基于“双碳”目标下煤矿绿色高质量发展对策研究

张永强

（华亭煤业大柳煤矿有限公司,甘肃 崇信 744201）

1 概述

中国作为世界煤炭生产及消费大国，能源结构以煤炭、石油、天然气等传统化石能源为主，风光储热等为辅。在碳中和、碳达峰背景下，煤炭等化石能源仍然是我国能源结构的重要组成部分，作为我国的主体能源地位短期内不会改变，煤炭将逐步从基础能源改变为支撑能源，不存在去煤化和煤炭退出能源机构的格局，要构建新型能源体系，煤炭仍然是不可缺少的重要组成，这就必须从煤炭生产利用等方面进行减排，更加重视煤炭生产、加工、储运、消费全过程安全性、低碳性。煤炭生产、销售、运输、转化应该形成优质高效的数字化、智能化新产业结构，智能化安全、高效、绿色生产是煤炭企业提升经营效益和市场竞争力的根本，煤炭企业必须要紧跟行业发展前沿，依靠科技创新解决发展瓶颈，积极研究应用先进工艺、技术、装备，大力推进煤矿现代化、信息化、集约化、生态化低碳建设，努力降本增效，提升安全、绿色、高效发展水平，实现科技兴安、科技强企，积极探寻煤矿特色双碳发展道路，大步迈进安全清洁低碳利用的绿色高质量发展之路。

2 煤矿科技装备提升

煤矿要以“无人则安，少人则安”理念，将推广应用先进工艺技术装备，作为提升安全生产水平、降本增效的重要手段，实现以机械化换人、自动化减人、智慧化无人，降低煤矿用工和职工的劳动强度，减少各环节作业人员数量，逐步减少或取消夜班生产，优化生产组织。

2.1 提升生产能力及安全开采效率

结合实际研究引进大采高自动化采煤技术装备，实现信息化管理、智能化监控诊断、可视化远程操作的采煤工作面；研究加大工作面长度，以增加特厚煤层割煤高度及工作面分层厚度，实施薄煤柱或无煤柱开采，科学提高工作面生产能力，缓解采掘接续紧张局面；针对综采设备回撤安装期间的停产问题，积极研究应用“110工法”等技术，结合工作面快速安装及回撤设备的应用，实现不停产搬家减少掘进成本及搬迁周期；设备检修方面逐步实现矿井设备互通共享，采用智慧检修系统对设备进行全周期管控，形成到点检修、不检闭锁的AI管控模式，同时应用远距离供电、供液、供料等技术，实现危险区域无人或少人作业。

2.2 提升掘进效率

掘进效率是制约矿井安全、产量、成本的主要因素，采掘接续更是制约煤矿连续生产的重要问题，采煤工作面生产能力的提高，势必要提升巷道掘进速度，但目前多数矿井仍采用综掘机与人工锚网支护工艺，掘进效率远低于高效生产需要，引进适用型快速掘进工艺装备就尤为重要。应加快开展单机式掘锚一体机、快速掘进系统以及盾构技术[1]的可行性研究应用，并组建专业化快速掘进队伍，做好支护工艺研究，实现快速掘进的同时，减少巷道重复维修，杜绝顶板事故。

2.3 提升提高运输效率

通过对运输、储存系统的改造，应用输送机智能保护、智能调速和智能集控系统，实现煤流系统的无人化智能控制，一方面提高智能化程度，减少用工、降低能耗；另一方面扩大单班运输能效，结合先进高效的采掘技术，实现以白班产量达到矿井设计产能，逐步减少或取消夜班生产；又一方面研究应用如带式输送机巷道底板自动清理等或减少煤炭撒落的封闭管道运输设备设施，进一步实质性减少无人化井巷、车间、栈桥的不固定用工。

2.4 加快基础智能信息系统建设

煤矿智能化的主要路径是“智能化生产决策控制+机器人作业”。在煤矿系统智能化建设基础上，在煤矿井上井下主要作业点、线作业岗位上，应用智能装备和机器人，全面替代人工的高强度作业。智能化技术装备是煤矿智能化建设的重要支撑和关键环节，要加快推进新一代信息技术与煤炭产业融合发展，通过5G、大数据、人工智能、区块链等先进信息技术加快对传统生产系统的融合与渗透，实施5G等企业级IT新型基础建设，基于云计算、大数据等IT基础设施，建设采、掘、机、运、通、洗选、地质、供用电、储装、设备自检等多种数据链条，逐步实现智能化生产决策+自动化运行+机器人作业。

2.5 实施固定设备无人值守

应用智能供电管理系统、智能排水系统、中央集控系统等技术，实现中央变电所、主排水泵、主通风机等大型固定设备的无人值守和远程诊断监控，在各系统自动化、智能化的基础上，积极研究应用大数据、多网融合、AI智能管控及运营等技术实现全矿井综合自动化、信息化，采取调度信息指挥中心进行全生产流程控制及调度，配备采、掘、机、运、通、信联合操控室，探索AI全生产周期指令性自主判断生产模式，推进建设智慧矿山。

2.6 优化剥离矿区服务行业

减人增效另一途径主要为剥离企业办社会性质和服务型行业外拓等，进一步降低企业成本。近年来煤炭行业从业人员逐年递减，工人招聘更是难上加难，且新聘职工素质良莠不齐，为此减少不必要用工尤为重要。可从部分辅助车间、区队整体性外包，如供暖系统、主变配电系统、水处理系统、后勤服务系统、物资管控系统、武装保卫系统和车载运输系统以及相应区队等，将优质人力资源作业煤炭生产加工的核心生产力。

2.7 提升专业技术水平。

在发展应用先进技术装备的同时，要积极引进煤矿主体专业技术人才，以先进技术设备的操作及维修作为专业技术人才的孵化岗位，从技术管理、岗位操作、巡查检修等方面统筹考虑，统筹考虑设备共享及互联互通，对技术人员要制定技术发展规划，发挥专业优势，不断培养专业化的技术队伍，为实现科技兴安提供技术保障。

3 煤矿绿色发展对策

国家就煤炭工业污染物排放总量、限值均制定了相应标准，“双碳”目标的确定，随国家对生态文明建设和生态环境保护的持续高位推进，加快生态文明体制改革、推进绿色发展、建设美丽新中国的战略部署不断深入推进，煤炭开采伴随诸多亟待解决的环境污染问题。现阶段大多数煤矿均建有工业及生活污水处理站、锅炉烟气脱硫除尘设施、储煤场挡风防尘网、固废处置场所、车辆冲洗设施等环保设施，并逐年追加投资进行生态修复、环境治理及清洁生产，购置道路清扫车、多功能抑尘车等，基本实现达标排放及合规运营，一定程度上缓解了矿区缓解不断恶化趋势。但煤炭行业要继续通过绿色低碳安全高效开采降低对矿区生态环境的损坏，通过原煤洗选加工清洁化提高产品质量、降低运输及消费能耗，通过煤化工技术实现煤炭由燃料向原料转化，通过矿区新能源技术减少温室气体排放，通过工业“三废”资源综合利用降低水土资源破坏。

3.1 创新环保管理机制

把环保与减排工作放在与安全生产同等重要的位置，建立全员环境管理体系，注重污染预防和源头管控，坚持环保管理提前介入，推进环保管理模式的转变，创新环保管理体制机制，将环保管理延伸至生产工艺和作业一线，实施全员环保责任制，对各类环保责任进行网格化划分，层层签订环保责任书，压实管理责任，不断加强环保与其他工作的融合，将生态环境保护与煤矿绿色发展工作贯穿于煤矿生产经营的各方面和全过程，形成层层联动、齐抓共管、各负其责的环保管理机制。

3.2 提升环保科技力量

注重环保专业技术人员培养和环保队伍建设，通过委培、合作等方式借鉴先进的煤炭环保技术，在学习过程中转化和创新，在实用过程中综合集成和开发，创造出具有自主知识产权的新技术和新工艺。同时，以智慧化绿色矿山建设为契机，加大科技投入，积极选用先进成熟的清洁工艺和环保设备，淘汰高能耗、高污染设备和落后工艺，提升污水处理站等环保车间自动化程度，加快环境信息监测系统建设，实现环保设施智能化管控。

3.3 推进绿色低碳资源化发展

以优化开采布局、实施大采高综采工艺、应用煤矸石充填[2]及置换井下煤柱等技术，同时拓宽煤矸石回用途径，确保煤矸石不出井或升井后资源化、产业化利用，消除矸石山，实现矸石零排放；以热泵、电能、太阳能、矿井热能转换、瓦斯摩擦发热等清洁技术，替代小型燃煤锅炉的使用，实现产煤不燃煤；以保水开采[3]降低矿井水产生量，以矿井水井下处理及废水循环利用减少升井量，采用超滤反渗透等先进水处理工艺进行末端深度处理，探索形成矿井水资源化利用、产业化发展，实现矿井废水零排放；完善煤炭物流体系建设，进行煤炭产运储销整体规划。推动煤炭大宗商品物流技术和装备进步，优化煤炭物流网络，创新多式联运、集装箱运输等，以订单式生产，结合建设全封闭煤炭储运煤系统的方式，实现产煤不见煤；以纯水介质液压系统等设备的应用，降低油类污染物的产生。废弃物资源化利用及产业化发展模式，以及领先标准的末端治理设施来降低或消除污染物的排放，逐步从排污税、环保设备税的减免，环保改造的资金补助，以及碳排放权、排污权交易方面，客观体现环保经济效益。

3.4 加快布局矿区碳交换系统

要加快推进布局矿产资源开发利用过程中的温室气体消纳、减排体系，确保煤矿生产建设形成的碳源与矿井区域生产系统碳循环机制交织耦合，构建矿区碳循环、碳交换系统。一是新开发建设项目，因规划实施少占地、少损毁、多造地、快复垦，使建设生产时期全程协同实现矿区集约用地，做到整体保护、系统修复、综合治理；二是对造成区域固碳能力损失的地表生态植被系统强化恢复。对采煤、排矸、架空线路、外运公路、矿区建设等导致原有耕地、林草等高碳汇型区域损失的重点区域，实施生态恢复及养护工作，提高土壤与植被的光合碳交换过程，通过地貌重塑、土壤重构、植被重建、景观重现、生物多样性重组与保护等工程对矿区损毁区域生态修复，形成前期人工诱导、后期自然恢复的修复方式，使其达到可供利用状态，实现复垦修复后区域的碳固存能力优于原地貌；三是采用先进的高效生产技术和节能技术降低综合能耗，推进智慧本质化低碳型矿井建设；四是在矿区内、采空区、构筑物等空旷区域构建分布式风光发电及瓦斯发电系统使其与植被系统共产共生，初步实现绿电的自产自用和矿区碳排放光合消纳，逐步实施风光水火储一体化，提升新能源利用规模；五是建立碳管控体系，围绕绿色矿山建设，加强节能环保、资源综合利用和生态修复，掌握矿区排碳与消纳量理论体系，为区域碳中和、碳达峰提供理论支撑；六是对资源枯竭的废弃矿井综合开发利用，实施风光补能、抽水储能、压缩空气储能、共伴生能源混采与可再生资源耦合利用、观光旅游、储水制氢、碳捕捉利用等改造，进一步提升中和能力。

3.5 推进煤炭从燃料向原料转变

煤炭企业应进一步优化产业布局，从源头控制，发展煤炭深度洗选加工，形成煤炭分级分质梯级利用，推进实施煤化工产业深度发展，煤化工产业能有效降低碳流失，煤制油、煤制醇、煤制乙二醇等工艺技术实施，碳元素被剥离进入产品，起到了良好的碳固作用，与废气减碳相比易于捕获转化，节碳率大幅提升。构建综合化低碳循环、清洁高效的现代化煤化工产业体系，提高煤炭加工转化水平，使煤炭由单一燃料向原料转变，推动煤基新材料技术进步和规模化发展。

4 结语

我国已把“双碳”目标上升到国家战略，随着国家“十四五”规划的实施，能源企业深化供给侧结构改革和加快转型升级的不断深入，煤炭企业更要以双碳目标的实施为转型契机，煤炭本身不具备污染性，只是利用方式造成了大量污染，煤化工是实现“双碳”目标的重要途径，利用先进煤化工等技术，寻求“用碳不排碳”的煤炭清洁利用新途径，探索颠覆技术实施煤炭资源气化等地下直接转化技术，依托物联网、大数据、人工智能、5G等先进技术，加快实施先进智能化技术工艺及装备的应用，提高生态修复程度，既能减排、又能增汇，是提高煤矿绿色高质量生产的根本，也是实现煤矿开采过程零伤害、零污染、碳中和的重要途径，更是煤炭企业高质量发展的必经之路；煤炭企业不但要提升智能化水平，还应实现环保产业化，“产煤不见煤、产煤不燃煤、矸石不出井或升井回用、废水零排放、用碳不排碳”更是煤矿绿色发展的重要趋势。