4月1日，位于河北邢臺市區東北方向、占地20余畝的冀中能源股份公司邢東礦地面矸石充填站正緊張施工。工人們駕駛挖掘機將土石回填至砌筑完成的容積2000立方米“矸石倉”周?chē)?，灑水降塵、搗實(shí)加固、覆蓋防塵網(wǎng)……

“搶工期保進(jìn)度，5月底前竣工沒(méi)問(wèn)題?！必撠煹孛婊ㄊ┕さ暮颖贝哼_建筑工程有限公司項目經(jīng)理王奇輝得知，他們建設的是全國首個(gè)智能化矸石充填工作面地面配套工程，干起活來(lái)更起勁了。

“附近邢臺礦、東龐礦運來(lái)的煤矸石將全部?jì)Υ嬗凇肥瘋}’，滿(mǎn)足井下一天充填用量?！奔街心茉垂煞莨靖笨偣こ處?、邢東礦礦長(cháng)吳紅林說(shuō)，加工后的矸石粒徑控制在50毫米以下，順著(zhù)770余米大垂深投料管道送至井底，“地面和距離井底10公里的11233工作面集控人員都可對采煤、矸石轉運、矸石充填一鍵啟?！?。

操作自動(dòng)化，采煤更輕松

自動(dòng)化運行之前，每班移架4次到5次，需要人工操作工作面的40多臺液壓支架的手把閥組，“可累人了”；自動(dòng)化系統的應用，讓記憶截割、自動(dòng)跟機拉架、運行數據實(shí)時(shí)監測變?yōu)楝F實(shí)

從井底乘坐20分鐘平巷人行車(chē)，再換乘15分鐘架空乘人裝置，便到達11233工作面的外巷。一個(gè)形似拖掛房車(chē)的集控室映入眼簾，這是35歲的邢東礦綜采區職工房曉亮目前主要的工作區域。

15天前，房曉亮還是一名普通的采煤機司機。

“是科技讓我轉型?！碑厴I(yè)于河北機電職業(yè)學(xué)院的房曉亮，從事采煤工作10余年，以前每天緊跟采煤機，爬行于狹小的液壓支架之間，監控采煤機往復運行?！叭缃?，坐在集控中心電腦前，就可以遠程操控、實(shí)時(shí)監測工作面的各種設備?！狈繒粤琳f(shuō)。

“叮?！彪娫?huà)響起，調度室例行測試設備井上聯(lián)動(dòng)反應。隨即，“設備運轉，注意安全”告警聲響起。

屏幕中出現地面調度室職工康進(jìn)東的畫(huà)面。只見(jiàn)他輕點(diǎn)鼠標，11233工作面百余臺設備順煤溜依次自動(dòng)啟車(chē)，采煤機、運輸機、轉載機等綜采設備相繼聯(lián)動(dòng)運轉。

房曉亮介紹，自動(dòng)化運行之前，每班移架4次到5次，需要人工操作工作面的40多臺液壓支架的手把閥組，“可累人了”。

“自動(dòng)化系統的應用，讓記憶截割、自動(dòng)跟機拉架、運行數據實(shí)時(shí)監測變?yōu)楝F實(shí)?！狈繒粤撂兆碛谧詣?dòng)化采煤方式帶來(lái)的變化。

“這得益于可180度旋轉的云攝像頭?！毙蠔|礦綜采區黨支部書(shū)記賈金明全程參與設備的安裝調試，對每臺監控設備的脾氣了如指掌?！扒安棵?臺支架安裝1個(gè)，主要獲取采煤機運行位置和方向，捕捉采煤機動(dòng)作、自動(dòng)切換視頻畫(huà)面；后部每3臺支架安裝1個(gè)，用于監測矸石充填效果?！辟Z金明說(shuō)。

據介紹，各設備轉載點(diǎn)的攝像頭有11個(gè)，整個(gè)視頻監控自動(dòng)化控制攝像頭達到了34個(gè)，實(shí)現了360度全景影像?！捌聊簧系倪@些數據、圖像都是它們實(shí)時(shí)采集、傳輸回來(lái)的?！苯拥秸{度室井下停機指令，賈金明指揮房曉亮按下停止按鈕，所有設備依次停機，巷道內恢復了寂靜。

據了解，邢東礦11233工作面自動(dòng)控制裝置共分為7部分，分別為矸石充填自動(dòng)化控制、采煤自動(dòng)化控制、矸石充填率自動(dòng)控制、乳液泵站自動(dòng)供液、矸石運輸自動(dòng)化控制、原煤運輸自動(dòng)化控制和視頻監控自動(dòng)化控制。井上調度室設有自動(dòng)化矸石充填分控中心，井下工作面設有集控中心，均可對工作面所有設備實(shí)施一鍵啟停。

充填支架

最大搗實(shí)壓力為24兆帕

支架是定制的，每臺支架后部都帶有搗實(shí)煤矸石的機械裝置，最大搗實(shí)壓力為24兆帕，這個(gè)力度能輕松壓扁一輛重型汽車(chē)，保證搗實(shí)后的區域不發(fā)生地面沉降

“智能化矸石充填工作面的最大亮點(diǎn)是架后充填自動(dòng)化?！毙蠔|礦副礦長(cháng)王宏奇說(shuō)，系統滿(mǎn)足了采煤、矸石充填平行作業(yè)的各項要求。

在11233工作面下巷，王宏奇手指每臺40余噸重的綜采液壓支架說(shuō)：“我們的支架是定制的，每臺支架后部都帶有搗實(shí)煤矸石的機械裝置，最大搗實(shí)壓力為24兆帕?！?/p>

“這個(gè)力度能輕松壓扁一輛重型汽車(chē)?！闭驹谝慌缘募夹g(shù)科工程師吳俊說(shuō)，“保證搗實(shí)后的區域不發(fā)生地面沉降?！?/p>

為了實(shí)現智能化充填，邢東礦實(shí)施了裝備升級、改造：建設基于井下4G及萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)為基礎的智能化礦山系統，主控中心下設動(dòng)力分控中心、皮帶分控中心、矸石工作面分控中心、運輸分控中心、地面矸石投料分控中心；將原來(lái)ZC5160/30/50型矸石充填支架升級為ZC5160/29/48D型；將架后2根矸石搗實(shí)千斤頂改為1根，并增大千斤頂直徑，設備故障率大幅降低；支架操作采用電液自動(dòng)控制，將乳化液泵站由BRW200/31.5型提升為BRW400/37.5型；SGZ730/132型充填刮板輸送機提升為SGZ800/200型充填刮板輸送機，工作時(shí)鏈速由0.93米/秒提高至1.05米/秒，中部槽加寬，采用進(jìn)口材質(zhì)，緊湊鏈、刮板采用加強耐磨型……

王宏奇介紹，以電液控制系統為載體，操作人員在集控中心即可對支架遠程操作。根據工作面地質(zhì)變化，電液控制系統不斷調整優(yōu)化后部刮板輸送機落矸天窗開(kāi)啟的個(gè)數、時(shí)間，搗實(shí)機構伸縮頻次和擺梁千斤頂抬起高度；智能乳化液泵站自動(dòng)化控制系統由15臺設備組成，多泵聯(lián)動(dòng)、自動(dòng)切換，實(shí)現了乳化液濃度在線(xiàn)實(shí)時(shí)監控、自動(dòng)配比，水過(guò)濾精度始終控制在5微米以下。

吳俊說(shuō)，自動(dòng)充填技術(shù)是電液控制技術(shù)的延伸。矸石充填率自動(dòng)控制為2套圖像復核雙檢驗型計量系統，分別安裝在運矸第4部皮帶、原煤運輸第1部皮帶，通過(guò)實(shí)時(shí)監測運矸量及運煤量，保證工作面的矸石充填率達到85%以上，每班可減少用工4人到5人。

“我們這個(gè)工作面配備有39臺矸石充填支架和2組端頭支架、前后運輸機、轉載機以及自動(dòng)化采煤機等設備，多項技術(shù)綜合建成了整個(gè)采煤充填智能化系統?！睓z修班班長(cháng)安延敏帶領(lǐng)工友仔細巡檢每臺設備，不時(shí)感慨，“以前的知識、技術(shù)儲備遠遠跟不上發(fā)展的腳步啦！”

采空區地面沉降

始終控制在3毫米以?xún)?/p>

投產(chǎn)20年來(lái)，邢東礦先后成功應用了巷道矸石充填、超高水充填、工作面矸石充填等多種充填開(kāi)采技術(shù)；據河北省煤田地質(zhì)局物測隊連續多年觀(guān)測，邢東礦井田內采空區地面沉降始終控制在3毫米以?xún)?/p>

矸石充填是利用煤矸石充填巷道或采空區，使巷道或采空區頂、底板得到有效控制，抑制地面塌陷的采煤方法。

邢東礦地處邢臺市區，環(huán)保壓力迫使他們從建礦初期就獨創(chuàng )了矸石充填的采煤工藝——把采煤伴生的矸石充填到井下巷道。這樣做，不僅能把矸石“消滅”在井下，還能有效避免地表下沉。據河北省煤田地質(zhì)局物測隊連續多年觀(guān)測，邢東礦井田內采空區地面沉降始終控制在3毫米以?xún)取?/p>

投產(chǎn)20年來(lái)，邢東礦先后成功應用了巷道矸石充填、超高水充填、工作面矸石充填等多種充填開(kāi)采技術(shù)。僅運用巷道矸石充填技術(shù)就累計完成充填巷46條，總長(cháng)度20425米，充填矸石37.6萬(wàn)立方米，置換煤炭61.8萬(wàn)噸；建成全國首個(gè)井下洗煤廠(chǎng)，洗出的矸石全部用于井下采空區回填。邢東礦打破了“有煤礦就有矸石山”的傳統思維，成為全國第一家“采煤不見(jiàn)矸”的煤炭企業(yè)。充填開(kāi)采技術(shù)獲得中國煤炭工業(yè)科技進(jìn)步獎，先后取得了5項國家發(fā)明專(zhuān)利。

“邢東礦井田范圍內有大小村莊11個(gè)，村莊及工業(yè)廣場(chǎng)煤柱壓煤量占全部?jì)α康?6%，建（建筑物）下壓煤嚴重?！眳羌t林說(shuō)，如把這部分資源回收，就必須采用建下充填開(kāi)采方式。

現階段，邢東礦采用以高水充填開(kāi)采為主、矸石充填開(kāi)采為輔的建下充填開(kāi)采方式。高水充填開(kāi)采要使用大量的高水充填材料和充填袋等，雖然在工藝上經(jīng)過(guò)了優(yōu)化改進(jìn)，但仍需較高的開(kāi)采成本；用于充填的矸石來(lái)源于處理井下篩分、巖巷掘進(jìn)、整修，以矸定產(chǎn)，制約了礦井產(chǎn)量。

日前，國家出臺的《關(guān)于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導意見(jiàn)》中提出，到2025年煤矸石、粉煤灰等大宗固廢綜合利用率要達到60%，存量大宗固廢要有序減少，并在煤炭行業(yè)推廣“煤矸石井下充填+地面回填”，促進(jìn)矸石減量?！斑@是莫大的鼓舞，證明我們的路子是對的?！眳羌t林說(shuō)。

如果滿(mǎn)負荷生產(chǎn)，邢東礦自產(chǎn)的矸石，遠遠不能滿(mǎn)足需要?？紤]到矸石充填成本低、效果好、保護環(huán)境等特點(diǎn)，此次邢東礦設計智能化矸石充填工作面便采用礦外（邢臺礦、東龐礦）矸石，結合井下自產(chǎn)矸石混合充填，并改進(jìn)矸石充填工作面裝備和工藝，提高開(kāi)采效率，達到矸石入井、固廢減排的目的。

算經(jīng)濟賬，也算環(huán)保賬

除了煤矸石，他們的目光還瞄向了建筑垃圾等固體廢物，經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理，建筑垃圾也能成為很好的井下用充填材料

“現在做夢(mèng)都想著(zhù)矸石?！辟Z金明說(shuō)，“礦上按照充填1噸矸石13元的標準為綜采區結算月度工資總額。全礦的矸石都集中到我這兒，也只能滿(mǎn)足一個(gè)班的生產(chǎn)，根本‘吃不飽’?！?/p>

綜采區有107名職工，每天1000多噸煤炭產(chǎn)量影響了職工收入?！凹奔t眼”的賈金明帶著(zhù)“吃不飽”的工友四處打零工，巷道擴幫、臥底，兄弟單位安裝、拆除設備。

“出大力還不掙錢(qián)?！泵吭鹿べY只有5000多元的房曉亮抱怨著(zhù)，也盼望著(zhù)地面回料系統早日建成?！暗侥菚r(shí)，一個(gè)月萬(wàn)把塊錢(qián)工資妥妥的?！辟Z金明說(shuō)。

“按照精煤戰略要求，邢東礦所產(chǎn)原煤經(jīng)過(guò)汽運全部運往邢臺礦、東龐礦洗煤廠(chǎng)精加工。以前回來(lái)是空車(chē)，系統建成后將拉回2個(gè)礦的矸石?！眳羌t林也在算賬。他說(shuō)，相比高水充填的材料成本，運輸成本顯然更易接受。

其實(shí)，在他心里還有一本大賬——智能化矸石充填工藝解決了建下矸石充填采煤的瓶頸問(wèn)題，為社會(huì )提供了可資借鑒的矸石處理方法，減少了矸石對環(huán)境的污染；增強充填效果，有效控制地表移動(dòng)變形，可廣泛應用于類(lèi)似條件、類(lèi)似礦井建下的充填開(kāi)采；開(kāi)創(chuàng )利用礦外矸石、運用投料孔投放井下的先河，解放大量呆滯煤炭資源，且不同程度改善了充填效果，延長(cháng)礦井服務(wù)年限10年。

據了解，邢東礦已實(shí)現地面對11233工作面所有設備的一鍵啟停。動(dòng)力、皮帶、運輸、地面矸石投料4個(gè)分控中心正處于緊張的安裝調試階段。

下一步，附近東龐礦、邢臺礦等地的矸石到位后，除滿(mǎn)足11233工作面生產(chǎn)需要外，還會(huì )開(kāi)辟1100采區南翼的條帶工作面煤柱新戰場(chǎng)。

“到那時(shí)，充填開(kāi)采的成本會(huì )更低，企業(yè)效益會(huì )更好?！眳羌t林透露，除了煤矸石，他們的目光還瞄向了建筑垃圾等固體廢物，經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理，建筑垃圾也能成為很好的井下用充填材料。