本刊記者 徐天寶／通訊員 陳凱 張京京 仲昭俊

“再過幾個月，這座矗立了幾十年的矸石山將徹底消失，矸石山所占的30 多畝土地也將重新變?yōu)榱继铩！?0 月22 日，山東能源淄礦集團所屬的山東康格能源科技有限公司（以下簡稱“康格公司”）總經(jīng)理李秀山，指著岱莊煤礦旁邊一座因為充填開采應用而漸漸矮下去的矸石山，自豪地向記者介紹。

貫徹新發(fā)展理念，構(gòu)建新發(fā)展格局。這是十九屆五中全會公報中對“十四五規(guī)劃”和二〇三五年遠景目標提出的新目標，也是對傳統(tǒng)煤炭企業(yè)進一步轉(zhuǎn)型升級提出的新要求。作為全國唯一的全產(chǎn)業(yè)鏈充填技術(shù)公司，康格公司10 多年來心無旁騖攻主業(yè)，研發(fā)推廣實施充填開采技術(shù)，既有效保護生態(tài)環(huán)境，消除采礦產(chǎn)生的各類固體廢棄物，又有效消除礦井生產(chǎn)中存在的沖擊地壓、面后自燃發(fā)火、煤塵、瓦斯、水害等災害，同時還可以解放大量建筑物、鐵路、公路、水體下面壓覆的煤炭資源，實現(xiàn)了采礦、生態(tài)保護、土地保護、安全生產(chǎn)、煤炭資源利用的多贏，具有巨大的經(jīng)濟效益、社會效益。

“堅持以人民為中心，堅持新發(fā)展理念，為實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展提供根本保證。康格公司的充填技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)的‘開采必破壞’垮落式開采方式，可以說是對傳統(tǒng)煤炭開采技術(shù)的一次革命?！笨蹈窆径麻L孫剛自信地對記者說。

數(shù)據(jù)“詮釋”核心競爭力

膏體充填產(chǎn)能60 萬噸/年，原矸充填單面產(chǎn)能100 萬噸/年，矸石處理能力200 萬噸/年，膏體輸送最大垂深1060 米，膏體水平輸送距離超過6000 米?？蹈窆具@五項處于國內(nèi)第一的數(shù)據(jù)指標，“詮釋”了公司的核心競爭力。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前我國約有95%的煤炭產(chǎn)自井工開采，且一直采用傳統(tǒng)的垮落式頂板管理形態(tài)。這種采煤方式對資源和生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國因煤炭開采引起的地表塌陷面積達66 萬公頃，煤矸石年產(chǎn)量高達3.8 億噸，累計堆放50 多億噸。同時造成礦體表層土壤剝離、地下水斷層等破壞性后果，加劇了地表水土流失、土地荒漠化，造成生態(tài)系統(tǒng)惡化的速度十分驚人。

充填工作面

淄礦集團岱莊煤礦地處山東省濟寧市城鄉(xiāng)接合部，建筑物下壓煤增多，受城市發(fā)展影響，該問題日漸突出，導致礦井資源可采儲量驟減，井田范圍內(nèi)煤炭資源日益枯竭，企業(yè)面臨著“無煤可采”的生存困境。

如何實現(xiàn)礦井的相對可持續(xù)發(fā)展，成為擺在岱莊煤礦干部職工面前的首要任務。為釋放“三下一上（建筑物、鐵路、水體下，承壓水體上）”壓煤、延長礦井服務年限，從2006 年開始，岱莊煤礦組建科研團隊，實施充填開采工程技術(shù)攻關(guān)。但這項技術(shù)工藝極其復雜，國內(nèi)沒有成熟經(jīng)驗可借用，壓力伴隨希望同時而來。歷經(jīng)近3 年的持續(xù)研究與改進，2009 年岱莊煤礦建成了第一套膏體充填開采系統(tǒng)，2010 年在該礦2351 工作面進行了工業(yè)性試驗，成功實現(xiàn)了村莊條帶煤柱的二次回采，有效解放出了呆滯遺留煤柱及壓覆煤炭資源。至此，矸石膏體充填開采技術(shù)的成功實施，為有效延長礦井服務年限、實現(xiàn)相對可持續(xù)發(fā)展奠定了重要基礎。

2012 年12 月，山東省科技廳批準淄礦集團組建了山東省充填開采工程技術(shù)研究中心。2013 年9 月，淄礦集團依托研究中心組建了以綠色開采為研究方向的泰山學者專家團隊。2016 年5 月，經(jīng)山東能源集團批準，注冊成立“山東康格能源科技有限公司”，全面開啟了充填開采產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路。

充填開采技術(shù)，就是將煤炭采出后，以煤矸石、建筑垃圾、粉煤灰等固體廢棄物為材料填實采空區(qū)，從而控制頂板下沉，避免地表沉陷的采煤技術(shù)。這項技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)建下壓煤全采全充和條帶煤柱二次回采，避免地表塌陷，保護地面建筑物不受損害，并能消耗大量矸石和工業(yè)廢棄物，為國內(nèi)“三下一上”煤炭資源開采以及條帶開采遺留煤柱回收提供有效解決方案。目前，康格公司主要有膏體充填、原矸充填、高水充填、覆巖離層注漿四種充填技術(shù)，分別應用于不同的開采條件。

記者了解到，目前的岱莊煤礦年產(chǎn)量保持在100 萬噸以上，其中膏體充填開采產(chǎn)量達到60 萬噸以上，真正做到了“黑色煤炭、綠色開采、地面零塌陷”，取得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

據(jù)了解，自2009 年至今，康格公司已成功建成20多個煤礦充填開采項目，累計置換煤炭資源1400 萬噸，消化處理固廢2000 多萬噸，保護耕地1.2 萬畝。同時擁有發(fā)明專利60 余項，公司承擔的《煤礦膏體充填材料試驗方法》和《煤礦膏體充填體檢測技術(shù)方法》2 項國家行業(yè)標準已正式發(fā)布，填補了國內(nèi)膏體充填行業(yè)領(lǐng)域技術(shù)空白，并入選國家能源局首批綠色推廣技術(shù)目錄。

技術(shù)攻關(guān)突破“壁壘”

近年來，康格公司不斷加大科技投資力度，以完善技術(shù)工藝、降低成本、提高效益為出發(fā)點，先后開展高層建筑物下膏體充填開采、承壓水下保水充填開采、速凝劑材料等技術(shù)研究。同時，對充填過程所用的裝備進行攻關(guān)，不斷提高充填工藝系統(tǒng)的可靠性和適應性。

減輕地表沉降，涵養(yǎng)水土資源。采用充填開采工藝，煤炭開采后地表沉降量比傳統(tǒng)垮落法開采減少92%以上?？蹈窆咀?009 年開始對實施充填開采的區(qū)域進行地面觀測，積累了大量的可借鑒數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表明，礦山充填開采后，下沉系數(shù)僅為0.08，新增地表最大傾斜變形0.596mm/m，最大水平變形0.395mm/m，極大減輕了地表變形盆地影響，基本消除了大面積沉陷破壞問題，有效保護了建構(gòu)筑物、農(nóng)田耕地。據(jù)統(tǒng)計，充填開采方式下，每生產(chǎn)萬噸煤炭可減少地表塌陷0.2 公頃，每生產(chǎn)千萬噸煤炭可避免2000 多人口遷移，對土地及水文保護都具有重大意義。

規(guī)?；幚砉虖U，保護生態(tài)環(huán)境。充填開采工藝具備大規(guī)模處理工業(yè)廢棄物的能力，為粉煤灰、煤矸石、洗選矸石、工業(yè)爐渣、城市建筑垃圾、礦井水等較難回收利用的工業(yè)伴生產(chǎn)物開辟了新的處理途徑。其煤炭產(chǎn)量與處理固廢量的比例約為1 ∶1.4，每生產(chǎn)百萬噸煤炭可同步處理工業(yè)廢物140 萬噸，極大減少了固體廢棄物堆積帶來的土地資源占用破壞、地下水污染和大氣污染問題，對礦區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境保護和恢復起到了重要作用。

減少礦山災害，促進安全生產(chǎn)。充填開采克服了傳統(tǒng)采煤方式帶來的采空區(qū)遺留問題，有效減少了瓦斯、水、煤塵等有害物質(zhì)聚集，減少了事故發(fā)生。同時，借助充填材料充實、固結(jié)、支撐作用，煤體上覆巖層移動幅度大幅減少，可以緩和工作面支撐壓脅，減輕礦山壓力，改善采場和巷道維護狀況，有效避免煤層以及頂?shù)装宓膭恿ΜF(xiàn)象，最大程度避免了沖擊地壓等礦山壓力事故發(fā)生。此外，采空區(qū)充實后，可極大減少圍巖裂隙發(fā)育，避免地下水降落漏斗形成，在保護地下水資源的同時，解決了礦山水害問題，極大提高了煤炭開采的安全性?？蹈窆咀?009 年開始實施充填開采，實現(xiàn)了零事故、零傷害，對于煤炭安全開采具有重要的參考價值。

公司采用自主開發(fā)和合作開發(fā)相結(jié)合方式，重點以完善技術(shù)工藝、降低成本、提高效益為出發(fā)點，開展粉煤灰替代材料研究、高層建筑物下膏體充填開采技術(shù)研究，承壓水下保水充填開采技術(shù)研究、高水充填技術(shù)研究、膠結(jié)料配方研究、速凝劑材料研究、沿空留巷充填技術(shù)研究、全面充填替代條帶充填技術(shù)研究等，以解決行業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)和基礎性技術(shù)問題。

由于底座是圓柱形的，并且質(zhì)量很輕，不能支撐鐵鉆工保持直立。所以要將它安裝在鉆井平臺上。鐵鉆工在鉆臺的安裝主要是根據(jù)鉆臺的布置要求，將鐵鉆工安裝在鉆臺上指定的位置。方法是將方形底座套筒固定在鉆臺上，開口向上；與鉆臺承載的兩個工字鋼進行焊接。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

在新型膠凝材料研發(fā)上，深入開展膏體充填材料配比研究，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的ZBF01 膏體充填專用膠凝粉，并成功在許廠煤礦、岱莊煤礦進行工業(yè)試驗，破解了充填原材料制約瓶頸，充填成本降低了近50 元/噸。記者進一步了解到，為降低成本，康格公司已自主研發(fā)了50 余項充填材料配比方案。

大功率膏體充填泵

公司對充填過程所用的裝備進行攻關(guān)研究，開展大功率充填泵國產(chǎn)化制造技術(shù)、充填液壓支架、破碎設備等配套專用充填設備研究，研發(fā)出萬向節(jié)、流量調(diào)節(jié)閥、應急卸料閥、管道伸縮裝置等充填管道輸送專利設備，實現(xiàn)了充填材料的滿管輸送、管道壓力的在線監(jiān)測、充填管路的快速切換、工作面管路的整體前移，進一步提高了膏體充填工藝系統(tǒng)的可靠性和適應性。

打造全流程智能充填

去年8 月23 日，康格公司許廠煤礦充填工程部集控員杜長友，在地面集控室用手指輕點鼠標，便完成井下1333 充填工作面保障閥、布料閥自動切換控制，實現(xiàn)了快速、精準遠程操控。此舉標志著康格公司正式建成全國首套智能化充填系統(tǒng)。

智能充填開采系統(tǒng)，是一套適用于膏體充填的智能充填數(shù)據(jù)化平臺，充分利用3C 技術(shù)，在各類先進傳感器、可靠執(zhí)行器和先進控制算法的綜合應用下，建立井上下遠程控制架構(gòu)，借助有效的自動化控制，對井下充填閥和工藝過程進行控制和檢測，可減少井下手動操作工作量大和操作失誤等問題，保障膏體安全平穩(wěn)輸送，降低作業(yè)人員勞動強度。

“智能化充填系統(tǒng)運營后，充填人員由以前的22 人減少到6 人，充填效率提升30%以上，實現(xiàn)了減人提效，向充填無人化方向邁進了一大步?！惫靖笨偨?jīng)理、康格充填開采研究院院長施現(xiàn)院說。不僅如此，該系統(tǒng)還實現(xiàn)了充填液位的自動識別，為充填工作面剩余充填立方數(shù)計算提供了精準數(shù)據(jù)支撐。

今年1月13日，康格公司充填開采研究院掛牌成立。

“組建充填開采研究院，目的就是集聚整合創(chuàng)新要素，實現(xiàn)充填開采技術(shù)較高層次和較高水平突破，進一步提升公司在充填行業(yè)的核心競爭力?！崩钚闵浇榻B說。

此外，本著“優(yōu)勢互補、縱橫聯(lián)合”的原則，康格公司與多所科研院校建立合作關(guān)系，先后為10 余對礦井編制了充填開采論證方案及可行性報告，逐步形成以康格為中心、多家聯(lián)合協(xié)作的充填專業(yè)化技術(shù)合作平臺。與同行業(yè)30 余家單位開展戰(zhàn)略合作共同開發(fā)市場，確保了公司在行業(yè)內(nèi)的市場份額處于領(lǐng)跑地位。

“把充填開采當做一項事業(yè)”

2014 年12 月，國家能源局、環(huán)境保護部、工業(yè)和信息化部《關(guān)于促進煤炭安全綠色開發(fā)和清潔高效利用的意見》提出，因地制宜推廣使用“充填開采”綠色開采技術(shù)，鼓勵對“三下一上”煤炭資源、煤柱和邊角殘煤實施充填開采。2016 年3 月，國家發(fā)改委、能源局《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030 年）》將綠色高效充填開采作為煤炭無害化開采技術(shù)創(chuàng)新的戰(zhàn)略方向；2016 年6 月，國家發(fā)改委、工業(yè)和信息化部、能源局《中國制造2025—能源裝備實施方案》提出，研發(fā)智能化綠色充填開采裝備。

集控室

政策利好，康格公司的發(fā)展如虎添翼。

今年5 月9 日，康格公司成功中標淮南礦業(yè)謝橋煤礦環(huán)保充填開采工程EPC 總承包項目，此舉標志著該公司在市場開拓道路上拿下首個外部EPC 總承包項目，在市場開發(fā)戰(zhàn)略征程上邁出堅實一步。

“拿下此項目，既堅定了企業(yè)發(fā)展的底氣，增強了市場開拓的信心，又對外樹立了公司的良好形象，對于公司搶占充填市場、做大做強充填開采具有里程碑式的意義?！睂O剛說。

據(jù)了解，謝橋煤礦是一家大型國有礦井，隸屬于淮南礦業(yè)公司，位于安徽省阜陽市境內(nèi)，年煤炭產(chǎn)量900 萬噸，計劃年充填開采能力70 萬噸，年處理矸石能力80 萬噸?？蹈窆局袠说某涮铋_采工程EPC 總承包項目，主要為對方提供環(huán)保充填工程系統(tǒng)設計、地面充填站土建、設備安裝、工程施工及充填開采技術(shù)服務等。

今年以來，受疫情因素影響，康格公司堅持“把失去的時間奪回來，把耽擱的進度搶回來”，瞄準做大做強充填開采目標定位，不斷加大市場開拓，全力奪取疫情防控和企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展“雙勝利”，已先后中標國家能源察哈素充填管路項目、寧夏紅四煤業(yè)矸石充填方案設計、臨礦集團古城煤礦二期管路、山西霍州煤電紫晟煤業(yè)充填項目4 個外部項目，實現(xiàn)了外部市場開拓的良好起步。

康莊大道，格局天下。

已是初冬時節(jié)，記者注意到康格公司辦公樓前的竹林依然郁郁蔥蔥。

“深化國企改革的同時，我們是把充填開采當做一項事業(yè)來干。”孫剛向記者介紹，“下一步，公司將圍繞做大做強充填開采產(chǎn)業(yè)，跳出運營服務商傳統(tǒng)定位，努力打造高新技術(shù)企業(yè)，打造行業(yè)內(nèi)‘大充填’品牌?！?/p>