潞安化工高河能源的充填开采探索

作为我省唯一“煤矸石返井试点和充填开采试点”，高河能源在充填开采方面积极探索，为煤企绿色智能发展提供了新的样板——

高河能源的充填开采探索

充填开采是煤炭绿色开采路径之一。作为全省10个省级绿色开采试点项目之一和我省唯一“煤矸石返井试点和充填开采试点”煤矿，潞安化工高河能源公司坚持创新驱动、培育创新生态，在充填开采方面进行了积极探索，形成了可资借鉴的发展模式，为我省煤炭企业勇蹚绿色智能发展之路、推动高质量发展提供了新的样板。

春染柳色之际，记者走进高河能源公司，对其实践成果进行了探访。

独具特色的智慧结晶

高河能源公司位于长治市郝家庄村，地处太行山区，地质条件较为复杂。井田上，压覆着30多个大小村庄，矿井“三下”压煤总量占地质储量比例较高，充填开采意义较大。2015年3月，这里被确定为潞安化工集团首个充填开采试验矿井。

历经几度寒暑，高河能源公司充填开采项目于2021年8月建成投产。到目前为止，累计以充填开采方式开采煤炭80.75万吨，消耗矸石76.7万吨，创造利润2亿多元，初步建成“规模量级最大的绿色开采矿井和综合绿色开采技术最完整的矿井”。

充填开采以一系列新工艺、新技术、新提升，收获了新成果，受到业内外关注。其中凝结了高河能源探路煤炭绿色开采的智慧结晶。

经过不断的实践总结，目前，充填开采已经形成独具特色的采掘模式——探索形成了“长短壁充填开采+沿空留巷无煤柱”智能化联合开采模式。探索形成了“三精两高一智能”的充填模式，即：研发高细破碎机，矸石加工实现“精细化”；应用配比搅拌自动化系统，膏体配制实现“精确化”；布置管路监测系统，预防事故实现“精准化”；采用大功率充填泵，充填采煤实现“高产化”；使用隔离充填液压支架，隔离凝固实现“高效化”；应用膏体充填智能控制系统，充填采煤实现“智能化”。

实施充填开采以来，井下释放了大量的常规工艺无法回采的边角煤资源，延长了矿井服务年限，避免了矸石占压土地面积，有效保护了地下水资源，减少了地面沉降，促进了矿区生态环境建设。

依靠技术创新，井下采掘面长壁充填单次充填方量突破了2800立方米，短壁充填开采长度达到了510米。

经验的积累，数据的攀升，已经形成充填开采的“高河经验”。

卓有成效的科研创新

2023年，是高河能源提交可喜“绿色成绩单”的重要一年：采用“沿空留巷+联合布置”无煤柱开采技术+小煤柱沿空掘巷技术，井下全年减少掘进工程量4500多米；全年乏风氧化发电4690万千瓦时，利用瓦斯1890万立方米、碳减排约32.83万吨二氧化碳当量……为我省实现“双碳”目标和煤炭智能绿色安全开采、清洁高效综合利用贡献了自己的力量。

走进高河能源，感受到的，是科技创新的生机勃发、人才支撑的效能强劲。围绕充填开采，高河能源以打造国家绿色智能示范标杆矿为目标，建立健全了“揭榜挂帅”攻关机制，形成以“双创中心”“一中心四平台”为载体的创新高地，一大批成果和创新人才竞相涌现：公司去年完成科技创新92项，取得3项发明专利，38项实用新型专利，4项省部级以上成果荣誉；“五小”创新项目立项264项，9项获中国煤炭工业协会三等奖以上荣誉；新增煤炭行业技能大师3人、集团首席技师3人、各类技师技工近800人。

人才培养为公司高质量发展注入强劲动力，厚植了科技兴企的根基。公司“双创中心”副主任王慧芳高兴地告诉记者：“由大学生智能化创新工作室完成的物联网IOT平台，实现了企业物联网平台的自主搭建，成功重构了智能主运输、智能主提升等关键环节，解决了智能化应用‘最后一公里’的问题，真正通过智能化手段提高了安全生产效率。”

据介绍，《高河能源膏体充填开采》被评为2022年度山西省煤炭绿色开采优秀案例。其中的短壁充填开采还于近期实现了带压充填。

“我们创新制作了料位监测计，让作业人员在‘待充填区’外部也能看到内部料位的实时变化情况；创新制作了充填压力监测表，有效实现了‘待充填区’接顶压力监测；改进了充填作业工艺，充填过程中，根据监测数据，适时切换布料阀，有效实现了带压充填，最终实现了被动支护到主动支护的质变。”高河能源公司生产技术部副部长康显强说。

形成“1+3+N”智能矿井建设模式

在探索充填开采的同时，高河能源公司始终把矿井智能化建设抓在手上。其中的绿色充填智能控制系统，就是智能化建设的重要缩影。该系统实现了对地面各车间、充填管路及充填工作面的全程监测和控制，实现了“有人巡视，无人操作”。

智能化发展成为企业成长的重要目标。公司历任主要负责人一张蓝图绘到底，带领企业接力快跑，探索形成了今天的“1+3+N”的智能矿井建设模式——1即一套智能化建设标准体系；3即一张5G网、一朵数字云、一个管控平台；N即N个智能化应用子系统。

公司把2023年定为智能化建设规划提升年。经过努力，很快建设完成5G 一张网、云数据中心、智能管控平台“三大信息基础平台”，发布了全国首个“智矿通”应用体系，井下5G信号覆盖区域全部实现基于VoNR新技术高清语音视频通话，实现了10个大类、78种智能化应用场景的智能管控，31个固定作业场所实现无人值守，累计建成3个智能化综采工作面和11个智能化掘进工作面。

智能化综放工作面，更是引进了5G通信、UWB精确定位+天玛、郑煤机、LASC惯导等国际一流设备，具备了“在线监测、一键启停、顺序启停”等功能，实现了“自动控制为主，人工远程干预为辅”的技术变革。在智能化掘进工作面，已经实现了5G和掘进工艺的深度融合，具备了超视距远程控制、视频监控、语音传输等多种智能化功能，工作面人数从13人降到7人。

在2023全国煤矿采煤工作面智能创新大赛智能综放赛道中，高河能源E2312综采工作面，被评为“二等级”荣誉。《高河煤矿生产经营一体化智能管控平台》《高河煤矿智能供电系统》，入选国家能源局最新公布的全国煤炭智能化建设典型案例。

作为国家绿色矿山和国家首批智能化示范建设煤矿，高河能源把创新驱动发展、智能引领未来牢牢抓在手上，以智能化技术作为矿井高质量发展的核心技术支撑，积极推动新一代技术和矿井安全生产深度融合，全面提升了矿井本质安全管理水平和绿色发展水平。

链接

【膏体充填】

膏体充填是指将煤矸石、粉煤灰、工业炉渣、城市固体垃圾等充填材料与水按一定比例混合，制成一种“无临界流速，不需脱水”的膏状浆体，利用充填泵或重力加压通过管道输送到井下长壁工作面采空区，部分或全部充填采空区控制覆岩及地表沉陷的采矿方法。

【短壁膏体充填开采技术】

短壁膏体充填开采技术是近几年发展且成熟起来的一项充填开采技术，该技术结合了长壁开采的通风和短壁采掘装备“小、快、零”的特点，把短壁开采的“三机”配套和充填工艺系统有效结合起来，实现了采、充分离，避免了长壁充填采、充干扰、效率低、控顶效果差等难题。