張永強

（華亭煤業(yè)大柳煤礦有限公司,甘肅 崇信 744201）

1 概述

中國作為世界煤炭生產(chǎn)及消費大國，能源結(jié)構(gòu)以煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)化石能源為主，風光儲熱等為輔。在碳中和、碳達峰背景下，煤炭等化石能源仍然是我國能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分，作為我國的主體能源地位短期內(nèi)不會改變，煤炭將逐步從基礎能源改變?yōu)橹文茉?，不存在去煤化和煤炭退出能源機構(gòu)的格局，要構(gòu)建新型能源體系，煤炭仍然是不可缺少的重要組成，這就必須從煤炭生產(chǎn)利用等方面進行減排，更加重視煤炭生產(chǎn)、加工、儲運、消費全過程安全性、低碳性。煤炭生產(chǎn)、銷售、運輸、轉(zhuǎn)化應該形成優(yōu)質(zhì)高效的數(shù)字化、智能化新產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，智能化安全、高效、綠色生產(chǎn)是煤炭企業(yè)提升經(jīng)營效益和市場競爭力的根本，煤炭企業(yè)必須要緊跟行業(yè)發(fā)展前沿，依靠科技創(chuàng)新解決發(fā)展瓶頸，積極研究應用先進工藝、技術(shù)、裝備，大力推進煤礦現(xiàn)代化、信息化、集約化、生態(tài)化低碳建設，努力降本增效，提升安全、綠色、高效發(fā)展水平，實現(xiàn)科技興安、科技強企，積極探尋煤礦特色雙碳發(fā)展道路，大步邁進安全清潔低碳利用的綠色高質(zhì)量發(fā)展之路。

2 煤礦科技裝備提升

煤礦要以“無人則安，少人則安”理念，將推廣應用先進工藝技術(shù)裝備，作為提升安全生產(chǎn)水平、降本增效的重要手段，實現(xiàn)以機械化換人、自動化減人、智慧化無人，降低煤礦用工和職工的勞動強度，減少各環(huán)節(jié)作業(yè)人員數(shù)量，逐步減少或取消夜班生產(chǎn)，優(yōu)化生產(chǎn)組織。

2.1 提升生產(chǎn)能力及安全開采效率

結(jié)合實際研究引進大采高自動化采煤技術(shù)裝備，實現(xiàn)信息化管理、智能化監(jiān)控診斷、可視化遠程操作的采煤工作面；研究加大工作面長度，以增加特厚煤層割煤高度及工作面分層厚度，實施薄煤柱或無煤柱開采，科學提高工作面生產(chǎn)能力，緩解采掘接續(xù)緊張局面；針對綜采設備回撤安裝期間的停產(chǎn)問題，積極研究應用“110工法”等技術(shù)，結(jié)合工作面快速安裝及回撤設備的應用，實現(xiàn)不停產(chǎn)搬家減少掘進成本及搬遷周期；設備檢修方面逐步實現(xiàn)礦井設備互通共享，采用智慧檢修系統(tǒng)對設備進行全周期管控，形成到點檢修、不檢閉鎖的AI管控模式，同時應用遠距離供電、供液、供料等技術(shù)，實現(xiàn)危險區(qū)域無人或少人作業(yè)。

2.2 提升掘進效率

掘進效率是制約礦井安全、產(chǎn)量、成本的主要因素，采掘接續(xù)更是制約煤礦連續(xù)生產(chǎn)的重要問題，采煤工作面生產(chǎn)能力的提高，勢必要提升巷道掘進速度，但目前多數(shù)礦井仍采用綜掘機與人工錨網(wǎng)支護工藝，掘進效率遠低于高效生產(chǎn)需要，引進適用型快速掘進工藝裝備就尤為重要。應加快開展單機式掘錨一體機、快速掘進系統(tǒng)以及盾構(gòu)技術(shù)[1]的可行性研究應用，并組建專業(yè)化快速掘進隊伍，做好支護工藝研究，實現(xiàn)快速掘進的同時，減少巷道重復維修，杜絕頂板事故。

2.3 提升提高運輸效率

通過對運輸、儲存系統(tǒng)的改造，應用輸送機智能保護、智能調(diào)速和智能集控系統(tǒng)，實現(xiàn)煤流系統(tǒng)的無人化智能控制，一方面提高智能化程度，減少用工、降低能耗；另一方面擴大單班運輸能效，結(jié)合先進高效的采掘技術(shù)，實現(xiàn)以白班產(chǎn)量達到礦井設計產(chǎn)能，逐步減少或取消夜班生產(chǎn)；又一方面研究應用如帶式輸送機巷道底板自動清理等或減少煤炭撒落的封閉管道運輸設備設施，進一步實質(zhì)性減少無人化井巷、車間、棧橋的不固定用工。

2.4 加快基礎智能信息系統(tǒng)建設

煤礦智能化的主要路徑是“智能化生產(chǎn)決策控制+機器人作業(yè)”。在煤礦系統(tǒng)智能化建設基礎上，在煤礦井上井下主要作業(yè)點、線作業(yè)崗位上，應用智能裝備和機器人，全面替代人工的高強度作業(yè)。智能化技術(shù)裝備是煤礦智能化建設的重要支撐和關鍵環(huán)節(jié)，要加快推進新一代信息技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，通過5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等先進信息技術(shù)加快對傳統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)的融合與滲透，實施5G等企業(yè)級IT新型基礎建設，基于云計算、大數(shù)據(jù)等IT基礎設施，建設采、掘、機、運、通、洗選、地質(zhì)、供用電、儲裝、設備自檢等多種數(shù)據(jù)鏈條，逐步實現(xiàn)智能化生產(chǎn)決策+自動化運行+機器人作業(yè)。

2.5 實施固定設備無人值守

應用智能供電管理系統(tǒng)、智能排水系統(tǒng)、中央集控系統(tǒng)等技術(shù)，實現(xiàn)中央變電所、主排水泵、主通風機等大型固定設備的無人值守和遠程診斷監(jiān)控，在各系統(tǒng)自動化、智能化的基礎上，積極研究應用大數(shù)據(jù)、多網(wǎng)融合、AI智能管控及運營等技術(shù)實現(xiàn)全礦井綜合自動化、信息化，采取調(diào)度信息指揮中心進行全生產(chǎn)流程控制及調(diào)度，配備采、掘、機、運、通、信聯(lián)合操控室，探索AI全生產(chǎn)周期指令性自主判斷生產(chǎn)模式，推進建設智慧礦山。

2.6 優(yōu)化剝離礦區(qū)服務行業(yè)

減人增效另一途徑主要為剝離企業(yè)辦社會性質(zhì)和服務型行業(yè)外拓等，進一步降低企業(yè)成本。近年來煤炭行業(yè)從業(yè)人員逐年遞減，工人招聘更是難上加難，且新聘職工素質(zhì)良莠不齊，為此減少不必要用工尤為重要。可從部分輔助車間、區(qū)隊整體性外包，如供暖系統(tǒng)、主變配電系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、后勤服務系統(tǒng)、物資管控系統(tǒng)、武裝保衛(wèi)系統(tǒng)和車載運輸系統(tǒng)以及相應區(qū)隊等，將優(yōu)質(zhì)人力資源作業(yè)煤炭生產(chǎn)加工的核心生產(chǎn)力。

2.7 提升專業(yè)技術(shù)水平。

在發(fā)展應用先進技術(shù)裝備的同時，要積極引進煤礦主體專業(yè)技術(shù)人才，以先進技術(shù)設備的操作及維修作為專業(yè)技術(shù)人才的孵化崗位，從技術(shù)管理、崗位操作、巡查檢修等方面統(tǒng)籌考慮，統(tǒng)籌考慮設備共享及互聯(lián)互通，對技術(shù)人員要制定技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢，不斷培養(yǎng)專業(yè)化的技術(shù)隊伍，為實現(xiàn)科技興安提供技術(shù)保障。

3 煤礦綠色發(fā)展對策

國家就煤炭工業(yè)污染物排放總量、限值均制定了相應標準，“雙碳”目標的確定，隨國家對生態(tài)文明建設和生態(tài)環(huán)境保護的持續(xù)高位推進，加快生態(tài)文明體制改革、推進綠色發(fā)展、建設美麗新中國的戰(zhàn)略部署不斷深入推進，煤炭開采伴隨諸多亟待解決的環(huán)境污染問題?，F(xiàn)階段大多數(shù)煤礦均建有工業(yè)及生活污水處理站、鍋爐煙氣脫硫除塵設施、儲煤場擋風防塵網(wǎng)、固廢處置場所、車輛沖洗設施等環(huán)保設施，并逐年追加投資進行生態(tài)修復、環(huán)境治理及清潔生產(chǎn)，購置道路清掃車、多功能抑塵車等，基本實現(xiàn)達標排放及合規(guī)運營，一定程度上緩解了礦區(qū)緩解不斷惡化趨勢。但煤炭行業(yè)要繼續(xù)通過綠色低碳安全高效開采降低對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的損壞，通過原煤洗選加工清潔化提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低運輸及消費能耗，通過煤化工技術(shù)實現(xiàn)煤炭由燃料向原料轉(zhuǎn)化，通過礦區(qū)新能源技術(shù)減少溫室氣體排放，通過工業(yè)“三廢”資源綜合利用降低水土資源破壞。

3.1 創(chuàng)新環(huán)保管理機制

把環(huán)保與減排工作放在與安全生產(chǎn)同等重要的位置，建立全員環(huán)境管理體系，注重污染預防和源頭管控，堅持環(huán)保管理提前介入，推進環(huán)保管理模式的轉(zhuǎn)變，創(chuàng)新環(huán)保管理體制機制，將環(huán)保管理延伸至生產(chǎn)工藝和作業(yè)一線，實施全員環(huán)保責任制，對各類環(huán)保責任進行網(wǎng)格化劃分，層層簽訂環(huán)保責任書，壓實管理責任，不斷加強環(huán)保與其他工作的融合，將生態(tài)環(huán)境保護與煤礦綠色發(fā)展工作貫穿于煤礦生產(chǎn)經(jīng)營的各方面和全過程，形成層層聯(lián)動、齊抓共管、各負其責的環(huán)保管理機制。

3.2 提升環(huán)?？萍剂α?/h3>

注重環(huán)保專業(yè)技術(shù)人員培養(yǎng)和環(huán)保隊伍建設，通過委培、合作等方式借鑒先進的煤炭環(huán)保技術(shù)，在學習過程中轉(zhuǎn)化和創(chuàng)新，在實用過程中綜合集成和開發(fā)，創(chuàng)造出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)和新工藝。同時，以智慧化綠色礦山建設為契機，加大科技投入，積極選用先進成熟的清潔工藝和環(huán)保設備，淘汰高能耗、高污染設備和落后工藝，提升污水處理站等環(huán)保車間自動化程度，加快環(huán)境信息監(jiān)測系統(tǒng)建設，實現(xiàn)環(huán)保設施智能化管控。

3.3 推進綠色低碳資源化發(fā)展

以優(yōu)化開采布局、實施大采高綜采工藝、應用煤矸石充填[2]及置換井下煤柱等技術(shù)，同時拓寬煤矸石回用途徑，確保煤矸石不出井或升井后資源化、產(chǎn)業(yè)化利用，消除矸石山，實現(xiàn)矸石零排放；以熱泵、電能、太陽能、礦井熱能轉(zhuǎn)換、瓦斯摩擦發(fā)熱等清潔技術(shù)，替代小型燃煤鍋爐的使用，實現(xiàn)產(chǎn)煤不燃煤；以保水開采[3]降低礦井水產(chǎn)生量，以礦井水井下處理及廢水循環(huán)利用減少升井量，采用超濾反滲透等先進水處理工藝進行末端深度處理，探索形成礦井水資源化利用、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，實現(xiàn)礦井廢水零排放；完善煤炭物流體系建設，進行煤炭產(chǎn)運儲銷整體規(guī)劃。推動煤炭大宗商品物流技術(shù)和裝備進步，優(yōu)化煤炭物流網(wǎng)絡，創(chuàng)新多式聯(lián)運、集裝箱運輸?shù)龋杂唵问缴a(chǎn)，結(jié)合建設全封閉煤炭儲運煤系統(tǒng)的方式，實現(xiàn)產(chǎn)煤不見煤；以純水介質(zhì)液壓系統(tǒng)等設備的應用，降低油類污染物的產(chǎn)生。廢棄物資源化利用及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式，以及領先標準的末端治理設施來降低或消除污染物的排放，逐步從排污稅、環(huán)保設備稅的減免，環(huán)保改造的資金補助，以及碳排放權(quán)、排污權(quán)交易方面，客觀體現(xiàn)環(huán)保經(jīng)濟效益。

3.4 加快布局礦區(qū)碳交換系統(tǒng)

要加快推進布局礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中的溫室氣體消納、減排體系，確保煤礦生產(chǎn)建設形成的碳源與礦井區(qū)域生產(chǎn)系統(tǒng)碳循環(huán)機制交織耦合，構(gòu)建礦區(qū)碳循環(huán)、碳交換系統(tǒng)。一是新開發(fā)建設項目，因規(guī)劃實施少占地、少損毀、多造地、快復墾，使建設生產(chǎn)時期全程協(xié)同實現(xiàn)礦區(qū)集約用地，做到整體保護、系統(tǒng)修復、綜合治理；二是對造成區(qū)域固碳能力損失的地表生態(tài)植被系統(tǒng)強化恢復。對采煤、排矸、架空線路、外運公路、礦區(qū)建設等導致原有耕地、林草等高碳匯型區(qū)域損失的重點區(qū)域，實施生態(tài)恢復及養(yǎng)護工作，提高土壤與植被的光合碳交換過程，通過地貌重塑、土壤重構(gòu)、植被重建、景觀重現(xiàn)、生物多樣性重組與保護等工程對礦區(qū)損毀區(qū)域生態(tài)修復，形成前期人工誘導、后期自然恢復的修復方式，使其達到可供利用狀態(tài)，實現(xiàn)復墾修復后區(qū)域的碳固存能力優(yōu)于原地貌；三是采用先進的高效生產(chǎn)技術(shù)和節(jié)能技術(shù)降低綜合能耗，推進智慧本質(zhì)化低碳型礦井建設；四是在礦區(qū)內(nèi)、采空區(qū)、構(gòu)筑物等空曠區(qū)域構(gòu)建分布式風光發(fā)電及瓦斯發(fā)電系統(tǒng)使其與植被系統(tǒng)共產(chǎn)共生，初步實現(xiàn)綠電的自產(chǎn)自用和礦區(qū)碳排放光合消納，逐步實施風光水火儲一體化，提升新能源利用規(guī)模；五是建立碳管控體系，圍繞綠色礦山建設，加強節(jié)能環(huán)保、資源綜合利用和生態(tài)修復，掌握礦區(qū)排碳與消納量理論體系，為區(qū)域碳中和、碳達峰提供理論支撐；六是對資源枯竭的廢棄礦井綜合開發(fā)利用，實施風光補能、抽水儲能、壓縮空氣儲能、共伴生能源混采與可再生資源耦合利用、觀光旅游、儲水制氫、碳捕捉利用等改造，進一步提升中和能力。

3.5 推進煤炭從燃料向原料轉(zhuǎn)變

煤炭企業(yè)應進一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，從源頭控制，發(fā)展煤炭深度洗選加工，形成煤炭分級分質(zhì)梯級利用，推進實施煤化工產(chǎn)業(yè)深度發(fā)展，煤化工產(chǎn)業(yè)能有效降低碳流失，煤制油、煤制醇、煤制乙二醇等工藝技術(shù)實施，碳元素被剝離進入產(chǎn)品，起到了良好的碳固作用，與廢氣減碳相比易于捕獲轉(zhuǎn)化，節(jié)碳率大幅提升。構(gòu)建綜合化低碳循環(huán)、清潔高效的現(xiàn)代化煤化工產(chǎn)業(yè)體系，提高煤炭加工轉(zhuǎn)化水平，使煤炭由單一燃料向原料轉(zhuǎn)變，推動煤基新材料技術(shù)進步和規(guī)?；l(fā)展。

4 結(jié)語

我國已把“雙碳”目標上升到國家戰(zhàn)略，隨著國家“十四五”規(guī)劃的實施，能源企業(yè)深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革和加快轉(zhuǎn)型升級的不斷深入，煤炭企業(yè)更要以雙碳目標的實施為轉(zhuǎn)型契機，煤炭本身不具備污染性，只是利用方式造成了大量污染，煤化工是實現(xiàn)“雙碳”目標的重要途徑，利用先進煤化工等技術(shù)，尋求“用碳不排碳”的煤炭清潔利用新途徑，探索顛覆技術(shù)實施煤炭資源氣化等地下直接轉(zhuǎn)化技術(shù)，依托物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等先進技術(shù)，加快實施先進智能化技術(shù)工藝及裝備的應用，提高生態(tài)修復程度，既能減排、又能增匯，是提高煤礦綠色高質(zhì)量生產(chǎn)的根本，也是實現(xiàn)煤礦開采過程零傷害、零污染、碳中和的重要途徑，更是煤炭企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必經(jīng)之路；煤炭企業(yè)不但要提升智能化水平，還應實現(xiàn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)化，“產(chǎn)煤不見煤、產(chǎn)煤不燃煤、矸石不出井或升井回用、廢水零排放、用碳不排碳”更是煤礦綠色發(fā)展的重要趨勢。