二、低碳运行生态矿山建设的创新与实践

　　煤炭行业是生产高碳能源的企业，也是一个消耗资源的行业。冀中能源的低碳运行生态矿山建设，就是要最大限度地减少能源的消耗，最大限度地增加资源和废物的回收复用，最大限度地减少废弃物的排放，集成各项新型低碳生态节能技术，嵌入整个生产过程，不启动低碳生态技术环节就不能生产，从而使整个生产过程实现低碳生态运行。

　　1.煤矿矸石不升井，不建矸石山

　　对煤炭企业来说，最大的低碳生态行为莫过于节约煤炭资源，煤炭对企业来说是产品，对社会来说就是资源，就是不可再生的燃料、原料。矸石是煤矿开采过程中不可避免的伴生物，长期以来，煤矿生产过程中产生的矸石都需要提升到地面，运输和提升过程中，需要消耗大量电力、运力资源，矸石在地面长期堆存过程中，不仅占用土地，还会产生大量有害气体、分解物，对周围空气和水体造成严重影响。目前，我国煤矸石累计堆积已达30亿吨，占地55万km2以上；其次是自燃发火，排出大量烟尘、SO2、CO、H2S等有害气体，损害人体健康、抑制作物生长、腐蚀构筑物等。据初步统计，目前我国有矸石山1500座左右，其中正在自燃的有100多座。此外，高硫煤矸石经雨水淋沥而产生酸性淋沥水会污染周围水体和土壤，损害水生生物和农作物，有个别煤矸石山还会发生喷爆和崩落等事故，威胁人身安全。此外，夹杂着矸石的原煤长距离运输，也增加了运力负担和能源消耗。2008年全国煤炭铁路运输量15亿吨左右，平均运距630公里，原煤与洗煤及没有矸石的煤相比，含矸石量多出15%左右；相当于全国每年增加铁路运力2.25亿吨、1417.5亿吨公里，按煤炭铁路平均运价0.08元/吨公里计算，相当于增加了原煤中矸石运输费113.4亿元。但如果企业把出产的原煤通过采煤、洗选和矸石井下充填一并生产，对外输送精煤，就可大大节约铁路运力，降低企业的物流负担，减少煤炭使用过程中的污染物排放。

　　为从根本上解决问题，最有效的办法就是不把矸石提升到地面，而是在井下直接处理。围绕这一理念，冀中能源一是将矸石筛选系统前移到井下，这样至少会选出10—15%的矸石，矿井提升效率将相应提高10—15%；二是井下采面开拓及选矸产生的矸石，直接在井下充填，在消除煤矸石及其污染的同时，可以减少开采造成的围岩变形破坏、地表下沉、地面环境污染和土地占用等。

　　冀中能源在低碳运行上遵循三个原则，一是在煤炭资源上“吃干榨尽”。二是“把一切当作资源”。解决办法一是从采区设计入手，改革巷道布置，减少井下岩巷开掘量，尽量采取全煤巷开拓方式，减少破岩量和排岩量，提高煤炭采出质量。三是合理选择采煤方法和生产工艺。根据煤层赋存条件，在安全、高效的前提下，优化矿井和采区设计，不夹带或少夹带矸石，为低碳生态开采提供保障。

　　为了提高煤炭回收率，冀中能源在煤炭开采上变粗放为精细，一是通过优化工作面设计、改进采煤工艺和加强管理等手段，使煤炭回采率提高到97%以上。二是通过整合、购并地方煤矿，对一些资源枯竭的矿井不急于丢弃并复采；进行技术改造，提高资源回收率，保护了一部分资源。三是通过技术攻关，利用矸石巷道充填、矸石采面充填、膏体充填、高水材料充填、沿空留巷、极薄煤层开采等技术，对一些可采可不采甚至是开采“禁区”、“表外”的煤炭也通过矸石井下充填开发了出来。四是洗精煤生产，最大限度地多洗精煤，调整产品结构。

　　邢东矿是冀中能源低碳运行生态矿山建设的先导，创造性地实现了国内首创的矸石井下充填采煤新工艺，实现了矸石不升井、地面不建矸石山，被公认为全国“科技低碳生态型”煤矿的典范。矸石井下充填采煤技术工艺，不但消除了井上排矸石带来的占压耕地和矸石对环境的影响，同时，还可利用这些矸石对采空区的煤巷进行充填支撑，最大限度地开采煤炭资源。此项技术荣获“国家科技进步二等奖”。

　　邢台矿是一个老矿，经过四十年的开采，剩余可采储量仅几千万吨，可建筑物下压着的优质煤炭就有5823万吨。矿井设计时留下60米厚的冲积层防水煤柱，一直被视为不能动的禁区。邢台矿井田煤系地层普遍被巨厚冲积层覆盖，他们从冲积层煤柱试采的科研攻关开始，逐步将煤柱缩小到20米，最小处10米左右。运用这一技术，他们从“禁区”采出煤炭8000多万吨。

　　在过去几十年的开采中，邢台矿排到地面大量的矸石，形成了一个金字塔式矸石山，同时电厂、水泥厂还排放大量的粉煤灰。如何利用矸石和粉煤灰做井下充填材料，置换出建筑物下宝贵的资源，成为冀中能源低碳运行研究解决的课题。矸石井下回填技术的思路，就是还矸石于井下本来位置，就地使用，利用这些矸石对采空区的煤巷进行充填支撑。邢台矿采面的井下充填实践又成功了，并回收了大量煤炭资源。

　　邢台矿建下充填开采的成功，为我国煤矿“三下”压煤的大规模开采开辟了一条新途径，仅2009年，这个矿用充填的方式，从永久煤柱中就采出优质煤几十万吨，获利近2亿元，社会效益更大。

　　矸石回填技术带来了低碳运行的集群式效应：首先，矸石回填后可把用常规方法不可能采出的煤炭资源采出来，实现了建筑物下安全采煤，提高了资源产出率。每充填１米巷道，就可多产煤30吨；断面25立方米的巷道，直接经济效益为18000元—23000元，年创效益达2000万元以上，采面充填经济效益和社会效益更为可观，能消耗大量的煤矸石。其次，矸石回填代替保护煤柱，避免了地面塌陷，不但有效地保护耕地，降低生产成本，防止了矸石山长期风化造成的污染，实现了低碳生态开采，而且不再提升矸石，不再堆矸石山，不再占用土地，不再污染地面空气。据测算，一个年产100万吨的矿井，矸石山的占地面积大约在110亩左右。其三，矸石回填技术还带动了其他一系列难题的解决。建筑物下开采，一直是煤炭业界的一大难题，其中煤炭开采出来后的充填材料和充填技术，就是两大障碍。这些都在冀中能源得到了较好的解决。

　　2009年邯矿集团围绕建下开采、推广沿空留巷、无煤柱开采、高水材料充填等低碳技术工艺，投入100万元专项资金，对5项煤矿重点科技攻关项目做出贡献的人员进行奖励，确保把有限的资源“吃干榨尽”，使全公司的采区回采率在2008年91%的基础上又有新的提高。

　　邯矿集团陶一矿于1976年建成投产，设计年生产能力60万吨，至今已开采33年。煤田在上世纪90年代初由于受150多个小煤窑的乱采滥掘，提前进入了“衰老期”。但由于采取了“超高水材料充填”的采煤新技术，使该矿的煤炭回采率达到95%以上。2006年、2007年，陶一矿研发出用高水材料推行“沿空留巷”技术，把高水材料充填到包里，填到采空区使之不塌落，同时把巷道留下来，少掘一条巷道。这一技术代替了木垛支护，少留20米宽煤柱。2009年夏，邯矿集团应用这项新技术采出煤炭44464立方米，充填体积39766立方米，充填率达82%。如果沒有这项新技术，村庄下、铁路下、水体下边缘的煤只能采20%~30%，利用这项新技术，“三下”压煤95%以上可得到开采，不可再生的资源得到有效利用。陶一矿就能解放出600多万吨煤炭资源，延长煤矿10多年寿命，邯矿集团就能解放3000多万吨煤，全冀中能源就能解放出4亿多吨煤炭。如果这项新技术在全国煤矿系统推广应用，随着推广规模扩大，超高水材料还有望形成新材料产业，前景非常广阔。

　　煤炭回采率提高带来的低碳好处是显而易见的。如果按照我国煤炭回采率若每提高1%，在不增加基建投资的情况下可增产1000万吨煤炭，若提高10%则可增产1亿吨煤炭。“超高水材料充填”技术试验成功使矿井延长了寿命，利国利企利民。

　　矸石、膏体、高水材料等井下充填技术工艺，是造福国家和社会的善举。冀中能源在全国第一家推行后，对此技术工艺并不保守，先后引来了美国、英国、波兰、印度、澳大利亚、越南等国家和全国煤炭企业168个团次参观学习，使这一自主知识产权技术工艺逐步推向了全国其他煤炭企业。

　　2.煤矿产煤不烧煤，利用风源、水源热能取代锅炉

　　低碳运行生态矿山建设包括低碳、循环和相应的创新技术体系。低碳经济的特点一是少用碳，二是大量减排，三是将所生产的资源通过回收、再生等方式获得使用价值，实现低碳环保、循环利用。

　　东庞矿北井为解决职工冬季取暖夏季制冷问题，利用矿井独具的回风源、水源特点，研制了高效矿井回风热交换器，利用矿井回风温差作为能源，通过热交换器提取热量，带动压缩机做功实现机组冬季采暖夏季制冷的目的。降低了主扇的噪音，改善了矿井地面的环境；同时还研究开发了新型高效、低噪音、免维护、环保型涡旋热泵机组，无毒、无污染、环保型工作介质，实现了模块化设计，压缩机并联使用，提高了备用系数及运行效率；另外还研制出了低温、低噪音井筒防冻散热器，以适应进水温度45℃和环境温度－15℃的要求；保证进风井筒中混合空气温度2℃以上，解决了井筒防冻等问题。利用热泵技术回收矿井总回风中、电厂冷却水中的热量，成功地为煤矿建筑供暖、井筒防冻和提供生活热水，东庞矿取缔了所有燃煤锅炉，实现了“产煤不烧煤”，低碳运行减少了污染物排放，节能环保。

　　目前，这项技术已在东庞矿、梧桐庄、云驾岭等矿成功应用，该项技术的推广不但满足了东庞矿北井供暖空调、井筒防冻需要，解决了职工洗澡、宿舍冬季取暖问题，还利用井下与地面水的温差来制造“天然空调”，实现冬天取暖、夏天制冷。此项技术的应用，一个采暖季就可节约燃煤和运行费用220多万元，减排二氧化碳排放5000多吨。据初步估算，此技术若在全国推广，每年利用的热能折合标煤可达2485万吨，相当于一个大型煤炭企业的产量。这是一个典型的低碳运行，实现了不排废气、废渣。

　　3.煤矿生产不破坏地下水，实现水资源综合利用

　　水，特别是地下水，是我国的一种稀缺资源，冀中能源煤矿开采不但不破坏地下水，而且还有效保护了地下水资源，实现了循环利用。这也是低碳生态矿山建设重要内容之一。矿井突水是一个世界性的难题，我国煤炭资源与水资源具有逆向分布的特征，一方面是富煤地区严重缺水，一方面是少煤区域矿井水的大量排放，造成水资源的严重破坏和浪费。目前，全国每年矿井排水量约45亿m3。冀中能源矿井井下多处于华北多水区域，这要求冀中能源在矿井生产过程中，既要采取保水开采、回灌治理等技术手段，对导水构造和含水层进行探查，制定技术方案进行封堵和治理，减少矿井涌水量，保证安全生产，又要建立井下水澄清系统和地面水回灌系统，将经过治理的水通过回灌孔重新注入井下含水层中，保证地下水资源的相对平衡，实现对水资源的保护和循环利用。

　　梧桐庄矿是一个被水威胁的典型矿井。井下水文地质条件复杂，水压高、水温高、突水量大、水质差，对煤矿的安全生产构成巨大威胁，较深部地区因受水威胁一直不能正常开采。通过综合物探、导水陷落柱注浆封堵、断裂构造探查治理、工作面底板预注浆加固改造等工程，对矿井突水进行了彻底封堵，将涌水量由每秒17.5立方米减少至5立方米。

　　梧桐庄矿坚持按照防治水工作程序，逐步变治水为防水，减少突水几率，杜绝各类突水事故。在矿井达到减水效果的基础上，利用井下澄清系统对矿井水进行澄清处理，将矿井水排至地面石英砂过滤，降低水质浊度后回灌到井下用于矿井防尘、注浆、矸石洒水等各个方面。另外，把剩余水量经过过滤、消毒后压至井田内含水层，从而实现了矿井劣质水源的闭路循环复用。该矿在膏体充填、巨大煤仓建设和废水利用、固体废弃物处理、噪声防治、防尘等方面取得了重大进展，正逐步将梧桐庄矿打造成为“采煤不见煤、出煤不烧煤、用水不排水、排矸不提矸”的科技高效低碳生态矿山。

　　为解决煤矿生产生活中产生的大量污水问题，邢东矿、东庞矿等投巨资，建设中央水处理系统，对澡堂洗浴水进行处理，日处理量达240立方米以上。为从根本上解决矿井产生的污水，同时投资1800万元建设污水处理站，处理全部的生活污水和井下矿井水，日处理能力在3000立方米以上。经过处理后的污水全部达到了环保要求，可用于降尘、喷灌、景观、洁卫等，实现了矿井水的全部开发和循环利用。邢台矿的污水处理工程规模更大、社会效益更可观。

　　4.煤矿低碳运行，实现节能创新

　　早在2008年，河北省就实施了“双三十”制度，即30个重点地区的行政领导、30家重点企业的法人代表用签订“军令状”的方式向省人民代表大会作出承诺：3年期间高标准完成节能减排目标，否则县(市、区)长自动引咎辞职，国有企业负责人就地免职，民营企业停产整顿。冀中能源峰峰集团、邯矿集团、股份公司等均列入了“双三十”，责任重大、任务艰巨。

　　作为国有大型煤炭企业，冀中能源一直狠抓低碳运行和节能减排工作，以科技进步带动产业升级，不断延伸产业链条，提高产业现代化水平。具体讲，就是把低碳技术贯穿到企业活动的全过程，依靠项目建设来推动低碳，依靠加强管理来促进低碳，依靠科技进步来实现低碳节能。

　　云驾岭矿对主井进行了转子变频调速攻关，不仅技术先进，填补了国内空白，而且节电效果明显，达到了19.6%。该项目荣获“国家科技进步二等奖”。集团所属大部分矿井实行了井下工作面用电考核，避峰就谷，效果十分明显。总之，凡是能够采取的低碳节能手段和改为低碳节能的设备，全部采取和改了过来。以东庞一个矿为例，改造之后节电达25%，年节电120万千瓦时。

　　在葛泉矿，使用的燃煤蒸汽锅炉共有8台。但由于部分部件老化，并存在有一定的技术缺陷，能耗一直居高不下，二氧化硫排放也超过了标准。为低碳运行减少排放，他们通过大量研究，对蒸气锅炉的给水泵、引风机、鼓风机等重要部件进行了一系列变频自动控制改造，并将其原来使用的陶瓷多管旋风除尘器更换为先进的水膜脱硫除尘器。成功运行后，为使其更好地实现低碳、高效、节能、少排放，他们又在每一台锅炉上安装了全自动软化水设备。仅此一项，可年节电90万千瓦时，节煤400余吨。

　　邯矿集团通过利用安全费用、国债资金、折旧基金等多种渠道筹集8000万元低碳节能减排专项资金，经过调研论证确立了涉及粉尘治理、污水处理、淘汰更新高耗能技术设备、改造优化用能系统等10项节能减排重点项目，按照质量、投资和工期“三包干”，责任单位、分管领导、牵头部门“三明确”的原则，定期组织项目调度会，加强项目跟踪管理，确保各项低碳工程按期完成。

　　邯矿集团本着“任务目标不变、投资力度不减、工作力度不松”的指导思想，创新思路，突出重点，狠抓关键，重新调整了低碳节能减排工作领导小组，制定了实施方案，完善了考核奖励办法，以强有力的措施推进低碳节能减排工作深入开展。公司拿出55万元资金用于对水源热泵工程、电机变频技术改造、矿区生活污水处理等7个年度低碳节能减排重点项目进行奖励。

　　经过努力，截至2009年底，邯矿集团实现节能量13586吨标准煤，完成年计划的122.4%，减排量控制在计划之内，提前两个月顺利完成了省政府下达的全年节能减排计划指标。其中节能量已提前完成了“十一五”规划目标。

　　股份公司仅2007—2008年期间，就投入5亿元用于节能工程，实施碧水蓝天工程，安排了低碳节能减排工程11项，更新高耗能及淘汰落后设备4695台，使老矿井低碳节能工作取得重大进展。

　　峰峰集团针对本集团生产矿厂多、部分设备陈旧的现状，按照国家发改委颁布的《产业结构调整指导目录》和向省人大承诺淘汰落后产能的要求，于2008年投入低碳节能减排资金共14783.3万元，在淘汰落后设备设施和落后产能方面出实招求实效，积极推广新技术、应用新工艺，向产业结构调整要低碳。仅2008年就淘汰更新高耗能的电机36台、水泵22台、照明灯1326盏、变压器68台。关停了峰煤建材有限责任公司的20万吨/年机械立窑水泥厂和薛村矿等10台燃煤生活锅炉；关停了邯郸市洁能煤焦化公司、邯郸市兴泰焦化有限责任公司、羊渠河矿焦化厂炭化室高度小于4.3米的小焦炉。小屯矿对两个中央洗煤厂投资7000万元进行工艺技术改造，减少了耗煤量，提高了精煤回收率。实施电厂余压余热综合利用，对生活区实现集中供热、制冷，取消小型燃煤锅炉，优化能耗结构，实现了低碳运行。

　　冀中能源正是尝到了科技创新在低碳运行和节能上的甜头，所以才提出“用科技创新带领低碳节能”“用科技创新推广低碳节能”“用科技创新解决企业整体低碳运行的问题”，最大限度地实现了节能目标。即使在金融危机影响下，冀中能源的低碳节能工作依然取得了巨大进步。其中，股份公司、邯矿集团、峰峰集团还荣获中国煤炭工业协会、中国煤炭加工利用协会联合评选的2009年度煤炭工业节能减排先进企业称号。

　　2010年，冀中能源除加大力度淘汰高耗能设备外，还将在变频技术推广、矿井风源水源热能综合利用、高效电机、变压器等低碳节能型机电设备推广、低碳照明技术应用等方面推广应用低碳节能技术，重点支持新能源、新材料、医药化工等产业技术研发和产业化，抢占低碳发展的制高点。

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