Naichen
(Shandong Bureau of Coal Industry,Jinan,Shandong 250031,China)

In order to promoting green development of coal industry,efficient utilization of clean coal mining and sustainable development of coal industry circle,the authors introduced and studied necessity and feasibility of backfill mining in Shandong coal industry,furthermore,according to various channels to change coal production mode,and also optimized,guided,standardized and supported implement backfill mining for coal enterprises.

Shandong Coal Industry,backfill mining,ecological protection,green mining

TD－1

A

喬乃琛(1961－)男,漢族,山東萊陽人?，F(xiàn)任山東省煤炭工業(yè)局局長、分黨組書記。中國煤炭經(jīng)濟30人論壇成員。