編者按：

為促進企業成為技術創新主體，國家選擇在一部分煤炭企業內建立國家重點實驗室。這些實驗室根據企業的技術創新能力和資源稟賦，確立了不同的研究方向，攻克了很多技術難題。其諸多研究代表著未來行業的發展方向。從本期起，我們將走進部分國家重點實驗室，為大家介紹他們的最新成果，希望對更多企業有所幫助。

國家能源充填采煤技術重點實驗室簡介

國家能源充填采煤技術重點實驗室于2013年2月6日經國家能源局批準成立，由冀中能源集團出資并聯合中煤科工集團、中國礦業大學（北京）共同建設，位于河北省邢臺市，是國家能源局在充填開采技術領域設立的唯一綜合性研發平臺。

主要研究五個方向：充填采煤巖層移動控制理論研究，綜合機械化充填采煤關鍵技術研究，高效率、綠色環保充填材料研究，煤礦充填采煤技術工藝研究，充填采煤裝備設計研究。

實驗室技術研究基地設立于河北煤炭科學研究院，已建成矸石粉煤灰固體充填、矸石粉煤灰膏體充填、似膏體充填、高水材料充填技術研究示范基地和充填裝備研究制造基地，擁有研究試驗與廠區12萬平方米，技術開發設備儀器近千臺（套），技術開發設備原值1.55億元。未來兩年，冀中能源集團將在重點實驗室科研儀器和設備方面再投資1.6億元，力爭將充填采煤技術重點實驗室建成國際先進、國內一流的科技平臺。

日前，筆者來到河北冀中能源集團的國家能源充填采煤技術重點實驗室。

在充填材料研究所，筆者看到，工作人員正在對充填材料進行抗壓試驗。

“別小瞧這么一塊冰糕大小的灰色固體，這是進行高水充填時兩種漿液配比混合后形成的充填材料，實驗證明，這種材料完全可以充填到采空區，起到支撐頂板抑制地表沉降的作用。”實驗室技術人員趙利濤說。

各種材料的充填嘗試

在國家能源充填采煤技術重點實驗室，筆者正巧碰到前來參觀學習的印度國家礦山安全局一行人員。

“國外同行前來參觀已經不是第一次了。”實驗室技術人員李宗超介紹，綜合機械化充填采煤技術已在冀中能源集團十幾座礦井，以及山東、山西、河南、安徽等省煤礦推廣應用。

不僅如此，實驗室還成功開發出固體矸石充填、矸石膏體充填、矸石似膏體充填、超高水材料充填等一系列適應不同地質條件、不同材料需求的成套充填采煤關鍵技術，先后吸引了美國、波蘭、印度、澳大利亞、越南等國家和國內煤炭企業100多個團隊前來參觀學習。

傳統采煤方式會造成地表沉降等，而充填則能有效避免這種生態擾動。

冀中能源股份公司邢東礦運用井下巷道矸石充填技術，通過井下掘進巷道，把矸石拋運到巷道充填，讓矸石“消化”在地下。截至2013年底，該礦運用這項技術掘進充填巷道19661米，充填矸石38.04萬立方米，置換煤炭60.16萬噸。

在工作面，邢東礦采用超高水充填技術，充填開采能力已達到月產5萬噸以上，截至目前已累計產煤45.5萬噸。

如今的邢東礦環境優美，像個“綠色氧吧”。被河北省授予的首批工業示范旅游景點，冀中能源集團包括邢東礦在內就占三家。

同屬冀中能源股份公司的邢臺礦利用矸石粉煤灰充填開采技術，把洗煤廠的洗矸和電廠的粉煤灰全部充填到井下采空區，不僅不再外排任何固體廢棄物，而且在5個工作面采出優質煤炭共計110萬噸。

對工藝進行流程再造，讓生態可控

實驗室技術人員趙家巍說，充填開采并不是簡單增加了一道工序，也不是單獨形成一套新的系統，而是與現有采煤工藝相結合，對工藝流程進行再造。

實現末端效果，就要從源頭開始對各個生產流程進行一系列改變。

“過去井下采煤只管采，采空區自然垮落，如今采煤與充填要同步進行；過去只考核出煤量，如今要以充定產，考核采空區的充填量和充采比。”趙家巍說，“工作面的兩條巷道要輸送充填料，就連工作面的支架，也要重新設計制作。”

這種新的采煤工藝流程既要安全高效，又要嚴格控制巖層移動。實驗室科研人員將其總結為“安全高效的采煤技術+安全高效的充填技術+極其廉價的充填物+區域環境治理+保護控制對象”。

跟隨趙家巍，筆者來到了相似模擬實驗平臺前。

筆者看到，高2米、長6米的綜采剖面模型上密密麻麻布滿了100多個點，每個點都能模擬反應井下充填后的實際情況。

“通過這個相似模擬實驗平臺，我們在設計井下開采的同時，還根據水文地質條件、地面實際狀況，制定充填方案，對充填礦井進行實時監測，提高采出率，還可以一并設計地面生態面貌，使礦區生態可控成為可能。”趙家巍說。

不只把煤炭看做資源

不久前，邢臺礦正式開采國內首個充填體下的充填面，這個工作面的頂分層采用了充填開采工藝，如今底分層也將采用充填開采技術進行回采。

“矸石粉煤灰沒有了，礦區環境變美了。”趙利濤充滿信心。

國家能源充填采煤技術重點實驗室提出的低碳運行生態礦山建設，是要建立一個新的理論體系。就是在煤炭開采的過程中，不只把煤炭看做資源，要把空氣、土地、地下水、周圍環境等與煤炭相關，構成環境生態的各種因素，都當作是一種重要的資源，做到科學開發、綜合利用。

“依托科技創新，建設綠色生態礦山是可以實現的。”實驗室主任劉建功始終深信不疑，“我們的科技攻關理念，就是按照礦山不同的生態、資源和人文環境，制定不同的生態礦山建設模式，指導礦山的設計與生產，把生態礦山技術創新集成地嵌入生產過程中，使礦山在設計和生產過程中就形成生態礦山運行機制，在采礦活動結束后通過最小的末端治理，使礦山工程與生態環境融為一體。”

目前，冀中能源集團已擁有占地12萬平方米的矸石粉煤灰固體充填、矸石粉煤灰膏體充填、似膏體充填、高水充填材料研究示范基地和充填裝備研究制造基地。

重點實驗室成立后，一大批專家、高素質技術人才也相繼加入。

?鏈接

◆固體充填采煤技術：冀中能源邢臺礦成功應用綜合機械化矸石固體推壓密實充填采煤技術，開采“三下”壓煤180萬噸，噸煤充填成本控制在30元左右，觀測地表最大沉陷量為97毫米，根據現場實際測量不同觀測點的墻體裂縫，出現的裂縫寬度均小于2毫米，符合國家I級破壞范圍。

◆膏體充填采煤技術：冀中能源小屯礦成功應用膏體充填采煤技術，實現村莊下安全采煤150余萬噸，多回收煤炭93.1萬噸，創造直接經濟效益近1.98億元，延長了礦井的服務年限。

◆高固水充填采煤技術：冀中能源邢東礦成功應用巷道矸石充填采煤法，建成了全國第一個沒有矸石山的礦井，并在千米深井4.5米至5.0米厚煤層成功應用超高水充填技術，充填工藝及防治堵管技術可實現全年連續無影響充填。根據地表沉陷觀測，邢東礦超高水充填工作面地表沉陷量不超過20毫米，村莊居住房屋正常使用沒有觀測到裂隙。