金秋时节，晋能控股集团长治公司三元煤业（以下简称 “三元煤业”）的矿区宛如被大自然精心雕琢的画卷。目之所及，植被繁茂葱郁，树木交织成荫，沉甸甸的柚子缀满枝头，尽显丰收之喜；蒲葵与芭蕉相映成趣，勾勒出一派生机盎然的景象。超60%的绿化率改变了传统煤矿给人的“黑色印象”，三元煤业已化身为一座生机勃发的“花园式矿山”。
与此同时，在矿区地表以下300米处，两项绿色充填开采技术已形成突破性成果，产出显著效益。当前，技术创新的“策源”能力持续释放，为企业发展提供了坚实的技术支撑。其创新经验与成果的辐射带动作用也在不断增强，在行业内形成了良好的示范效应 。
图为晋能控股集团长治公司三元煤业鸟瞰图
“三下”压煤与固废处置 “两大难”有了“新解法”
三元煤业总经理崔永青介绍，三元煤业紧邻长治市区，位于城郊结合部，周围住户较多，开采条件复杂。三元煤业“三下”（建筑物下、铁路下和水体下）压煤量占总储量的60%以上，同时，煤炭开采洗选过程中产生的煤矸石、粉煤灰等固体废弃物若处置不当，会给生态环境和居民健康带来不利影响，煤矿固废处置问题也亟待解决优化。
如何让沉睡的煤炭重焕生机？如何让“垃圾”变成资源，将“污染”转为“应用”？三元煤业交出了自己的“破局”答卷。
近年来，三元煤业引入膏体充填开采、覆岩离层注浆充填开采两项绿色开采工艺。在最大程度回收煤炭资源的同时，还将煤矸石与粉煤灰等固废“吃干榨净”，开启了“采矿无痕”的绿色矿山新模式。
膏体充填开采工艺是通过膏体与煤的置换，支撑上覆岩层，控制地表沉降，实现建筑物下煤炭开采的技术工艺。三元煤业总工程师陈全秋介绍，该工艺中的膏体由矸石、水泥、粉煤灰、水四种原材料，按照一定配比制备而成。膏体充填开采工艺具有多重优势，在充分回收煤柱与边角煤、提高煤炭回采率的同时，能够有效支撑岩层，确保村庄及建（构）筑物近乎“零”沉降，且不会对地下水资源造成破坏，还能将煤炭开采过程中产生的煤矸石与粉煤灰等固体废弃物加以利用，实现“变废为宝”。
图为晋能控股集团长治公司三元煤业充填开采集控中心
覆岩离层注浆充填开采工艺是三元煤业根据地质条件和采掘衔接计划，针对厚煤层、薄基岩、高强度开采等特殊情况，在煤炭开采形成的离层塌陷空间注浆充填，将区域建（构）筑物水平、倾斜变形控制在Ⅰ级损坏范围内的技术工艺。陈全秋介绍，覆岩离层注浆充填开采工艺能够实现采充分离，采煤作业与充填作业互不干扰，具有采煤效率影响小、综合成本低、建设周期短、投资少等优势。
数据显示，截至目前，两种绿色开采技术已累计释放压覆的煤炭资源240万吨，消纳固废16万吨。到2027年底，三元煤业计划通过采用两种开采工艺，将绿色开采产能从目前的140万吨／年提升到180万吨／年。
绿色开采“真场景”孕育广阔前景
随着两项工艺在三元煤业落地见效，晋能控股集团已在中能煤业、小常煤业等多家煤矿推广绿色充填开采工艺，逐步形成示范效应。数据显示，截至今年7月底，晋能控股集团共有6座煤矿实施充填开采，累计置换煤炭资源114.1万吨。
对于膏体充填开采、覆岩离层注浆充填开采两项绿色开采工艺的应用，晋能控股集团党委书记、董事长李国彪在调研时评价其是“老话题、新方法、真场景、大前途”，在集团公司拥有广泛的应用前景，对延长矿井寿命、内部产业协同、保障职工长远利益等方面具有重要意义。
值得一提的是，项目团队在应用膏体充填开采时还发现，以粉煤灰、矿渣等为原料，通过绿色活化技术激发胶凝活性，可以在填充过程中替代水泥，实现“固废变资源”的低碳利用。
陈全秋表示，在“双碳”目标的驱动下，采用固废胶凝材料替代水泥将成为必然趋势。目前，三元煤矿的这一技术已具备工业化应用条件，能够实现“胶凝材料生产—充填运营”一体化的产业链运作。
“这两项技术创新，有助于破解煤矿‘三下’压煤资源回收问题，延长了矿井生命周期，同时适配行业绿色转型政策，提升了环保成效，推动传统粗放型开采向‘采煤不沉降、固废再利用’的绿色发展新范式跃升，成为三元煤业实现绿色开采发展的核心引擎。”三元煤业相关负责人表示。
“技术孵化”“标准领航” 筑基行业绿色未来
山西省人民政府办公厅2022年5月印发《关于促进全省煤炭绿色开采的意见》，提出到2030年，绿色开采技术逐步推广应用，煤矿因地制宜开展充填开采、保水开采，资源回收率进一步提高，煤矸石综合利用或无害化处理能力进一步提升。
三元煤业以注浆技术和充填技术创新为着力点，开启了打造煤炭绿色开采“策源地”的征程。其中，大采高膏体充填工艺在2024年中国煤炭工业协会全国总工程师论坛上得到推介。项目团队斩获6项专利，发表8篇论文，科研分支课题荣膺2024年度绿色矿山产业联盟科学技术奖二等奖。
随着技术不断积淀，三元煤业不仅成功孵化了二十余项“五小”成果并推动其落地生金，更积极参与《硅铝质固废胶凝材料》《煤矿连采连充膏体充填技术规范》等多项标准的制定工作，更加规范、高效地推动矿山绿色开采。
图为晋能控股集团长治公司三元煤业参与多项标准制定工作
结合内外部环境来看，长期以来，煤炭仍将是我国能源安全稳定供应的“压舱石”。在这一背景下，科学、安全、有效解决“三下”压覆资源不仅是晋能控股集团的当务之急，也是不少矿山企业、地方政府面临的共性问题。
陈全秋表示，以三元煤业为标杆，晋能控股集团为全国特厚煤层绿色开采提供了“晋控模式”。未来，通过推广这些煤炭绿色开采工艺，有助于推动我国煤炭开采从“资源粗放型”向“技术密集型”升级，推动固废矸石从“生态包袱”向“资源富矿”跃升，促进矿业产值与生态效益的协同增长。
