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《大宗煤基固废利用与采注协同绿色开采技术取得新成果》

  • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者： guokm
  • 发布时间：2023-02-21

  • 2月17日，记者从山西文龙中美环能科技股份有限公司获悉，日前，由该公司承建的山西霍尔辛赫煤业有限责任公司《大宗煤基固废利用与采注协同绿色开采关键技术及示范》项目通过中国煤炭工业协会鉴定。

    该项目的研究揭示了离层梯级注浆控制岩层移动及厚煤层非典型关键层条件下“注—采”协同调控机制，提出了非典型关键层条件下覆岩离层注浆和补强的“注—采”协同工艺参数精准调控方法，完善了覆岩离层注浆充填的理论和技术体系。研究成果在霍尔辛赫煤业成功应用，取得了显著的经济效益和社会效益。

    据了解，大宗煤基固废利用与采注协同绿色开采关键技术正式进入到工业应用推广阶段，将有效推动我国潜力巨大的煤矿绿色开采市场需求。该技术具有很强的针对性和灵活性，彻底解决了困扰煤矿多年的地表塌陷问题，实现了煤矸石资源化利用，有效释放了煤矿“三下”压煤，提高了回采率，延长了矿井服务年限，不仅可使企业获得明显的经济效益，同时对我国煤电企业实现绿色生产、全民建设“无废城市”具有战略意义。

  • 原文来源：https://coal.in-en.com/html/coal-2625045.shtml
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    • 暮春时节，生机盎然。绕过山煤国际霍尔辛赫煤业主井，不远处矗立着一座拱形建筑。屋内，一排工业设备高低错落、布置有序，高速运转中，轰鸣声响彻厂房。这里是霍尔辛赫煤业煤矸石注浆站，也是该公司推动煤炭资源绿色开采技术革新的作战营。近年来，该公司引进覆岩离层注浆充填技术，通过艰难攻关、创新升级，形成适用于该公司地质构造的成套工艺，成功解决“三下”压煤开采和煤矸石处置难题，迎来了高质量发展的绿色新生。 绿色开采是推动煤炭行业绿色低碳转型和高质量发展的重要支撑。在加快煤矿智能化建设的同时，山西省有序推进绿色开采技术试点示范，持续提高煤炭清洁利用水平。目前，全省已建成以霍尔辛赫煤业为代表的55个试点示范煤矿，全省煤炭绿色开采取得积极进展。 一项技术，攻克两大难题 霍尔辛赫煤业是山煤国际的动力煤主力生产矿井，也是山西焦煤能源保供的主要单位之一，年生产能力400万吨。井田上，遍布着大小42个村落、焦化厂、加油站等建、构筑物，“三下”压煤总量可观。“如果能把这些煤炭资源都开采出来，意义重大，影响深远。”前不久，霍尔辛赫煤业党委书记、董事长李建功道出了初期的权衡考量。 几经调研，一种绿色技术——覆岩离层注浆充填技术，进入了他们的视野。这一技术由山西文龙中美环能科技股份有限公司院士工作站研发，是将粉煤灰或煤矸石浆液等工业固废作为充填物，充填到井下离层空间。所谓离层，是由于煤炭开采导致煤层上端岩层塌陷而形成的一定空间。这一技术的核心在于，岩层中需要有一道关键层，能与塌陷层形成较大的离层空间，通过充填与其形成“柱+板”的稳定结构，而霍尔辛赫煤业正好符合这样的地层特征。 同时，这一工艺还能解决霍尔辛赫煤业固废处置难题，吞废吐“金”，一举两得，可消化该公司每年所产生的部分煤矸石及尾煤泥。 从2020年开始，该公司依托山西焦煤、山煤国际技术中心、博士后工作站资源，组建了专项科研团队，联合第三方构建起产学研一体化链条，推出“科技创新+工程设计+第三方数据检测”技术创新模式，聚力难点全力攻关。做足前期调研、理论论证、大量试验后，霍尔辛赫煤业将试点选在压覆于废弃焦化厂、乡村道路等建、构筑物下的3501工作面上。 选址、征地、办手续……一系列前期事宜落地后，2022年，该公司启动了注浆站施工项目，并于当年2月开始注浆、采煤同步作业。4个月后，3501工作面成功回收“三下”压煤资源47.5万吨，消化粉煤灰43万吨，解决矿井废水30万吨。这一成果，标志着覆岩离层注浆充填技术在霍尔辛赫煤业获得成功。 四年攻关，实现三代迭新 科技创新释放强劲效能。从2020年论证调研，到目前3个工作面得以成功开采，4年多时间里，霍尔辛赫煤业覆岩离层注浆充填技术实现了三代迭新。据了解，包括霍尔辛赫煤业在内，山西省“三下”压煤赋存均呈现复杂多样特征。这让该公司初期引进充填工艺时面临很大的技术挑战。如何让复杂地质变得简单可控?这成为他们初期技术攻关的主要方向。 该公司通过理论分析、数值模拟，以3501工作面为试点，提出全过程地表沉陷“四区”控制模型，将采区精确分为常规区、过渡区、注浆区和控制区。通过分区治理、精准控制，再辅以单孔提级注浆，一举攻克复杂地形不可预控的技术难关，形成了霍尔辛赫煤业覆岩离层注浆技术1.0版。 3501工作面实现成功回采，为第2个试点的注浆充填提供了技术经验，但也随之出现了新的难题：因为开采模式的局限性，导致注入的浆液总是偏离既定区域，使注浆量与注采比均居高不下。如何控制注浆量，减小注浆成本，再一次难住了技术团队。经过一轮又一轮的研讨、论证、试验，他们提出了帷幕封堵增效技术——将研发的自膨胀水泥速凝封堵材料打入特定钻孔，有效堵住了“漏斗”，浆液不再偏离。历经1年多的技术实施，到2023年10月回采完成时，第2试点的注浆量成功减少9万吨，注采比降低0.2，注浆充填2.0版本正式落地。 3801工作面压覆于石油加油站下。“相比其他建筑物，加油站对地表稳定性要求更高。加之前期采动影响，充填开采难度呈现指数级增长。”该公司生产技术部部长刁怀斌说。这一阶段，数智赋能作用开始显现。技术团队建成集制浆、注浆与沉陷控制效果于一体的综合监控体系，发明了建构图数字动态安全预警防护技术，提出了地表沉淀控制导向的采注协同控制方法，建立远程数据收集点，以智能控制、精准动态预测跑赢地质风险，解决了充填难题，形成了关键技术3.0版。 创新无止境，突破不止步。目前，霍尔辛赫煤业技术团队已投入到新一轮的科技攻关中，全心致力于离层注浆充填技术+110工法技术研究，以实现井下资源“颗粒归仓”，推动工艺再一次升级迭代。 绿色充填，收获质效多赢 截至目前，霍尔辛赫煤业已累计释放矿井压覆煤量约371.82万吨，创造直接经济效益约11.2亿元，且已形成了2个采面、2个备采面，生产衔接顺畅有序。覆岩离层注浆充填技术为霍尔辛赫煤业绿色开采带来了新希望。 “覆岩离层注浆充填技术可以有效控制采空区地表，使矿区实现源头止损，能有效解决煤矿开采中的地表沉陷控制、煤基固废处置、水资源保护、采动矿震防治等多数工程难题。”李建功说。 据了解，随着全省煤炭资源的深度开采，“搬不动、塌不起、排不掉”的“三下”压煤成为煤炭企业面临的一大难题，而霍尔辛赫煤业采用的覆岩离层注浆充填技术，或可成为这些难题的最优解之一。 如今，在该技术的助力下，霍尔辛赫煤业形成了“采煤不见煤、矸石不出矿、三废零排放”的绿色发展格局。目前，该公司累计处置煤矸石、尾煤泥、粉煤灰290余万吨。 走进煤矸石注浆集控室，一块电子屏覆满墙壁。该设备不仅能够集成监控各个环节的作业情况，还清晰地显示着煤矸石离层注浆充填工艺动图。分布各处的系统图例，反映着设备的运行动态。一键开启、有人巡视、无人值守，自动分析历史数据、智能预警诊断、在线监测……数智加持的覆岩离层注浆充填技术，让霍尔辛赫煤业发展“含绿量”更高。 科技创新驱动下，覆岩离层注浆充填等多项技术荣获山西焦煤及以上等级的科技项目奖。经中国煤炭工业协会组织鉴定，“大宗煤基固废利用与采注协同绿色开采关键技术及示范”与“采注协同绿色开采与建筑物数智预警防护关键技术及示范”两项技术，均达到国际领先水平。 李建功表示，他们将把创新驱动、加快发展新质生产力牢牢抓在手上，积极推动新技术和绿色发展深度融合，让霍尔辛赫煤业高质量发展的大路越走越宽。
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  • 《央地协同 能源绿色低碳转型再加力》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2022-03-05
    • 推进能源绿色低碳转型顶层设计出炉。国家发改委、国家能源局近日印发《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》（以下简称《意见》），对未来一段时间能源绿色低碳发展指明方向。与此同时，多地在今年政府工作报告中强调因地制宜推进能源绿色发展。 能源绿色低碳转型顶层设计出炉 在我国二氧化碳排放总量中，能源生产和消费相关活动碳排放占比较高，因此推进能源绿色低碳转型是实现碳达峰碳中和目标的关键一环。 《意见》明确，“十四五”时期，基本建立推进能源绿色低碳发展的制度框架，形成比较完善的政策、标准、市场和监管体系，构建以能耗“双控”和非化石能源目标制度为引领的能源绿色低碳转型推进机制。到2030年，基本建立完整的能源绿色低碳发展基本制度和政策体系，形成非化石能源既基本满足能源需求增量又规模化替代化石能源存量、能源安全保障能力得到全面增强的能源生产消费格局。 事实上，自“双碳”目标提出以来，不同地区和各类产业都提出过相关的产业政策，但在不同产业衔接和绿色转型具体路径方面很难形成节奏上的统一。 对此，《意见》提出，能源绿色低碳转型要加强顶层设计，处理好发展和减排、整体和局部、短期和中长期的关系，处理好转型各阶段不同能源品种之间互补、协调、替代关系。 能源安全受到着重强调。《意见》指出，要推动煤炭和新能源优化组合，在保证能源安全的前提下，有序推动能源绿色低碳转型，坚持全国“一盘棋”，加强转型中的风险识别和管控；在加快形成清洁低碳能源可靠供应能力的基础上，逐步对化石能源进行安全可靠的替代。 此外，为促进清洁低碳能源产业链一体化技术进步，《意见》提出依托大型新能源基地等重大能源工程，推进上下游企业协同开展先进技术装备研发、制造和应用，通过工程化集成应用形成先进技术及产业化能力。 国家发改委能源所能源经济与发展战略研究中心副主任田磊表示，《意见》出台的重要意义，在于推动可再生能源与化石能源协调发展，不断增强能源持续稳定供应能力。《意见》提出建立绿色低碳为导向的能源开发利用新机制，全面开展清洁低碳能源资源普查和评价，建立非化石能源目标制度，以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点加快推进大型风电、光伏发电基地建设，创新农村可再生能源开发利用机制，完善新型电力系统建设和运行机制。 地方版方案密集推出 春节刚过，位于毛乌素沙地边缘的国家能源集团宁夏电力有限公司（以下简称“国能宁夏电力”）200万千瓦光伏项目施工现场已是热火朝天。作为我国首批大型风光电基地重点项目之一，该工程是目前国内单体规模最大的集中式智慧光伏电站，是“西电东送”重要通道的绿色电源点，预计明年底实现全容量投产。 国能宁夏电力的转型也是我国当前区域能源发展的一个缩影。记者注意到，多地在今年政府工作报告中强调因地制宜推进能源绿色发展，一方面强化煤炭等传统能源清洁高效利用，另一方面积极推进清洁能源利用。 浙江提出狠抓百个千亿清洁能源项目建设，启动700万千瓦清洁火电、100万千瓦新型储能项目开工建设，新增风光电装机400万千瓦以上，积极推进抽水蓄能电站建设。强化能源运行调度，确保能源安全保供。 河北提出强化煤炭清洁高效利用，积极发展风电、光电、氢能，新增可再生能源装机800万千瓦。 四川提出聚焦清洁能源产业，加快水风光气氢多能互补一体化发展，积极推进“三江”水电基地、凉山州风能发电基地、“三州一市”光伏发电基地建设，打造国家天然气（页岩气）千亿立方米级产能基地，支持发展氢能源。 生态环境部环境规划院生态环境政策与管理研究所副所长董战峰表示，由于各地情况不同，能源基础条件存在差异，因此需要根据自身情况研究确定达峰方案、达峰重点和实施路径，实现差别化和包容式能源低碳转型。 董战峰认为，长三角地区有经济基础、技术能力以及节能减排需求，可率先开启能源转型和深度脱碳。西南部分地区可再生能源条件好，有丰富的水电、风电、太阳能发电资源，可通过能源结构调整，由新能源的增长来满足能源需求。部分中西部能源大省应进一步调整能源和产业结构，加快技术创新，从而实现降碳目标。 转型与保供双管齐下 当前我国煤炭主产区在保障生产生活需求基础上，加快能源产业结构调整，已初现成效。 春节以来，国家发改委多次强调“煤炭生产企业要抓紧恢复正常生产供应，严格落实国家煤炭保供稳价的政策要求。”数据显示，假日后煤矿复产加快，全国煤炭日产量回升至1200万吨以上。 国家能源局煤炭司相关负责人此前表示，保障煤炭稳定供应要立足当下，更要谋划长远，煤炭行业要积极推进煤炭安全绿色生产和清洁高效利用，持续推进煤矿智能化建设和升级改造，大力推动科技创新和转型升级，扎实做好煤炭保供和绿色低碳转型工作。 以能源重要产区宁夏为例，国能宁夏电力是宁夏最大的煤电和供热企业，同时肩负浙江、山东两个用电大省的“西电东送”任务，是宁夏电力保供及新能源调峰调频的重要支撑。在“双碳”目标下，国能宁夏电力全力打好绿色转型突围战，实现降碳发展。 “近年来，我们投入约50亿元资金对煤电机组进行灵活性改造，给绿电发展让路。同时通过以集中供热替代小锅炉、以电动重卡及绿氢重卡替代燃油重卡、以新能源供热替代常规能源供热‘三个替代’，实现节能降耗提效。”国能宁夏电力副总工程师任献民说。 此外，国能宁夏电力还通过多能创新驱动、落后产能替代等措施实现综合能源转型新突破，今年不仅将推进四个综合能源供应示范项目建设，助力火电产业向综合能源转型，还将加快推进低碳新材料产业园建设，围绕废物综合利用、绿色低碳等领域延伸产业链，加快推动化工产业提档升级。
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