孔庄煤矿绿色矿山建设规划研究

刘 杰，孙 磊，陈 军

(江苏省地质调查研究院，江苏 南京 210018)

0 引言

绿色矿山是在矿产资源开发全过程中实施科学有序的开采，对矿区及周边生态环境扰动控制在可控范围内，实现矿区环境生态化、开采方式科学化、资源利用高效化、企业管理规范和矿区社区和谐化的矿山[1]。对照《关于加快建设绿色矿山的实施意见》要求和自然资源部发布的《煤炭行业绿色矿山建设规范》等行业标准，从矿区环境、资源开发方式、资源综合利用、节能减排、科技创新与数字化矿山、企业管理与企业形象等6个方面[2]，对绿色矿山的建设要求进行规定，绿色矿山建设应贯穿规划、设计、建设和运营全过程。本文以孔庄煤矿绿色矿山建设为案例，分析了矿山建设条件，提出了建设规划具体目标并研究探讨了重点建设领域里的主要任务，以期为同类矿山的国家绿色矿山建设规划提供科学参考[3]。

1 孔庄煤矿概况

孔庄煤矿位于江苏省沛县，苏鲁交界的微山湖西岸，是闻名全国的一级安全高效矿井和环境优美化矿井，隶属于中煤集团上海大屯能源股份有限公司，是大屯公司最早建成的矿井之一。孔庄煤矿于1973年10月动工，1977年7月建成投产，设计生产能力为60万吨/年，通过二、三期改扩建工程后，目前原煤产量核定为144万吨/年。矿山建有180万吨的选煤厂，所产精煤、优质动力煤及多种配煤可满足不同用户的需求。孔庄煤矿井田东西走向长13 km，南北宽3.6 km，面积44.14 km2。矿井主要可采煤层为7#，8#煤层，煤层平均厚度分别为4.42 m，2.93 m，煤层倾角在11°～32°，一般为21°。煤种为低灰、低硫、特低磷、特高热值的1/3焦煤和气煤。

孔庄煤矿为地下开采矿山，目前开采标高-160 m～-1 015 m，井底标高分别为主、副井-375 m，混合井-1 015 m；在浅部布置南风井、东风井，落底标高分别为-160 m，-180 m。矿井开拓区从一水平到三水平共16个采区，西一、东一、东二、东三、Ⅱ1，Ⅱ3，Ⅲ2，Ⅲ3，Ⅰ4，Ⅰ5，Ⅱ5采区已开采完毕，Ⅰ6，Ⅳ1，Ⅲ4，Ⅲ5采区为生产采区，Ⅳ3采区正处于准备阶段。矿井目前有2个综采工作面和7个掘进头，其中3个煤巷掘进头和4个岩巷掘进头，为矿井开拓、准备重点工程及回采巷道的掘进服务。

孔庄煤矿先后获得全国“五一”劳动奖状、全国双十佳煤矿、煤炭工业节能减排先进单位、国家级安全质量标准化煤矿、全国煤炭系统建设和谐社区先进单位、全国特级安全高效矿井等100多项荣誉称号。

2 孔庄煤矿绿色矿山建设目标

孔庄煤矿坚持将“建设绿色中煤，实现煤炭资源精采细采”的理念作为企业的发展方向，坚持“以依法办矿为前提，以安全生产为保障，以科技创新为先导，以综合利用为突破，以资源高效开发为中心，以节能环保为重点，以数字化、智能化矿山建设为契机，以夯实管理基础为手段”，将绿色发展的理念与实践贯穿于矿产资源开发利用的全过程。积极推进清洁生产，发展循环经济，建设成为管理科学规范、生态环境优美、产业结构优化、企业内外和谐的现代化绿色矿山。

3 绿色矿山建设基本原则

3.1 坚持因矿制宜、统筹发展的原则

以国家政策、战略、任务与要求为出发点，结合矿山实际情况，总结分析在日常生产过程中，资源开发利用、环境保护和社区和谐发展等方面所存在的矛盾及问题，提出具有可操作性的方法和措施，保证矿山统筹协调发展[4]。

3.2 坚持突出重点、把握特色的原则

在绿色矿山建设规划以及重点领域开展专题规划，对矿山采取的先进技术、方法、手段进行及时归纳和总结，发展建设体现自身特色的绿色矿山发展模式[3]。

3.3 坚持合理规划、注重实施的原则

依据绿色矿山建设的基本条件及煤炭行业标准要求，制定符合实际的建设规划目标。积极开展实施规划重点工程建设项目，各项建设工程应做好资金安排，合理统筹，狠抓落实，保证规划指标的顺利完成。

3.4 坚持创新发展、与时俱进的原则

认真贯彻执行政府制定的一系列方针政策与规定，与时俱进，开拓创新，研究和引进新工艺、新方法、新设备，实现科学发展、统筹发展、可持续发展，实现企业经济与自然环境、社会的全面协调发展。

4 重点规划建设领域及主要规划任务

4.1 矿区环境

孔庄煤矿十分重视环境保护工作，加大矿山地质环境治理保护力度，全面开展地质灾害防治工作。加强土地复垦工作，创新土地复垦技术，加大土地复垦资金投入，对可复垦的土地全面复垦，因地制宜，优先复垦为耕地[5]。土地复垦所采用的方法主要有：煤矸石充填法复垦、挖深垫浅法复垦、粉煤灰充填法复垦、湖泥充填法复垦，其中以湖泥充填法复垦为主。

规划期内矿山对位于微山县赵庙镇境内总面积22.24 hm2(合333.63亩)采煤塌陷地进行规划治理，项目总投资预算为650万元，可恢复优质高效耕地面积18.37 hm2，有效缓解矿区突出的人地矛盾，对改善区域内生态环境具有重大意义。项目的建设使大面积的塌陷地和积水区复垦成耕地及养殖水面，增加耕地的同时促进渔业和畜牧业的发展[6]，可为当地农民提供多种就业和创收途径，有利于地区的社会稳定。

4.2 资源开发方式

孔庄煤矿通过对已有的采区重新优化设计布置，实现工作面合并，加大工作面走向与倾斜长度，减少区段煤柱和上山煤柱损失，提高资源综合利用率；通过对综采设备的升级改造，加大工作面的回采高度和截割深度，加快了工作面过断层及特殊条件下的回采进度，提高了工作面的回采率；在巷道支护上不断取得改进和技术突破，使工作面区段煤柱尺寸从过去的10 m缩小为5 m，资源损失大幅降低，最大限度地回收煤炭资源。

规划期内矿山针对矿山7煤赋存的实际情况，研究大倾角、断层多等情况下一次采全高工艺的应用，实现矿山7煤厚煤层一次采全高，有效提高大采高工作面煤炭回收率。大倾角厚煤层一次采全高工艺在7436工作面进行应用，该工艺的顺利实施使得工作面回采率可提高约5%，可多回采煤炭约9.7万吨，以500元/吨计，可直接创造经济效益约4 850万元。

4.3 资源综合利用

孔庄煤矿依托大屯矿区“一纵五横”的循环经济发展模式，最大限度地实现矿区的矿井水、生活污水、煤矸石、煤泥以及其他废弃物的循环利用，将孔庄煤矿建设成技术先进、知识密集、管理文明、环境友好、结构和谐的绿色矿区，走在全国煤炭行业资源综合利用的前列。

规划期内矿山开展矸石不升井系统、井下充填技术研究，充填开采工艺与设备的改进遗迹煤矸石绿化治理技术、综合治理研究。该项目的研究与应用，可以对采煤工作面、废旧巷道进行矸石充填，多采出煤炭资源，采用沿空留巷减少巷道掘进量，增加回采效益，降低掘进成本。矸石不升井减少了地面矸石的排放与堆积，矸石山的绿色治理改善了矸石山占用土地及环境污染问题，节约了土地资源，有效缓解周围生态环境压力。矸石不升井、井下充填技术的实施，可以一定程度上控制开采范围内的地表沉陷，有效保护开采范围内的建筑物安全，减少村庄搬迁土地流失。

4.4 节能减排

孔庄煤矿积极落实国家及公司“节能减排”工作部署，积极开展节能降耗与减排工作，节能降耗达到国家规定指标。采用先进的节能减排生产工艺，“三废”排放达标，固体废弃物综合利用率达到国内同类矿山先进水平。

规划期内矿山实施井上下电气设备变频供电节能改造工程，采煤工作面大溜子及主运皮带根据实际需要，采用变频器供电运行，改变供电频率，调节负载，起到降低功耗、减少损耗的作用，每年可以节约用煤1 793 t，节约电量443.9万千瓦时，可以节约电费330余万元。另外，变频器调速可以实现电机的软启动并降低启动电流，减少了对电网的冲击及对设备的损坏，大大提高了设备的使用寿命。

4.5 科技创新与数字化矿山

孔庄煤矿历来重视科技创新，坚持依靠科技进步，大力发展循环经济，不断加大科技投入，先后有160多个新装备、新技术投入了生产经营，取得了显著的社会、经济和环境效益。

规划期内矿山实施智能化矿井建设工程，基于云平台的生产安全大数据集成分析平台及预控预警系统研究与应用。以数字化、网络化、智能化为方向，推进网络安全和煤矿智能化发展，加快工业互联网、新一代通信技术、云计算、大数据、人工智能、虚拟现实[7]等现代信息技术在煤炭工业领域的推广应用。

积极开展7301和7434工作面开采冲击地压监测预警与防治技术研究工程，以孔庄煤矿受埋深、复杂构造、厚硬岩层、冲击倾向性煤层及顶底板等综合影响下的7301和7434工作面开采冲击地压监测预警与防治技术为研究对象，开展复杂多因素条件下工作面开采冲击地压监测预警、防治技术研究。通过7301和7434工作面研究矿井深部工作面采掘活动过程中煤岩层的冲击效应，研究煤层、顶底板强度、外界动载等对煤层冲击效应的影响，区划其冲击危险区域；研究7301和7434采掘工作面开采过程中的钻屑量、SOS微震监测预警指标，提出分级分区预测技术及其对策；研究7301和7434采掘工作面开采过程中冲击地压防治措施的关键技术参数及其优化，并对卸压效果进行评价[8]。

加快实施7436工作面智能化工作面建设工程，在孔庄煤矿IV1采区7436工作面装备配套升级的基础上，引进一套综采自动化控制系统，利用计算机技术、自动化控制技术、通信技术、传感技术等，采用“记忆割煤、视频监视、人工远程控制”等技术手段，达到采煤工作面“自动控制为主，人工干预为辅，无人跟机作业，有人安全巡视，地面远程监控”的智能化开采模式，实现煤矿智能化开采。

4.6 企业管理与企业形象

孔庄煤矿坚持以人为本，积极推进“最美孔庄”建设工程。规划期内美化矿容矿貌，及时更新更换矿内灯饰、宣传标语、排版等，并实行“6S”管理，推行现场管理规范化、日常工作部署化、物资摆放标识化、工厂区管理整洁化、人员素养整齐化、安全管理常态化，推动矿井环境整洁有序、设施安全运行、职工行为标准规范。

矿山积极推进精神文明建设，每个季度举办道德讲堂，开展“真心英雄”品牌栏目及新人新事评比活动，坚持“和”文化统领，完善文化体系建设，推动企业文化传承创新、宣贯落地，助推“最美孔庄”建设工程早日实现。加强日常监督检查，成立“6S”管理群，做好动态跟踪，发挥监督作用，做到定期检查和日常抽查相结合、明察与暗访相结合，不断提升文明单位创建及“最美孔庄”建设水平。

矿山自觉履行企业社会责任，出资修建村镇公路，方便当地百姓出行；出资加固湖西大堤和改建防洪闸，保护了湖西地区超过26.67 hm2的农田和200多万人口的生命财产安全；对采煤沉陷区村庄采取易地搬迁安置，完成王庄村和南挖工庄村易地搬迁安置工作。

5 结语

绿色矿山应贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，遵循因矿制宜的原则，实现矿产资源开发全过程的资源利用、节能减排、环境保护、土地复垦、企业文化和企地和谐[9]等的统筹兼顾和全面发展，是贯彻落实习近平生态文明思想的具体体现。因此，建设绿色矿山是一项庞大而复杂的系统工程，是一项长期性战略任务，矿山企业必须按照绿色矿山建设的基本条件全面规划，依据自身特点明确建设规划目标和重点规划领域，有效推进绿色矿山建设各项工作，方可为保护资源、保护环境、促进地方经济发展和维护群众利益做出贡献[10]。