基于“雙碳”目標(biāo)下煤礦綠色高質(zhì)量發(fā)展對(duì)策研究

張永強(qiáng)

（華亭煤業(yè)大柳煤礦有限公司,甘肅 崇信 744201）

1 概述

中國(guó)作為世界煤炭生產(chǎn)及消費(fèi)大國(guó)，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(fēng)光儲(chǔ)熱等為輔。在碳中和、碳達(dá)峰背景下，煤炭等化石能源仍然是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分，作為我國(guó)的主體能源地位短期內(nèi)不會(huì)改變，煤炭將逐步從基礎(chǔ)能源改變?yōu)橹文茉?，不存在去煤化和煤炭退出能源機(jī)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(jìn)行減排，更加重視煤炭生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)運(yùn)、消費(fèi)全過(guò)程安全性、低碳性。煤炭生產(chǎn)、銷(xiāo)售、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化應(yīng)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(yíng)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(yīng)用先進(jìn)工藝、技術(shù)、裝備，大力推進(jìn)煤礦現(xiàn)代化、信息化、集約化、生態(tài)化低碳建設(shè)，努力降本增效，提升安全、綠色、高效發(fā)展水平，實(shí)現(xiàn)科技興安、科技強(qiáng)企，積極探尋煤礦特色雙碳發(fā)展道路，大步邁進(jìn)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(wú)人則安，少人則安”理念，將推廣應(yīng)用先進(jìn)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(shí)現(xiàn)以機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人、智慧化無(wú)人，降低煤礦用工和職工的勞動(dòng)強(qiáng)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(kāi)采效率

結(jié)合實(shí)際研究引進(jìn)大采高自動(dòng)化采煤技術(shù)裝備，實(shí)現(xiàn)信息化管理、智能化監(jiān)控診斷、可視化遠(yuǎn)程操作的采煤工作面；研究加大工作面長(zhǎng)度，以增加特厚煤層割煤高度及工作面分層厚度，實(shí)施薄煤柱或無(wú)煤柱開(kāi)采，科學(xué)提高工作面生產(chǎn)能力，緩解采掘接續(xù)緊張局面；針對(duì)綜采設(shè)備回撤安裝期間的停產(chǎn)問(wèn)題，積極研究應(yīng)用“110工法”等技術(shù)，結(jié)合工作面快速安裝及回撤設(shè)備的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)不停產(chǎn)搬家減少掘進(jìn)成本及搬遷周期；設(shè)備檢修方面逐步實(shí)現(xiàn)礦井設(shè)備互通共享，采用智慧檢修系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行全周期管控，形成到點(diǎn)檢修、不檢閉鎖的AI管控模式，同時(shí)應(yīng)用遠(yuǎn)距離供電、供液、供料等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)區(qū)域無(wú)人或少人作業(yè)。

2.2 提升掘進(jìn)效率

掘進(jìn)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(wèn)題，采煤工作面生產(chǎn)能力的提高，勢(shì)必要提升巷道掘進(jìn)速度，但目前多數(shù)礦井仍采用綜掘機(jī)與人工錨網(wǎng)支護(hù)工藝，掘進(jìn)效率遠(yuǎn)低于高效生產(chǎn)需要，引進(jìn)適用型快速掘進(jìn)工藝裝備就尤為重要。應(yīng)加快開(kāi)展單機(jī)式掘錨一體機(jī)、快速掘進(jìn)系統(tǒng)以及盾構(gòu)技術(shù)[1]的可行性研究應(yīng)用，并組建專(zhuān)業(yè)化快速掘進(jìn)隊(duì)伍，做好支護(hù)工藝研究，實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的同時(shí)，減少巷道重復(fù)維修，杜絕頂板事故。

2.3 提升提高運(yùn)輸效率

通過(guò)對(duì)運(yùn)輸、儲(chǔ)存系統(tǒng)的改造，應(yīng)用輸送機(jī)智能保護(hù)、智能調(diào)速和智能集控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)煤流系統(tǒng)的無(wú)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(kuò)大單班運(yùn)輸能效，結(jié)合先進(jìn)高效的采掘技術(shù)，實(shí)現(xiàn)以白班產(chǎn)量達(dá)到礦井設(shè)計(jì)產(chǎn)能，逐步減少或取消夜班生產(chǎn)；又一方面研究應(yīng)用如帶式輸送機(jī)巷道底板自動(dòng)清理等或減少煤炭撒落的封閉管道運(yùn)輸設(shè)備設(shè)施，進(jìn)一步實(shí)質(zhì)性減少無(wú)人化井巷、車(chē)間、棧橋的不固定用工。

2.4 加快基礎(chǔ)智能信息系統(tǒng)建設(shè)

煤礦智能化的主要路徑是“智能化生產(chǎn)決策控制+機(jī)器人作業(yè)”。在煤礦系統(tǒng)智能化建設(shè)基礎(chǔ)上，在煤礦井上井下主要作業(yè)點(diǎn)、線作業(yè)崗位上，應(yīng)用智能裝備和機(jī)器人，全面替代人工的高強(qiáng)度作業(yè)。智能化技術(shù)裝備是煤礦智能化建設(shè)的重要支撐和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要加快推進(jìn)新一代信息技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，通過(guò)5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等先進(jìn)信息技術(shù)加快對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)的融合與滲透，實(shí)施5G等企業(yè)級(jí)IT新型基礎(chǔ)建設(shè)，基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等IT基礎(chǔ)設(shè)施，建設(shè)采、掘、機(jī)、運(yùn)、通、洗選、地質(zhì)、供用電、儲(chǔ)裝、設(shè)備自檢等多種數(shù)據(jù)鏈條，逐步實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)決策+自動(dòng)化運(yùn)行+機(jī)器人作業(yè)。

2.5 實(shí)施固定設(shè)備無(wú)人值守

應(yīng)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(shí)現(xiàn)中央變電所、主排水泵、主通風(fēng)機(jī)等大型固定設(shè)備的無(wú)人值守和遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控，在各系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化的基礎(chǔ)上，積極研究應(yīng)用大數(shù)據(jù)、多網(wǎng)融合、AI智能管控及運(yùn)營(yíng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)全礦井綜合自動(dòng)化、信息化，采取調(diào)度信息指揮中心進(jìn)行全生產(chǎn)流程控制及調(diào)度，配備采、掘、機(jī)、運(yùn)、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(jìn)建設(shè)智慧礦山。

2.6 優(yōu)化剝離礦區(qū)服務(wù)行業(yè)

減人增效另一途徑主要為剝離企業(yè)辦社會(huì)性質(zhì)和服務(wù)型行業(yè)外拓等，進(jìn)一步降低企業(yè)成本。近年來(lái)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?？蓮牟糠州o助車(chē)間、區(qū)隊(duì)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(wù)系統(tǒng)、物資管控系統(tǒng)、武裝保衛(wèi)系統(tǒng)和車(chē)載運(yùn)輸系統(tǒng)以及相應(yīng)區(qū)隊(duì)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(zhuān)業(yè)技術(shù)水平。

在發(fā)展應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)裝備的同時(shí)，要積極引進(jìn)煤礦主體專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才，以先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的操作及維修作為專(zhuān)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(shè)備共享及互聯(lián)互通，對(duì)技術(shù)人員要制定技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，發(fā)揮專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，不斷培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)化的技術(shù)隊(duì)伍，為實(shí)現(xiàn)科技興安提供技術(shù)保障。

3 煤礦綠色發(fā)展對(duì)策

國(guó)家就煤炭工業(yè)污染物排放總量、限值均制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，“雙碳”目標(biāo)的確定，隨國(guó)家對(duì)生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的持續(xù)高位推進(jìn)，加快生態(tài)文明體制改革、推進(jìn)綠色發(fā)展、建設(shè)美麗新中國(guó)的戰(zhàn)略部署不斷深入推進(jìn)，煤炭開(kāi)采伴隨諸多亟待解決的環(huán)境污染問(wèn)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(shè)施、儲(chǔ)煤場(chǎng)擋風(fēng)防塵網(wǎng)、固廢處置場(chǎng)所、車(chē)輛沖洗設(shè)施等環(huán)保設(shè)施，并逐年追加投資進(jìn)行生態(tài)修復(fù)、環(huán)境治理及清潔生產(chǎn)，購(gòu)置道路清掃車(chē)、多功能抑塵車(chē)等，基本實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放及合規(guī)運(yùn)營(yíng)，一定程度上緩解了礦區(qū)緩解不斷惡化趨勢(shì)。但煤炭行業(yè)要繼續(xù)通過(guò)綠色低碳安全高效開(kāi)采降低對(duì)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的損壞，通過(guò)原煤洗選加工清潔化提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低運(yùn)輸及消費(fèi)能耗，通過(guò)煤化工技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤炭由燃料向原料轉(zhuǎn)化，通過(guò)礦區(qū)新能源技術(shù)減少溫室氣體排放，通過(guò)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(jī)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(yù)防和源頭管控，堅(jiān)持環(huán)保管理提前介入，推進(jìn)環(huán)保管理模式的轉(zhuǎn)變，創(chuàng)新環(huán)保管理體制機(jī)制，將環(huán)保管理延伸至生產(chǎn)工藝和作業(yè)一線，實(shí)施全員環(huán)保責(zé)任制，對(duì)各類(lèi)環(huán)保責(zé)任進(jìn)行網(wǎng)格化劃分，層層簽訂環(huán)保責(zé)任書(shū)，壓實(shí)管理責(zé)任，不斷加強(qiáng)環(huán)保與其他工作的融合，將生態(tài)環(huán)境保護(hù)與煤礦綠色發(fā)展工作貫穿于煤礦生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的各方面和全過(guò)程，形成層層聯(lián)動(dòng)、齊抓共管、各負(fù)其責(zé)的環(huán)保管理機(jī)制。

3.2 提升環(huán)?？萍剂α?/h3>

注重環(huán)保專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員培養(yǎng)和環(huán)保隊(duì)伍建設(shè)，通過(guò)委培、合作等方式借鑒先進(jìn)的煤炭環(huán)保技術(shù)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中轉(zhuǎn)化和創(chuàng)新，在實(shí)用過(guò)程中綜合集成和開(kāi)發(fā)，創(chuàng)造出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)和新工藝。同時(shí)，以智慧化綠色礦山建設(shè)為契機(jī)，加大科技投入，積極選用先進(jìn)成熟的清潔工藝和環(huán)保設(shè)備，淘汰高能耗、高污染設(shè)備和落后工藝，提升污水處理站等環(huán)保車(chē)間自動(dòng)化程度，加快環(huán)境信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)環(huán)保設(shè)施智能化管控。

3.3 推進(jìn)綠色低碳資源化發(fā)展

以優(yōu)化開(kāi)采布局、實(shí)施大采高綜采工藝、應(yīng)用煤矸石充填[2]及置換井下煤柱等技術(shù)，同時(shí)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(shí)現(xiàn)矸石零排放；以熱泵、電能、太陽(yáng)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)煤不燃煤；以保水開(kāi)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(jìn)水處理工藝進(jìn)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(shí)現(xiàn)礦井廢水零排放；完善煤炭物流體系建設(shè)，進(jìn)行煤炭產(chǎn)運(yùn)儲(chǔ)銷(xiāo)整體規(guī)劃。推動(dòng)煤炭大宗商品物流技術(shù)和裝備進(jìn)步，優(yōu)化煤炭物流網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)新多式聯(lián)運(yùn)、集裝箱運(yùn)輸?shù)?，以訂單式生產(chǎn)，結(jié)合建設(shè)全封閉煤炭?jī)?chǔ)運(yùn)煤系統(tǒng)的方式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)煤不見(jiàn)煤；以純水介質(zhì)液壓系統(tǒng)等設(shè)備的應(yīng)用，降低油類(lèi)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(lǐng)先標(biāo)準(zhǔn)的末端治理設(shè)施來(lái)降低或消除污染物的排放，逐步從排污稅、環(huán)保設(shè)備稅的減免，環(huán)保改造的資金補(bǔ)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(jì)效益。

3.4 加快布局礦區(qū)碳交換系統(tǒng)

要加快推進(jìn)布局礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中的溫室氣體消納、減排體系，確保煤礦生產(chǎn)建設(shè)形成的碳源與礦井區(qū)域生產(chǎn)系統(tǒng)碳循環(huán)機(jī)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(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目，因規(guī)劃實(shí)施少占地、少損毀、多造地、快復(fù)墾，使建設(shè)生產(chǎn)時(shí)期全程協(xié)同實(shí)現(xiàn)礦區(qū)集約用地，做到整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)、綜合治理；二是對(duì)造成區(qū)域固碳能力損失的地表生態(tài)植被系統(tǒng)強(qiáng)化恢復(fù)。對(duì)采煤、排矸、架空線路、外運(yùn)公路、礦區(qū)建設(shè)等導(dǎo)致原有耕地、林草等高碳匯型區(qū)域損失的重點(diǎn)區(qū)域，實(shí)施生態(tài)恢復(fù)及養(yǎng)護(hù)工作，提高土壤與植被的光合碳交換過(guò)程，通過(guò)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(hù)等工程對(duì)礦區(qū)損毀區(qū)域生態(tài)修復(fù)，形成前期人工誘導(dǎo)、后期自然恢復(fù)的修復(fù)方式，使其達(dá)到可供利用狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)復(fù)墾修復(fù)后區(qū)域的碳固存能力優(yōu)于原地貌；三是采用先進(jìn)的高效生產(chǎn)技術(shù)和節(jié)能技術(shù)降低綜合能耗，推進(jìn)智慧本質(zhì)化低碳型礦井建設(shè)；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(fēng)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(shí)現(xiàn)綠電的自產(chǎn)自用和礦區(qū)碳排放光合消納，逐步實(shí)施風(fēng)光水火儲(chǔ)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(shè)，加強(qiáng)節(jié)能環(huán)保、資源綜合利用和生態(tài)修復(fù)，掌握礦區(qū)排碳與消納量理論體系，為區(qū)域碳中和、碳達(dá)峰提供理論支撐；六是對(duì)資源枯竭的廢棄礦井綜合開(kāi)發(fā)利用，實(shí)施風(fēng)光補(bǔ)能、抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、共伴生能源混采與可再生資源耦合利用、觀光旅游、儲(chǔ)水制氫、碳捕捉利用等改造，進(jìn)一步提升中和能力。

3.5 推進(jìn)煤炭從燃料向原料轉(zhuǎn)變

煤炭企業(yè)應(yīng)進(jìn)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(jí)分質(zhì)梯級(jí)利用，推進(jìn)實(shí)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(shí)施，碳元素被剝離進(jìn)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(dòng)煤基新材料技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模化發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)已把“雙碳”目標(biāo)上升到國(guó)家戰(zhàn)略，隨著國(guó)家“十四五”規(guī)劃的實(shí)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(jí)的不斷深入，煤炭企業(yè)更要以雙碳目標(biāo)的實(shí)施為轉(zhuǎn)型契機(jī)，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(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑，利用先進(jìn)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(shí)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(jìn)技術(shù)，加快實(shí)施先進(jìn)智能化技術(shù)工藝及裝備的應(yīng)用，提高生態(tài)修復(fù)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(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采過(guò)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(yīng)實(shí)現(xiàn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)化，“產(chǎn)煤不見(jiàn)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(shì)。