微山湖畔,大地深处,采煤机的轰鸣与膏体泵送的嘶鸣交织成变革的序曲。
在山东能源枣矿集团岱庄煤业公司E3下01工作面,采煤机精准切割煤层,随着液压支架自动推移,膏体充填料浆通过管道源源不断注入采空区,灰白色的膏体以肉眼可见的速度“定格”,将刚刚割煤留下的空间严密“充盈”,如同为地层缝合创口。
这幕场景,标志着煤炭绿色开采领域的一项重大技术突破:枣矿集团密实充填新型前进式综合机械化开采方法正式落地,其背后是传统能源行业向新质生产力跃迁的生动实践。
绿色开采的资源突围
“充填技术是实现绿色开采、低碳发展的主要路径。”山东能源党委书记、董事长李伟强调,要加大装备升级,以创新提效率,以产量降成本,打造安全、高效、绿色、经济的开采新模式。
作为山东能源集团骨干企业,枣矿集团省内煤矿“三下”压覆储量占比高达52%,1.2亿吨优质煤炭沉睡在村庄、铁路与水体之下。省内资源日益渐枯,村庄搬迁成本高昂,传统开采方式举步维艰。
“如何让每一克煤炭‘颗粒归仓’,又不让地面塌陷、村庄搬迁?”这成为枣矿人必须破解的生存之问。
枣矿集团一班人将目光锁定“充填开采”——确立为延长矿井服务年限的战略性举措,决心以新质生产力破局。
“新质生产力本身就是绿色生产力。作为拥有140余年煤炭开采历史的国有企业,我们必须在资源开发与生态保护之间找到平衡点。”枣矿集团党委书记、董事长李文说,充填开采不是选择题,而是落实国家战略的必答题。
变革始于2020年8月,枣矿集团启动“四化”充填开采体系建设,目标直指“装备系列化、工艺连续化、材料自主化、技术迭代化”。
3年攻坚,自主研发的分体式膏体充填液压支架、骑运输机式锚杆钻车接连问世;独创的风水沙混合除垢及虹吸冲管技术,让充填效率从“3天1充”提升至“2天1充”……12项国家专利、4项行业标准铸成一套完整的膏体充填自主技术体系。
岱庄、柴里、蒋庄成为首批实践者。3对煤矿18个充填工作面,累计消化固废200余万吨,置换煤炭355万吨。更令人惊叹的是地表沉降仅12毫米,相当于一枚硬币的厚度。微山欢城镇及周边8个村庄3984户居民因此免于搬迁,省下29.88亿搬迁费用。
密实充填开采的颠覆革命
“传统充填开采技术普遍面临巷道掘进量大、充填效率低、成本高等难题。”枣矿集团党委副书记、总经理赵庆民表示,传统充填效率已触瓶颈,必须打破后退式开采的思维牢笼。
2025年初,针对后退式充填开采的“先天不足”,枣矿集团组建跨矿区课题专班,在岱庄煤业公司E3下01工作面打响技术革新攻坚战:首创“密实充填新型前进式综合机械化开采”开启探索之旅。
“只需预掘少量巷道,即可边采边充、自成巷道。”枣矿集团生产技术部部长牟国礼介绍,与传统后退式充填开采截然不同,该方法融合前进式开采与膏体充填精髓:工作面沿新鲜风流方向推进,采煤与充填“无缝链接”,全断面膏体严密接顶,凝固后自然形成后续所需的进回风巷道。万吨掘进率“应声而落”。
在岱庄煤业公司E3下01工作面,凝固后的充填墙呈现出细腻的灰浆质感。课题专班通过优化料浆配方,使膏体6小时即可脱模移架,28天强度超过3.5MPa。“这种配方的突破源于对煤矸石成分的深度分析。”岱庄煤业公司采煤副总工程师赵显江展示着实验记录,“能够实现当班即初凝、脱模即成巷,从而形成对顶板的有效支撑,确保了作业安全。”
自密实充填新型前进式综合机械化开采试验以来,枣矿集团技术团队先后攻克了设备配套、后路安全保障、前进方向优化、支护工艺升级、自成巷安全提升、灾害防治一体化等一系列技术难题,通过“前进式开采+膏体充填+自成巷”的深度融合,打造出安全、高效、绿色、经济的全新开采方法。
新质生产力的破壁之光
“开机!”
随着岱庄煤业公司生产调度室的指令下达,全煤第一个密实充填新型前进式综合机械化开采工作面正式运转。采煤机割煤、推溜移架、膏体充填在“流水线”上无缝衔接,新成型的膏体巷道在矿灯照射下泛着青灰色金属光泽,筑起了经济效益和生态安全的双重屏障。
万吨掘进率降幅80%,预掘巷道施工效率提高33%,工作面准备周期缩短40%,吨煤成本下降20%……与后退式充填开采工艺的对比数据令人震撼。
“密实充填新型前进式综合机械化开采具有初期施工时间短、万吨掘进率低、掘进投入少、作业环境更为可靠等显著优势。”岱庄煤业公司党委书记、经理高松芝表示,E3下01工作面可节约掘进成本1200万元,提前两个月实现投产,预计综合成本将降至行业平均水平的80%。
这是一次采煤方法的重大变革,是理念的突破,更是煤炭行业新质生产力的具体落实。
5月29日,岱庄煤业公司E3下01工作面迎来特殊客人。在国家矿山安全监察局党组成员、副局长周德昶带领下,来自国家矿山安全监察局及山东局、中国矿业大学、山东科技大学等单位领导和专家,以及山东省能源局、山东能源集团有关部门负责人、技术专家深入岱庄煤业公司井下,实地观摩了密实充填新型前进式综合机械化开采工作面运行情况。
周德昶从行业高度指出:“这不仅是山东能源枣矿集团深化科技创新、发展新质生产力的创新实践,更是煤炭充填开采的重要科技成果,是煤矿绿色生产的一次技术革命。”
“这是采煤工艺的重大变革,考虑了巷道、工作面的系统布置,将膏体充填与降低万吨掘进率结合,消除了采空区。”中国矿业大学(北京)原副校长、教授王家臣则评价,“这应该叫采煤方法。”
通过现场考察、技术研讨,专家组一致认为:该方法验证了技术路线的可靠性与安全性,能够实现“三下”开采与灾害治理的有效结合,具备在类似地质条件下进一步试验的技术可行性。
密实充填新型前进式综合机械化开采方法的诞生,不仅是采煤技术的革新,更是发展理念的重塑——证明了传统煤炭产业同样可以成为新质生产力的沃土。
鲁南煤海深处,滚滚乌金在矿灯下无声奔涌,那一道道由膏体充填体构筑的绿色屏障,不仅支撑着矿井的可持续发展,更照亮了行业的新质之路。(曹士刚)