作為黃河上游重要支流大通河的發(fā)源地，青海木里礦區(qū)是祁連山區(qū)域水源涵養(yǎng)地和生態(tài)安全屏障的重要組成部分，生態(tài)地位極為重要。過去，由于煤炭資源非法開采，剝離物料隨意堆放，造成木里礦區(qū)高山草甸、凍土層和濕地被破壞，原有水系更改，生態(tài)破壞嚴(yán)重，加劇了滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。
對此，中國煤炭科工集團(tuán)提出了“渣山削坡整形、采坑回填緩坡、巖壁修整、土壤篩分及改良、30厘米土層覆蓋、鄉(xiāng)土植物混播”的綜合治理方案。2021年9月，由中國煤科承攬的木里江倉一號井綜合整治項目通過青海省省級驗收，打造出高原高寒地區(qū)礦山生態(tài)修復(fù)的樣板工程。
對中國煤科來說，這只是其綠色發(fā)展路上的一個堅實腳印。近年來，中國煤科積極踐行“雙碳”目標(biāo)，在綠色開采、清潔能源開發(fā)利用、管道輸煤等方面持續(xù)發(fā)力，加速推進(jìn)綠色發(fā)展步伐。
綠色開采，探尋資源利用最優(yōu)解
綠色開采是實現(xiàn)煤炭資源開發(fā)利用最優(yōu)化和生態(tài)環(huán)境影響最小化的最優(yōu)路徑。近年來，中國煤科依托強(qiáng)大的科研技術(shù)優(yōu)勢，對煤炭綠色開采進(jìn)行了一系列積極探索。
在保水采煤方面，中國煤科西安研究院提出了煤層開采涌水量動態(tài)預(yù)測方法和含水層控制疏放技術(shù)，研發(fā)出長距離定向鉆孔注漿帷幕、地下連續(xù)帷幕墻建造、全斷面引流注漿截流等保水采煤關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了礦區(qū)地下水、地表水資源原位保護(hù)，促進(jìn)了生態(tài)脆弱煤礦區(qū)煤—水資源協(xié)調(diào)開發(fā)。
長距離隱蔽懸掛式半封閉截水帷幕示意圖
中國煤科開采研究院基于覆巖采動裂隙垂向?qū)圆町惙謪^(qū)特征和采動覆巖隔水特性，提出控水采煤理論與技術(shù)。他們通過控制不同分帶進(jìn)入含水層的擾動范圍，控制礦井充水量，解決了水體下留設(shè)不同類型防水煤巖柱而造成煤炭資源的大量損失、對含水層過量疏放導(dǎo)致地下水位大幅度下降等礦區(qū)生態(tài)環(huán)境破壞問題，實現(xiàn)了“控水保安全，保水促生態(tài)”的雙重目標(biāo)。
控水采煤技術(shù)
在矸石處置方面，中國煤科西安研究院融合鉆探、注漿、水害防治技術(shù)優(yōu)勢，研發(fā)了集“碎、配、制、充、防”于一體的煤矸石地面與井下協(xié)同高效充注及伴生災(zāi)害防控技術(shù)，為控制礦區(qū)地表沉降、充填處置矸石固廢，推動實現(xiàn)煤矸石“零排放”目標(biāo)提供技術(shù)支撐。
除了研發(fā)以固體、高濃度膏體、似膏體、高水材料等為代表的多種充填采煤技術(shù)，中國煤科開采研究院還探索了高堿粉煤灰漿固化二氧化碳井下綜合利用技術(shù)，實現(xiàn)了粉煤灰固化二氧化碳、粉煤灰注漿防滅火、礦井水循環(huán)利用、充填采空區(qū)減沉。
在地表減沉方面，中國煤科開采研究院構(gòu)建了以“開采沉陷預(yù)計+桿塔移動變形分析+抗采動影響治理”為核心的沉陷區(qū)高壓線塔保護(hù)性開采技術(shù)體系，集“勘查、設(shè)計、評估、治理”于一體的采空區(qū)治理成套技術(shù)以及沉陷區(qū)綜合利用井上下協(xié)同治理技術(shù)體系，為采煤區(qū)地表減沉和沉陷區(qū)綜合利用提供了技術(shù)支撐。
采空區(qū)注漿效果檢驗三維效果
采煤沉陷區(qū)空天地孔協(xié)同監(jiān)測平臺
開發(fā)清潔能源，助力“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)
為了更好地適應(yīng)生態(tài)文明建設(shè)和環(huán)境保護(hù)的新常態(tài)，中國煤科在強(qiáng)化監(jiān)督管理和加大節(jié)能改造力度的同時，通過整合節(jié)能環(huán)保、清潔能源開發(fā)利用等技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化資源配置，助力“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)。
2018年12月11日，由中國煤科重慶設(shè)計院參與設(shè)計的貴州省第一座天然氣分布式能源站——興義清水河天然氣分布式能源站并網(wǎng)發(fā)電。中國煤科重慶設(shè)計院充分運用綠色建筑設(shè)計理念及設(shè)計方法，采取綠色建材、創(chuàng)新節(jié)能、可再生能源利用等技術(shù)措施，推動興義清水河天然氣分布式能源站可持續(xù)安全高效生產(chǎn)。
作為興義地方電網(wǎng)的黑啟動電源，總裝機(jī)容量58兆瓦的興義清水河天然氣分布式能源站可實現(xiàn)智能化“一鍵啟動”，機(jī)組從啟動到帶滿負(fù)荷僅需15分鐘，不僅填補(bǔ)了貴州省天然氣發(fā)電的空白，其削峰填谷的能力可與貴州黔西南州地方電網(wǎng)相互支撐，對提高電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)運行水平，構(gòu)建黔西南州“大強(qiáng)電網(wǎng)+大產(chǎn)業(yè)”具有重要意義。
地?zé)崮荛_發(fā)智能管控平臺
地?zé)崮苁蔷G色低碳、可循環(huán)利用的可再生資源，與其他能源相比，具有儲量大、分布廣、清潔環(huán)保、穩(wěn)定可靠等特點。早在2017年，中國煤科西安研究院就采用淺層+中深層地?zé)岬芈窆軗Q熱技術(shù)，穩(wěn)步推進(jìn)地?zé)崮艿拈_發(fā)、利用和推廣。2021年7月，他們成立了地?zé)崮荛_發(fā)技術(shù)與工程研究所，深耕地?zé)崮艿拈_發(fā)利用。中國煤科西安研究院將高新院區(qū)燃?xì)忮仩t低氮升級改造方案調(diào)整為中深層地?zé)岬芈窆芄嵯到y(tǒng)方案，將新建院區(qū)原燃?xì)忮仩t+冷卻塔系統(tǒng)變更為淺層地埋管地源熱泵制冷供暖技術(shù)系統(tǒng)。
據(jù)了解，中國煤科西安研究院淺層+中深層地?zé)峁┡ㄖ评洌╉椖窟\行以來，每年可以節(jié)約煤炭資源4363.29噸，每年可以減少排放二氧化碳1.14萬噸、二氧化硫37.09噸、氮氧化物32.28萬噸。
管道輸煤，探索煤炭運輸新方式
在持續(xù)推進(jìn)綠色發(fā)展的過程中，中國煤科不斷加速技術(shù)創(chuàng)新，特別是在管道輸煤方面攻關(guān)突破了多項關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了我國煤炭管道運輸從零到一的突破。
神渭輸煤管道首段場站
管道輸煤是將固態(tài)煤炭通過加水的方式變成煤漿，再通過泵站加壓的方式進(jìn)行管道輸送。2021年11月，由陜煤集團(tuán)投資建設(shè)，中國煤科武漢設(shè)計院承擔(dān)EPC工程總承包的我國首條長距離管道輸煤項目——陜西神渭輸煤管道全負(fù)荷輸煤成功，進(jìn)入試生產(chǎn)運行階段。
神渭輸煤管道全長727公里，設(shè)計年輸送精煤1000萬噸，途經(jīng)陜西省4市18縣（區(qū)），全線穿（跨）越工程1537處，其中隧道工程59處、總長55.5公里，穿越鐵路26處、公路115處、河流70處，管道全線主要包含供煤、制漿、泵輸、儲漿、脫水及生產(chǎn)輔助系統(tǒng)等。
由于輸煤距離較長，神渭輸煤管道共設(shè)有五級泵站30臺活塞隔膜泵聯(lián)動，其中最長的泵站間距達(dá)到136公里，煤漿以1.8米/秒的速度在管道內(nèi)運輸。抵達(dá)終點后，一部分煤漿直接進(jìn)行化工處理；另一部分煤漿脫水后被還原成固態(tài)煤炭，運送到火電廠等。
神渭輸煤管道終端消能站
面對該項目規(guī)模大、線路長、工藝系統(tǒng)環(huán)節(jié)復(fù)雜等難題，中國煤科武漢設(shè)計院著力攻關(guān)長距離、大運量煤漿制備技術(shù)，長距離管道輸煤系統(tǒng)五級泵站串聯(lián)同步技術(shù)，常規(guī)濃度煤漿轉(zhuǎn)化為氣化漿制備技術(shù)等，填補(bǔ)了我國長距離管道輸煤技術(shù)的多項空白。此外，管道輸煤也成為繼鐵路、公路、水路三種長距離運煤方式外的第四種煤炭運輸方式，這種全新的煤炭物流方式也為煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供了新動能。