义能煤矿绿色矿山建设探索实践

张 强 孙 力

（1.通用技术集团工程设计有限公司，山东 济南 250031；2.山东义能煤矿有限公司，山东 汶上 272511）

山东义能煤矿有限公司（以下简称“义能煤矿”）2019年编制了《山东义能煤矿有限公司绿色矿山建设实施方案》，成立了绿色矿山建设工作领导小组。经过多年的稳步推进及一年的重点建设[1-3]，义能煤矿在资源高效开发与合理利用、科技创新、节能减排及矿山环境恢复与综合治理等方面已取得了显著效果，已按标准基本建成绿色矿山。

1 建设目标

1.1 总体目标

义能煤矿认真贯彻落实习近平总书记提出的“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念，实现资源开发与生态环境协调发展，全力打造绿色矿山。义能煤矿全面实现矿区环境生态化、开采方式科学化、资源利用高效化、管理信息数字化、矿区社区和谐化，坚持“无害化开采、生态化发展”的战略方向，努力将煤矿建设成为一座科技矿山、绿色矿山、生态矿山、标杆矿山。

1.2 建设期目标

义能煤矿对照绿色矿山相关指标要求，在分析现有绿色矿山创建工作成果及存在问题的基础上，认真实施资源节约与高效利用、矿山环境保护与综合治理、科技创新、节能减排和社区和谐规划建设任务，开展资源综合利用类工程、科技攻关类工程、矿山环境恢复治理类工程以及和谐社区建设类工程，科学、合理、有序地开展绿色矿山建设工作。到建设期末，使该矿全面达到和符合绿色矿山建设的标准和要求。

2 绿色矿山建设现状

2.1 矿区环境

（1）功能分区合理

工业场地按功能由南向北主要划分为三个区，即场前生活办公区、辅助生产仓库区及煤炭生产储运区。

（2）储运与防尘

工业场地内煤炭加工运输过程中产生的煤尘采用机械通风除尘和喷雾洒水降尘结合的措施，设计配备了洒水车定时洒水防尘。各个转载点设有喷雾洒水装置，对煤炭外运车辆采取定量装载并加盖蓬布抑尘、出场停车冲洗措施。

（3）矿区绿化完备

矿井绿化在建设时坚持开发和绿化同步发展的原则，结合当地的土壤特点，利用地方树种，按照不同的功能分区对工业场地、场外道路进行绿化。现矿区绿化覆盖率100%。

2.2 资源开发方式

该矿采用立井开拓方式，倾斜长壁后退式采煤法，综采工艺，超高水材料充填采空区管理顶板。公司各项采矿工艺技术指标达到自然资源部、山东省及绿色矿山建设规范要求的最低指标要求。

义能煤矿建有一套完备的超高水充填系统，自2015年10月投产以来，一直采用超高水全部充填法进行长壁综采，充填率达到95%以上，目前地面下沉最大不超过300 mm，对地面建筑物影响轻微。项目实施后，地面房屋总体上不超过一级损坏，通过简单修复，可以保证房屋使用安全。

2.3 资源综合利用

（1）选煤

义能煤矿建有与矿井同等能力的选煤厂，位于矿井工业场地内，采用原煤无压三产品重介旋流分选工艺。选煤厂洗水一级闭路循环，不外排。近三年原煤入选率均达到100%。

（2）煤矸石综合利用

目前生产掘进矸石、选煤厂洗选出来的矸石及工业场地锅炉房产生的灰渣用于塌陷区回填、铺路，部分用来制砖。下一步井下矸石置换充填方案实施后，井下掘进矸石用以置换充填，实现掘进矸石不升井。

（3）矿井水综合利用

矿井井下正常排水量为40 m3/h，处理站采用水力循环澄清池+无阀过滤器+活性炭处理工艺。一级处理后的矿井水经过消毒处理后大部分用于超高水充填系统，少部分用于工业场地消防用水、绿化用水、地面防尘用水、选煤厂用水等。近三年来矿井水综合利用率100%。

2.4 节能减排

（1）节能

公司制定节能管理制度和节能减排设备更新计划，并建立了生产全过程能耗核算体系，对生活、机房等用电、用水、用油及用煤单位进行能源使用计量，按指标考核，实现节能管理的“精细化”。

（2）减排

在矿山运营过程中，坚持达标排放，利用全封闭煤炭储运系统，杜绝露天作业，减少了粉尘等固定颗粒物排放；利用矿井水处理系统，实现矿井生产、充填开采、洗选煤、井下矿井水循环利用，达到污水零排放；利用乏风净化系统，减少SO2、CO、粉尘、瓦斯等有害气体的排放。

2.5 矿区生态环境保护

公司制定环境管理制度，并定岗定责，严格执行环境保护“三同时”制度。项目建设过程中，依法编制《山东义能煤矿有限公司义能矿井项目环境影响报告书》等文件，取得相关批复并完成环保设施验收工作；依法编制《山东义能煤矿有限公司矿山地质环境保护与土地复垦方案》，并严格落实执行。

2.6 科技创新与数字化矿山

矿山经过多年的精心建设，已经形成机构完整、组织健全的科研队伍，以研发超高水充填采煤技术、井下矸石不升井技术为载体，技术队伍不断补充和壮大，其中“超高水材料充填开采技术”科技成果已经达到国际先进水平。近三年科研及技改投入均高于上年主营业务收入的1.5%。

3 存在问题

3.1 矸石利用方式有待改进

根据矿井开拓部署，义能煤矿二水平延深工程将全面展开，出矸量大，井下矸石难以外运处理，只能在工业场地内露天堆放储存。煤矸石长期露天堆放，易污染空气土壤及存在发生自燃的风险。

3.2 矿井余热回收利用存在问题

义能煤矿在实际开采过程中有大量的低品味能源可回收利用，主要是矿井乏风和压风机余热。利用低品位能源经过热交换获取的高品位能源用于矿区供热，可全面替代矿区燃煤锅炉系统，降低一次能源消耗及污染物的排放。

4 改进措施

4.1 矸石利用改进措施

实施井下矸石置换充填方案，采用巷道充填方式，充填巷掘进完成后，暗斜井矸石通过胶带输送机沿矸石运输巷运至充填巷，经转载机输送至抛矸机，由抛矸机抛至充填巷迎头。

4.2 矿井余热回收利用改进措施

矿井余热回收利用工程分矿井乏风、压风机余热回收利用工程。在矿井源热泵系统中，热交换器实现将矿井乏风及压风机余热中所蕴含的大量热能通过喷淋换热方式转移到循环水里面。经过热泵系统后的循环水再重新送入矿井乏风及压风机热交换器进行热交换，循环往复，将不能直接利用的低温热能变为有用的高温热能，用于煤矿建筑冬季采暖、夏季制冷、冬季极端环境温度下的井口防冻以及全年洗浴热水热源。

5 改进效果分析

5.1 矸石利用效果分析

义能煤矿矸石置换充填方案的实施，可有效解决二水平延深工程矸石问题，有效提高暗斜井掘进速度；可实现矿井掘进矸石不升井；可减少煤矸石露天存放，有效降低环境污染、土壤污染、地下水污染。

5.2 矿井余热利用效果分析

项目建成后全面替代矿区现有燃煤锅炉，改变矿区燃烧大量煤炭的高耗能、高污染、高运行费用的状况。与常规的系统相比，每年可节约标准煤1258 t，实现采用可再生能源替代常规能源的全新能源利用方式。

6 结语

义能煤矿在现有绿色矿山基础上，通过建设矸石置换充填系统、矿井余热回收利用系统等重点工程，对矿资源综合利用、节能减排等方面均有较大提升。通过建设绿色矿山美化了矿区环境、提高了资源综合利用能力，减少了地表沉降，缓解了矿山企业与周围群众的矛盾，有利于社会稳定和区域经济持续发展，对营造一个良好的矿区生产环境、树立工程形象、创造良好的社会环境和当地经济的发展起到了重要的促进作用。义能煤矿绿色矿山的建设，对济宁地区绿色矿山的建设起到积极的示范作用。