孔莊煤礦綠色礦山建設規劃研究

劉 杰，孫 磊，陳 軍

(江蘇省地質調查研究院，江蘇 南京 210018)

0 引言

綠色礦山是在礦產資源開發全過程中實施科學有序的開采，對礦區及周邊生態環境擾動控制在可控范圍內，實現礦區環境生態化、開采方式科學化、資源利用高效化、企業管理規范和礦區社區和諧化的礦山[1]。對照《關于加快建設綠色礦山的實施意見》要求和自然資源部發布的《煤炭行業綠色礦山建設規范》等行業標準，從礦區環境、資源開發方式、資源綜合利用、節能減排、科技創新與數字化礦山、企業管理與企業形象等6個方面[2]，對綠色礦山的建設要求進行規定，綠色礦山建設應貫穿規劃、設計、建設和運營全過程。本文以孔莊煤礦綠色礦山建設為案例，分析了礦山建設條件，提出了建設規劃具體目標并研究探討了重點建設領域里的主要任務，以期為同類礦山的國家綠色礦山建設規劃提供科學參考[3]。

1 孔莊煤礦概況

孔莊煤礦位于江蘇省沛縣，蘇魯交界的微山湖西岸，是聞名全國的一級安全高效礦井和環境優美化礦井，隸屬于中煤集團上海大屯能源股份有限公司，是大屯公司最早建成的礦井之一。孔莊煤礦于1973年10月動工，1977年7月建成投產，設計生產能力為60萬噸/年，通過二、三期改擴建工程后，目前原煤產量核定為144萬噸/年。礦山建有180萬噸的選煤廠，所產精煤、優質動力煤及多種配煤可滿足不同用戶的需求。孔莊煤礦井田東西走向長13 km，南北寬3.6 km，面積44.14 km2。礦井主要可采煤層為7#，8#煤層，煤層平均厚度分別為4.42 m，2.93 m，煤層傾角在11°～32°，一般為21°。煤種為低灰、低硫、特低磷、特高熱值的1/3焦煤和氣煤。

孔莊煤礦為地下開采礦山，目前開采標高-160 m～-1 015 m，井底標高分別為主、副井-375 m，混合井-1 015 m；在淺部布置南風井、東風井，落底標高分別為-160 m，-180 m。礦井開拓區從一水平到三水平共16個采區，西一、東一、東二、東三、Ⅱ1，Ⅱ3，Ⅲ2，Ⅲ3，Ⅰ4，Ⅰ5，Ⅱ5采區已開采完畢，Ⅰ6，Ⅳ1，Ⅲ4，Ⅲ5采區為生產采區，Ⅳ3采區正處于準備階段。礦井目前有2個綜采工作面和7個掘進頭，其中3個煤巷掘進頭和4個巖巷掘進頭，為礦井開拓、準備重點工程及回采巷道的掘進服務。

孔莊煤礦先后獲得全國“五一”勞動獎狀、全國雙十佳煤礦、煤炭工業節能減排先進單位、國家級安全質量標準化煤礦、全國煤炭系統建設和諧社區先進單位、全國特級安全高效礦井等100多項榮譽稱號。

2 孔莊煤礦綠色礦山建設目標

孔莊煤礦堅持將“建設綠色中煤，實現煤炭資源精采細采”的理念作為企業的發展方向，堅持“以依法辦礦為前提，以安全生產為保障，以科技創新為先導，以綜合利用為突破，以資源高效開發為中心，以節能環保為重點，以數字化、智能化礦山建設為契機，以夯實管理基礎為手段”，將綠色發展的理念與實踐貫穿于礦產資源開發利用的全過程。積極推進清潔生產，發展循環經濟，建設成為管理科學規范、生態環境優美、產業結構優化、企業內外和諧的現代化綠色礦山。

3 綠色礦山建設基本原則

3.1 堅持因礦制宜、統籌發展的原則

以國家政策、戰略、任務與要求為出發點，結合礦山實際情況，總結分析在日常生產過程中，資源開發利用、環境保護和社區和諧發展等方面所存在的矛盾及問題，提出具有可操作性的方法和措施，保證礦山統籌協調發展[4]。

3.2 堅持突出重點、把握特色的原則

在綠色礦山建設規劃以及重點領域開展專題規劃，對礦山采取的先進技術、方法、手段進行及時歸納和總結，發展建設體現自身特色的綠色礦山發展模式[3]。

3.3 堅持合理規劃、注重實施的原則

依據綠色礦山建設的基本條件及煤炭行業標準要求，制定符合實際的建設規劃目標。積極開展實施規劃重點工程建設項目，各項建設工程應做好資金安排，合理統籌，狠抓落實，保證規劃指標的順利完成。

3.4 堅持創新發展、與時俱進的原則

認真貫徹執行政府制定的一系列方針政策與規定，與時俱進，開拓創新，研究和引進新工藝、新方法、新設備，實現科學發展、統籌發展、可持續發展，實現企業經濟與自然環境、社會的全面協調發展。

4 重點規劃建設領域及主要規劃任務

4.1 礦區環境

孔莊煤礦十分重視環境保護工作，加大礦山地質環境治理保護力度，全面開展地質災害防治工作。加強土地復墾工作，創新土地復墾技術，加大土地復墾資金投入，對可復墾的土地全面復墾，因地制宜，優先復墾為耕地[5]。土地復墾所采用的方法主要有：煤矸石充填法復墾、挖深墊淺法復墾、粉煤灰充填法復墾、湖泥充填法復墾，其中以湖泥充填法復墾為主。

規劃期內礦山對位于微山縣趙廟鎮境內總面積22.24 hm2(合333.63畝)采煤塌陷地進行規劃治理，項目總投資預算為650萬元，可恢復優質高效耕地面積18.37 hm2，有效緩解礦區突出的人地矛盾，對改善區域內生態環境具有重大意義。項目的建設使大面積的塌陷地和積水區復墾成耕地及養殖水面，增加耕地的同時促進漁業和畜牧業的發展[6]，可為當地農民提供多種就業和創收途徑，有利于地區的社會穩定。

4.2 資源開發方式

孔莊煤礦通過對已有的采區重新優化設計布置，實現工作面合并，加大工作面走向與傾斜長度，減少區段煤柱和上山煤柱損失，提高資源綜合利用率；通過對綜采設備的升級改造，加大工作面的回采高度和截割深度，加快了工作面過斷層及特殊條件下的回采進度，提高了工作面的回采率；在巷道支護上不斷取得改進和技術突破，使工作面區段煤柱尺寸從過去的10 m縮小為5 m，資源損失大幅降低，最大限度地回收煤炭資源。

規劃期內礦山針對礦山7煤賦存的實際情況，研究大傾角、斷層多等情況下一次采全高工藝的應用，實現礦山7煤厚煤層一次采全高，有效提高大采高工作面煤炭回收率。大傾角厚煤層一次采全高工藝在7436工作面進行應用，該工藝的順利實施使得工作面回采率可提高約5%，可多回采煤炭約9.7萬噸，以500元/噸計，可直接創造經濟效益約4 850萬元。

4.3 資源綜合利用

孔莊煤礦依托大屯礦區“一縱五橫”的循環經濟發展模式，最大限度地實現礦區的礦井水、生活污水、煤矸石、煤泥以及其他廢棄物的循環利用，將孔莊煤礦建設成技術先進、知識密集、管理文明、環境友好、結構和諧的綠色礦區，走在全國煤炭行業資源綜合利用的前列。

規劃期內礦山開展矸石不升井系統、井下充填技術研究，充填開采工藝與設備的改進遺跡煤矸石綠化治理技術、綜合治理研究。該項目的研究與應用，可以對采煤工作面、廢舊巷道進行矸石充填，多采出煤炭資源，采用沿空留巷減少巷道掘進量，增加回采效益，降低掘進成本。矸石不升井減少了地面矸石的排放與堆積，矸石山的綠色治理改善了矸石山占用土地及環境污染問題，節約了土地資源，有效緩解周圍生態環境壓力。矸石不升井、井下充填技術的實施，可以一定程度上控制開采范圍內的地表沉陷，有效保護開采范圍內的建筑物安全，減少村莊搬遷土地流失。

4.4 節能減排

孔莊煤礦積極落實國家及公司“節能減排”工作部署，積極開展節能降耗與減排工作，節能降耗達到國家規定指標。采用先進的節能減排生產工藝，“三廢”排放達標，固體廢棄物綜合利用率達到國內同類礦山先進水平。

規劃期內礦山實施井上下電氣設備變頻供電節能改造工程，采煤工作面大溜子及主運皮帶根據實際需要，采用變頻器供電運行，改變供電頻率，調節負載，起到降低功耗、減少損耗的作用，每年可以節約用煤1 793 t，節約電量443.9萬千瓦時，可以節約電費330余萬元。另外，變頻器調速可以實現電機的軟啟動并降低啟動電流，減少了對電網的沖擊及對設備的損壞，大大提高了設備的使用壽命。

4.5 科技創新與數字化礦山

孔莊煤礦歷來重視科技創新，堅持依靠科技進步，大力發展循環經濟，不斷加大科技投入，先后有160多個新裝備、新技術投入了生產經營，取得了顯著的社會、經濟和環境效益。

規劃期內礦山實施智能化礦井建設工程，基于云平臺的生產安全大數據集成分析平臺及預控預警系統研究與應用。以數字化、網絡化、智能化為方向，推進網絡安全和煤礦智能化發展，加快工業互聯網、新一代通信技術、云計算、大數據、人工智能、虛擬現實[7]等現代信息技術在煤炭工業領域的推廣應用。

積極開展7301和7434工作面開采沖擊地壓監測預警與防治技術研究工程，以孔莊煤礦受埋深、復雜構造、厚硬巖層、沖擊傾向性煤層及頂底板等綜合影響下的7301和7434工作面開采沖擊地壓監測預警與防治技術為研究對象，開展復雜多因素條件下工作面開采沖擊地壓監測預警、防治技術研究。通過7301和7434工作面研究礦井深部工作面采掘活動過程中煤巖層的沖擊效應，研究煤層、頂底板強度、外界動載等對煤層沖擊效應的影響，區劃其沖擊危險區域；研究7301和7434采掘工作面開采過程中的鉆屑量、SOS微震監測預警指標，提出分級分區預測技術及其對策；研究7301和7434采掘工作面開采過程中沖擊地壓防治措施的關鍵技術參數及其優化，并對卸壓效果進行評價[8]。

加快實施7436工作面智能化工作面建設工程，在孔莊煤礦IV1采區7436工作面裝備配套升級的基礎上，引進一套綜采自動化控制系統，利用計算機技術、自動化控制技術、通信技術、傳感技術等，采用“記憶割煤、視頻監視、人工遠程控制”等技術手段，達到采煤工作面“自動控制為主，人工干預為輔，無人跟機作業，有人安全巡視，地面遠程監控”的智能化開采模式，實現煤礦智能化開采。

4.6 企業管理與企業形象

孔莊煤礦堅持以人為本，積極推進“最美孔莊”建設工程。規劃期內美化礦容礦貌，及時更新更換礦內燈飾、宣傳標語、排版等，并實行“6S”管理，推行現場管理規范化、日常工作部署化、物資擺放標識化、工廠區管理整潔化、人員素養整齊化、安全管理常態化，推動礦井環境整潔有序、設施安全運行、職工行為標準規范。

礦山積極推進精神文明建設，每個季度舉辦道德講堂，開展“真心英雄”品牌欄目及新人新事評比活動，堅持“和”文化統領，完善文化體系建設，推動企業文化傳承創新、宣貫落地，助推“最美孔莊”建設工程早日實現。加強日常監督檢查，成立“6S”管理群，做好動態跟蹤，發揮監督作用，做到定期檢查和日常抽查相結合、明察與暗訪相結合，不斷提升文明單位創建及“最美孔莊”建設水平。

礦山自覺履行企業社會責任，出資修建村鎮公路，方便當地百姓出行；出資加固湖西大堤和改建防洪閘，保護了湖西地區超過26.67 hm2的農田和200多萬人口的生命財產安全；對采煤沉陷區村莊采取易地搬遷安置，完成王莊村和南挖工莊村易地搬遷安置工作。

5 結語

綠色礦山應貫徹創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念，遵循因礦制宜的原則，實現礦產資源開發全過程的資源利用、節能減排、環境保護、土地復墾、企業文化和企地和諧[9]等的統籌兼顧和全面發展，是貫徹落實習近平生態文明思想的具體體現。因此，建設綠色礦山是一項龐大而復雜的系統工程，是一項長期性戰略任務，礦山企業必須按照綠色礦山建設的基本條件全面規劃，依據自身特點明確建設規劃目標和重點規劃領域，有效推進綠色礦山建設各項工作，方可為保護資源、保護環境、促進地方經濟發展和維護群眾利益做出貢獻[10]。