“采選充一體化集成技術（以下簡稱采選充一體化）旨在通過煤炭資源從開采、洗選到充填修復的全流程優化，實現經濟效益、社會效益和生態效益的有機統一。這不僅是一項技術創新，更是對煤礦生產模式的全面革新。”中國煤炭加工利用協會理事長馬劍在日前召開的全國煤礦采選充一體化集成技術現場會上表示。

會上，與會專家圍繞健全煤炭清潔高效利用機制，研討《煤矸石覆巖隔離注漿充填技術規范》團體標準，為推動煤矸石、煤泥等固廢資源化、減量化、無害化處置貢獻智慧。

已具備采選充一體化條件

“采選充一體化就是將采煤、選煤、矸石充填三個環節統籌規劃、一體化協調，并將各種相關技術集成應用的新工藝?！敝袊禾抗I協會副會長、中國煤炭學會理事長劉峰介紹，采選充一體化涉及開采工藝、原煤洗選排矸和固廢處置等專業、崗位，需要加強精心布局、精準調度、精細化運轉的綜合性能力建設。

據統計，截至今年4月底，我國累計建成智能化采煤工作面1922個、智能化掘進工作面2154個。

“隨著大型高效綜合機械化開采裝備的應用，大量煤層夾矸和頂板圍巖不可避免地隨著煤炭一同采出，通過皮帶機等運輸到主井，隨后進入選煤廠進行洗選排矸?！眲⒎灞硎?，這個過程中會產生很多無效運輸和能源消耗，給后續洗選排矸造成困難。因此，采煤階段就要優化開采工藝以減少矸石產生。

中國工程院院士、中國礦業大學教授趙躍民表示，選煤能夠有效脫除煤中灰、硫等雜質，提質增效、節能減排。入選1億噸煤炭，可排出矸石2000萬噸，減排二氧化碳50萬噸。目前，智能化選煤廠基礎數據平臺、底層自動化控制已基本實現，井下跳汰分選、重介淺槽分選、干選等煤炭分選技術相對成熟。

“我國已建成投運2400多座選煤廠，各種選煤工藝和裝備都十分成熟，跳汰選煤、重介選煤、浮選、干法選煤已十分普及。”劉峰介紹，“選煤廠洗選剔除的煤矸石、煤泥等固廢需要進行無害化處理，但靠選煤廠自身根本無力解決，需要礦井綜合協調和支持。”

據不完全統計，我國煤矸石累計堆放量超過70億噸，形成矸石山2600余座。

2014年以來，國家發展改革委等相關部門先后印發了《煤矸石綜合利用管理辦法（2014年修訂版）》《關于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導意見》《節能降碳中央預算內投資專項管理辦法》等，支持并持續提高煤矸石、粉煤灰等固廢綜合利用水平。

“在新的環境政策要求下，煤矸石、煤泥等固廢必須尋找新的處置方式?！眲⒎灞硎?，目前就采煤、選煤、矸石充填而言，相關的技術和裝備已經非常完善，完全具備開展采選充一體化的條件。

矸石充填成效顯著

“我們采用百萬噸級煤矸石新型覆巖離層注漿充填技術，將集處廢、保水、減沉、防沖、減震于一體的充填綠色開采變為現實?！敝袊忻耗茉醇瘓F有限公司首席專家王祥生介紹，中國中煤中天合創公司葫蘆素煤礦2022年應用該充填技術以來，已累計處理煤矸石118萬噸，實現經濟效益4000多萬元。

“我們投入1.5億元建設了處置能力為150萬噸/年的煤矸石新型覆巖離層注漿充填項目?！焙J素煤礦黨委書記、副礦長連忠文介紹，該項目可將200毫米以下粒徑的矸石破碎研磨成0.2毫米粒徑的矸石漿液，通過注漿站和注漿鉆孔對井下400米的離層空間進行充填。

據了解，百萬噸級煤矸石新型覆巖離層注漿充填技術是由中煤天津設計工程有限責任公司聯合中天合創公司、中國礦業大學在2020年5月首次提出的。2023年6月，中煤天津設計工程有限責任公司圍繞矸石充填，成立中煤離層注漿技術公司。

“目前，國內百萬噸級煤矸石新型覆巖離層注漿充填項目已建成投運4個，總處理能力達到570萬噸/年?！敝忻弘x層注漿技術公司總經理馬新青說。

陜煤集團小保當礦業有限公司副總經理、總工程師梁旭表示，通過應用煤礦采空區煤矸石漿體規?；涮铌P鍵技術，他們建設了一套由矸石破碎篩分、成品矸石緩存、成品矸石混合攪拌、泵送運輸、叢式鉆孔充填組成的矸石充填系統。該系統自2023年運行至今，累計充填煤矸石150萬噸，每年減少礦井水處理費用400萬元、煤矸石外運處理費用5000余萬元、環境保護支出費用1000萬元。

“山東微山崔莊煤礦經過多年開采，資源逐漸枯竭。為了更好解放壓覆的煤炭資源，減小地表沉降，今年，該礦在73上01工作面實施覆巖注漿充填項目，節省了420萬元治理費用，置換出15萬噸產能。”中煤科工生態環境科技有限公司研究員賈林剛說。

馬劍表示，采選充一體化能夠提升資源利用率，實現精準開采、高效篩分；能夠減小環境破壞，助力生態系統修復；能夠為推動煤礦綠色發展、智能化轉型提供強大的技術支撐，進一步保障采礦作業人員的安全。

充填開采不均衡難題待解

“由于采選充一體化多工種交叉，既可能增加生產組織的復雜性，又可能影響開采效率，會增加一定的成本負擔。”劉峰表示。

我國14個煤炭大基地有9個位于黃河流域，特別是陜北、鄂爾多斯、寧東、晉北等礦區靠近黃河。在保證產能的同時做好生態環境保護，對煤炭企業來說是一個考驗。

“鄂爾多斯盆地北部煤炭產業集中度高，千萬噸級礦井居多，矸石產量大，單井矸石量在百萬噸以上，是區域內排放量最大的工業固廢，噸矸處置費在50元至90元之間?！敝袊V業大學教授許家林介紹。

許家林表示，煤礦充填開采存在三個不均衡特點：采煤能力與充填能力不均衡、充填材料供應與需求不均衡、充填成本與采礦效益不均衡。

“目前，井下充填開采能力尚不能滿足煤礦安全高效生產需求。煤矸石、粉煤灰一般各占采煤量的15%，即使全部充填也難以解決充填材料的來源問題?！痹S家林表示，可應用覆巖離層注漿充填技術，依靠地下關鍵層結構、充填體及部分煤柱共同控制開采沉陷，從而少用注漿材料。

“很多煤礦的生產成本并沒有考慮生態環保的投入，矸石充填也沒有細化的標準措施?！鄙鷳B環境部固管中心相關專家表示，建議明確煤矸石充填利用具體的污染控制要求，在充填區域選擇、充填方式選擇、固廢處置等方面建立具體的量化標準。