“报告调度中心，设备参数一切正常，累计用时1小时5分钟，注入浆体67m³，处置矸石50吨。”4月2日上午，在陕煤黄陵二号煤矿井下二盘区矸石制浆充填硐室现场，副总工程师黄兴利通过智能防爆手机将注浆结果汇报到智能化调度指挥中心时，在场的所有人都松了一口气，一起鼓起掌来。这是前不久，二号煤矿井下智能选矸与采空区矸石注浆项目3000米长距离综采工作面“边采边充”浆体充填试验现场发生的一幕。
作为黄陵矿业解决矸石清洁处置难题的关键技术和重点项目，从2021年项目立项到前期设计、试验论证再到专家评审、投入应用，一路走来，通过反复的技术论证和探索实践，井下智能选矸与采空区矸石注浆技术不断趋于成熟和完善，为煤矿实现绿色低碳发展提供一条切实可行的途径。
找准关键，突破核心技术
众所周知，煤矸石是煤矿在开拓掘进、采煤和煤炭洗选等生产过程中排出的含碳岩石，属于煤矿工业固废之一。采取传统堆存、填埋方式，不仅压占土地，还存在土壤及水体污染、自燃危害等多重风险。
探寻煤矸石清洁处置的途径，实现煤矸石零排放，已成为“双碳”目标下，煤矿企业绿色发展的硬任务、硬指标，迫在眉睫。
“作为煤炭产业链前端企业，绿色低碳发展是高质量发展的鲜明特征，也是实现可持续发展的长久之策。”早在黄陵矿业公司四届七次职代会暨2021年工作会上，公司党委书记、董事长雷贵生就明确提出，要积极探索攻克矸石清洁处置技术，实现从0到1的突破。
为此，2021年，黄陵矿业联合西安重装中环公司、陕煤技术研究院组成技术联盟，从设计方案、采取措施和具体要求等方面制定出了矸石清洁处置行动方案，并在二号煤矿开展井下智能选矸与采空区矸石注浆试验论证。
“矸石破碎研磨到多少毫米？”“制浆过程中的矸石与水的配比？”“采空区注浆的钻孔位置和孔径大小？”
公司总工程师李团结介绍，涉及矸石制浆充填的一系列技术问题都在试验过程中进行了论证，并取得了诸多关键数据，为后续整个项目投入实际应用奠定了坚实基础。
90天，完成注浆4385立方米，处置矸石3069吨，前期试验取得重大成功。
“这是黄陵矿业积极响应国家‘碳达峰’‘碳中和’要求、践行‘两山论’、推动企业绿色低碳发展的一次技术创新，验证了采空区注浆处置矸石技术的安全可靠，为煤矿存在的矸石排放难题提供了一条技术经济可行的处理方法，引领了技术发展方向。”同年8月份，包括中国工程院院士王双明在内的煤炭行业专业团队对项目进行了论证评审。
至此，困扰煤矿企业多年的矸石排放处置问题，终于有了一套全新的解决方案。
抓住重点，持续发挥效能
是挑战也是机遇，更是责任。
2022年，在做好相关施工方案和工作部署之后，二号煤矿井下智能选矸与采空区矸石注浆项目正式进入具体实施阶段，并在当年7月底完成了整套设备的安装和调试工作，矸石充填项目正式投入实际应用。
在现场，墙上的标识牌板清晰地记录着整个矸石制浆充填生产工艺。只见，煤矸石先后通过刮板式破碎机、齿辊分级式破碎机、笼式粉碎机三级破碎后变成粒径<3mm的矸粉，再经过定量给料机进入搅拌机，通过特定比例加入水和添加剂制成符合要求浓度的浆体，经柱塞泵加压后，进入注浆管路，中途多次增压泵增压之后，注入采空区，整个过程安全高效、绿色低碳。
“全国首创，行业领先。我们在做的事情，就是让煤炭利用更清洁。”谈起矸石制浆充填系统带来的绿色效益，二号煤矿总经理易瑞强兴奋地说，矸石充填项目与采煤作业相互平行、互不干扰、随采随充，矸石不升井，自然就解决和消除了矸石占地堆积带来的生产成本和环境污染风险。
据了解，矸石充填技术于2022年7月在双龙煤业也成功应用，截至目前，二号煤矿、双龙煤业累计处置矸石共84060吨。
紧扣前沿，激发创新活力
随着地面工作人员轻点“一键启动”按钮，透过大屏幕可以清楚地看到，井下矸石破碎系统、矸石制浆系统、浆体运输系统等装备依次启动。
“少人、高效、安全，和智能化采煤、掘进一样，智能化赋予了矸石制浆充填系统更多的可能。”二号煤矿副总经理、总工程师华军说。
据了解，增设的智能化系统可以对设备运行电流、轴承温度、输送管路压力、流量等参数进行实时监测和在线预警，成功解决了矸石制浆充填过程中常见的设备故障和长距离运输过程中浆体堵管现象。同时按照设备分类，编写了维护保养周期程序，实现了设备定期维护保养监测和提醒功能，若超出保养周期，将会限制设备的起动，强制要求检修人员对设备进行维护保养，极大地提升了设备使用寿命。
此外，二号煤矿还在该区域建成了16个AI+NOSA智能风险管控区，可以对矸石制浆充填系统危险因素进行逐项风险辨识及管控。目前共计辨识作业风险87条，提出管控措施110条，安装安全防护设施30处，实现了区域动态持续监控。
绿色发展不仅是思路，更是出路。在“双碳”目标下，黄陵矿业将积极践行绿色低碳发展理念，不断探索绿色智能开采、低碳清洁利用新模式，为矿井可持续发展注入绿色动能，树立煤炭行业绿色低碳高质量发展的新典范。
