晉能控股煤業(yè)集團(tuán)塔山煤礦（以下簡(jiǎn)稱“塔山煤礦”）是我國(guó)煤炭行業(yè)“十一五”期間建成的首個(gè)千萬(wàn)噸級(jí)現(xiàn)代化礦井，也是目前全球設(shè)計(jì)能力最大的單井口井工礦井。作為山西省煤炭標(biāo)桿企業(yè)，塔山煤礦推動(dòng)減污降碳協(xié)同增效方面的探索實(shí)踐，對(duì)山西省能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和綠色低碳發(fā)展具有重要的示范引領(lǐng)意義。
近年來，塔山煤礦秉持綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展理念，通過技術(shù)創(chuàng)新不斷推動(dòng)礦井生態(tài)環(huán)境和資源利用率持續(xù)改善。目前，該礦已成功實(shí)施了智能化綜放工作面革新、風(fēng)井清潔能源供熱系統(tǒng)升級(jí)等多個(gè)“綠色”項(xiàng)目。同時(shí)，遵循“破墻透綠、拆房見綠、見縫插綠”的綠化原則，塔山煤礦因地制宜地?cái)U(kuò)大綠化面積，礦井綠化覆蓋率高達(dá)98%。
余熱回收，礦風(fēng)井實(shí)現(xiàn)“綠色清潔供暖”
在鴉兒崖，削平的山頂建成了二號(hào)井的制氮機(jī)房、回風(fēng)取熱室以及瓦斯抽放泵冷卻水池。
塔山二盤區(qū)乏風(fēng)余熱利用項(xiàng)目的主界面平臺(tái)顯示，乏風(fēng)溫度12.6°C。“我們一般會(huì)從這里取2°C左右的熱量，連同制氮機(jī)房、瓦斯冷卻等環(huán)節(jié)的熱量回收，一起進(jìn)行余熱回收利用，用于廠區(qū)的洗浴和供暖。”該礦綜合管理區(qū)技術(shù)人員孟繼華介紹稱。
塔山煤礦二號(hào)井距離塔山煤礦工作區(qū)近1個(gè)小時(shí)車程。在塔山煤礦一盤區(qū)風(fēng)井工業(yè)廣場(chǎng)監(jiān)控室，LED大屏上顯示著“井筒溫度8℃，室內(nèi)溫度26℃”，而整個(gè)廣場(chǎng)看不到燃煤熱風(fēng)爐的“身影”，取而代之的是余熱綜合利用供熱系統(tǒng)。這標(biāo)志著該礦風(fēng)井工業(yè)廣場(chǎng)告別“鍋爐”，正式邁入了清潔低碳、智能高效的供暖新時(shí)代。
作為專門為井下通風(fēng)的風(fēng)井工業(yè)廣場(chǎng)，一到冬季，井口和井筒便容易結(jié)冰，不但影響通風(fēng)，而且還威脅井下安全生產(chǎn)。對(duì)此，塔山煤礦以余熱資源利用為突破口，創(chuàng)新應(yīng)用余熱綜合利用供熱系統(tǒng)，通過回收回風(fēng)余熱和空壓機(jī)余熱，采用“直冷式深焓取熱乏風(fēng)熱泵”供熱技術(shù)，將乏風(fēng)廢氣變?yōu)闈M足井筒防凍及地面建筑采暖的新動(dòng)能，在減少環(huán)境污染、節(jié)約煤炭資源的同時(shí)，降低了運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排、減員增效。
“我們?cè)诨仫L(fēng)井口上方安裝了28臺(tái)深焓乏風(fēng)取熱機(jī)組，內(nèi)置雙級(jí)取熱裝置，可以提取回風(fēng)井筒乏風(fēng)氣體的熱量，并將提取的熱量通過5臺(tái)直冷式乏風(fēng)熱泵機(jī)組和16臺(tái)井口加熱機(jī)組升溫傳送，向井口房輸送約20℃熱風(fēng)，從而實(shí)現(xiàn)井口保溫防凍。”孟繼華表示。
余熱綜合利用供熱系統(tǒng)可有效回收利用乏風(fēng)余熱，既保證井底溫度穩(wěn)定在2攝氏度以上，徹底消除冬季井筒結(jié)冰造成的安全隱患，又為工業(yè)廣場(chǎng)清潔供暖提供了解決方案。
據(jù)孟繼華介紹，目前塔山煤礦已在廠區(qū)13臺(tái)空壓機(jī)中安裝了余熱回收機(jī)組，通過將空壓機(jī)的機(jī)油熱量有效收集利用，使單機(jī)供熱能力達(dá)到245千瓦，日常可形成供熱能力1715千瓦，可以滿足工業(yè)廣場(chǎng)供熱負(fù)荷需求。同時(shí)，空壓機(jī)余熱回收裝置，可以提高產(chǎn)氣量10%~15%，降低空壓機(jī)工作溫度，減少故障率，使空壓機(jī)維修成本大大降低，使用壽命較改裝前延長(zhǎng)5~8年，可以說是一舉多得。
余熱綜合利用供熱系統(tǒng)不僅有效解決了廢氣排放等環(huán)保問題，還具有維護(hù)成本低、自動(dòng)化水平高等特點(diǎn)。
“我們上了這套設(shè)備，運(yùn)行成本僅相當(dāng)于傳統(tǒng)鍋爐的1/3，每年可節(jié)約費(fèi)用1000余萬(wàn)元。”塔山煤礦相關(guān)人員表示。
據(jù)了解，目前該系統(tǒng)還引入了人工智能技術(shù)，具備根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)開啟和運(yùn)行時(shí)間、自動(dòng)適應(yīng)負(fù)荷條件、根據(jù)氣溫條件準(zhǔn)確提供最佳優(yōu)化控制方案等功能，滿足無人值守條件，是集綠色、科技、環(huán)保于一體的項(xiàng)目。
目前，塔山煤礦通過實(shí)施熱源改造項(xiàng)目，取代傳統(tǒng)鍋爐供暖，實(shí)現(xiàn)了電廠蒸汽熱源為礦區(qū)集中供暖。據(jù)了解，熱源改造項(xiàng)目實(shí)施后，每年可減少供熱費(fèi)用支出570萬(wàn)元，減少排放煙塵26.4噸、二氧化硫34.03噸、氮氧化物35.17噸。
塔山煤礦礦區(qū)一隅。塔山煤礦 供圖
綠色發(fā)展，打造高效智能新礦山
2023年，山西省政府新聞辦在“推動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型”專場(chǎng)發(fā)布會(huì)上提出，示范推廣煤礦充填開采，努力促進(jìn)煤炭生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境協(xié)同發(fā)展，新建礦井開展井下矸石智能分選和不可利用矸石全部返井試點(diǎn)示范。實(shí)施礦區(qū)生態(tài)保護(hù)修復(fù)治理工程，進(jìn)行分類治理，提高草地植被覆蓋度，有效遏制礦區(qū)植被生態(tài)退化趨勢(shì)。
近幾年，塔山煤礦一直秉承“創(chuàng)新、綠色、卓越、高效”的企業(yè)精神，大力實(shí)施“綠化、美化、亮化、凈化”提標(biāo)工程，全力打造綠色礦山。該礦先后榮獲“國(guó)家級(jí)綠色礦山”“礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用專項(xiàng)優(yōu)秀礦山企業(yè)”“中國(guó)最美礦山”等多項(xiàng)殊榮。
走進(jìn)塔山煤礦，產(chǎn)煤不見煤，礦區(qū)如景區(qū)，真正實(shí)現(xiàn)了“樓在樹中，人在綠中，礦在園中”“黑色煤炭、綠色開采”。
在生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面，塔山煤礦“破墻透綠、拆房見綠、見縫插綠、因地植綠”，不斷擴(kuò)大綠化面積。目前，該礦已累計(jì)植樹60多萬(wàn)株，種植草坪2.8萬(wàn)平方米，全礦綠化保存率達(dá)96%，綠化覆蓋率達(dá)67%。
利用好礦坑水是綠色礦山建設(shè)的重要步驟。塔山煤礦在2008年就設(shè)計(jì)建成了高效能的礦坑水處理站，通過對(duì)污水處理站建設(shè)、運(yùn)行、升級(jí)改造等，目前污水處理站處理能力遠(yuǎn)高于整個(gè)礦坑廢水產(chǎn)生量。處理后的水全部回用于井下噴霧降塵、鉆探、消防、清潔生產(chǎn)、地面洗煤廠生產(chǎn)等方面，在井下研發(fā)應(yīng)用井下閉式水循環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦坑水就地處理、循環(huán)利用，重復(fù)利用率達(dá)100%，每年可節(jié)約用水201萬(wàn)噸，3年礦坑水節(jié)約水量相當(dāng)于大同文瀛湖總儲(chǔ)水量。
在煤炭開采方面，塔山煤礦按照治理體系、治理能力現(xiàn)代化要求，先后制定了《礦井煤炭資源開發(fā)利用方案》《礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理方案》，讓綠色礦山建設(shè)有目的、有手段、有指標(biāo)。該礦以“綠色發(fā)展”為核心，堅(jiān)持開采科學(xué)化和礦山環(huán)境生態(tài)化，形成完整的特厚煤層綜放工作面跳采、小（無）煤柱開采技術(shù)體系，并通過優(yōu)化開采工藝和停采設(shè)計(jì)提升資源回收率，使工作面原煤回收率提高5%，累計(jì)多回收煤炭資源3.8億噸，實(shí)現(xiàn)綠色開采。
在智能化建設(shè)方面，塔山煤礦圍繞智能化礦山建設(shè)目標(biāo)，大力推廣智能化采掘新設(shè)備、新工藝，通過“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”，實(shí)現(xiàn)減員、降本、提效。目前，礦井井下兩個(gè)綜采工作面已推廣應(yīng)用無基礎(chǔ)多點(diǎn)永磁同步電滾筒皮帶機(jī)，每個(gè)工作面停采線縮短約40米，可多回采原煤5萬(wàn)余噸，實(shí)現(xiàn)礦井節(jié)能、降耗、增效；完成主井皮帶機(jī)光纖監(jiān)聽測(cè)溫裝置和1001皮帶機(jī)智能綜合檢測(cè)系統(tǒng)的安裝和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備隱患超前預(yù)防和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行；7個(gè)綜采工作面和1個(gè)掘進(jìn)工作面通過山西省能源局智能化驗(yàn)收；井下4座變電所完成智能化升級(jí)改造，真正實(shí)現(xiàn)了無人值守。
同時(shí)，該礦累計(jì)投資建設(shè)30個(gè)智能化煤礦系統(tǒng)項(xiàng)目，形成一大平臺(tái)、十大系統(tǒng)、27個(gè)子系統(tǒng)和12個(gè)無人值守場(chǎng)所，并應(yīng)用開發(fā)了井下皮帶、泵房、變電所巡檢、智能檢矸、應(yīng)急救援等機(jī)器人，初步構(gòu)建了全面感知、5G傳輸、自主決策、協(xié)同控制的智能開采新模式。該礦通過推進(jìn)智能化建設(shè)，累計(jì)減少井下作業(yè)人員108人，單班入井人數(shù)降至500人以下，年降低人工成本數(shù)千萬(wàn)元，做到了效率、效益雙提升。
“零碳礦山”，探索減碳增效新路徑
2024年，山西省發(fā)展和改革委員會(huì)正式公布全省首批零碳（近零碳）產(chǎn)業(yè)示范區(qū)試點(diǎn)名單，晉能控股煤業(yè)集團(tuán)塔山煤礦獲評(píng)“零碳礦山”試點(diǎn)。這一殊榮既彰顯了塔山煤礦在環(huán)保和低碳發(fā)展方面的領(lǐng)先地位，也為其綠色發(fā)展之路注入了新動(dòng)力。
創(chuàng)建零碳礦區(qū)的目標(biāo)是通過技術(shù)革新實(shí)現(xiàn)低碳和可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，推動(dòng)傳統(tǒng)高碳行業(yè)企業(yè)開展深度低碳轉(zhuǎn)型示范工程，以實(shí)現(xiàn)低碳、綠色、可持續(xù)發(fā)展。
作為千萬(wàn)噸級(jí)礦井的典型代表，塔山煤礦在追求經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，以創(chuàng)新理念和堅(jiān)定決心，深入落實(shí)“雙碳”行動(dòng)，成為“零碳礦山”的先行者，為煤炭行業(yè)綠色低碳發(fā)展打造塔山樣板。
“近年來，塔山煤礦緊緊圍繞綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展主線，依托技術(shù)創(chuàng)新，持續(xù)提升礦井生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和資源利用率，全力打造綠色礦山；先后實(shí)施智能化綜放工作面改造、順槽皮帶永磁直驅(qū)改造、風(fēng)井清潔能源供熱改造、無軌膠輪車輛電動(dòng)化改造等一系列‘含綠量’十足的重點(diǎn)項(xiàng)目。”該礦計(jì)劃管理部負(fù)責(zé)人介紹。
2023年7月，山西省發(fā)展和改革委員會(huì)印發(fā)的《山西省零碳（近零碳）產(chǎn)業(yè)示范區(qū)創(chuàng)建工作實(shí)施方案》提出，利用數(shù)字化、智慧化手段，整合節(jié)能降碳、零碳供能、瓦斯利用、減污降碳協(xié)同、生態(tài)碳匯等多領(lǐng)域技術(shù)與管理創(chuàng)新實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)二氧化碳凈零排放。該方案明確，到2030年，“零碳礦山”最終實(shí)現(xiàn)零碳排放。
為保證零碳（近零碳）產(chǎn)業(yè)示范區(qū)創(chuàng)建工作順利推進(jìn)，2023年10月，塔山煤礦成立了“零碳礦山”創(chuàng)建工作領(lǐng)導(dǎo)小組，設(shè)立能源管理機(jī)構(gòu)，并指定專門的能源管理部門，全面負(fù)責(zé)公司能源計(jì)量、統(tǒng)計(jì)和使用管理；同時(shí)編制《同煤大唐塔山煤礦有限公司零碳礦山創(chuàng)建實(shí)施方案》等相關(guān)文件，嚴(yán)格按照方案推進(jìn)實(shí)施。預(yù)計(jì)到2030年，該礦將全面建成“零碳礦山”，實(shí)現(xiàn)煤礦二氧化碳排放總量大幅下降，煤炭開采、洗選、運(yùn)輸及利用等全產(chǎn)業(yè)鏈碳排放強(qiáng)度顯著降低，其“零碳礦山”建設(shè)模式也將在全省乃至全國(guó)推廣。
目前，按照“零碳礦山”創(chuàng)建要求，塔山煤礦主要從機(jī)電設(shè)備節(jié)能技改、四盤區(qū)風(fēng)井場(chǎng)地余熱利用、礦用柴油車輛更換電車、矸石山生態(tài)修復(fù)治理與新能源項(xiàng)目建設(shè)，以及煤礦碳排放管理信息化平臺(tái)建設(shè)等方面謀劃布局，積極探索低碳發(fā)展模式，推動(dòng)礦區(qū)盡早實(shí)現(xiàn)二氧化碳凈零排放。
在礦井生產(chǎn)過程中，機(jī)電設(shè)備節(jié)能化的更新改造是降低碳排放的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。塔山煤礦組織開展存量機(jī)電設(shè)備節(jié)能改造，限期分批實(shí)施升級(jí)改造，并淘汰高耗能設(shè)備，選用節(jié)能推廣目錄中低碳節(jié)能環(huán)保設(shè)備。預(yù)計(jì)到2030年，該礦高負(fù)荷設(shè)備將全部實(shí)現(xiàn)變頻改造。其中，重點(diǎn)推進(jìn)風(fēng)井場(chǎng)地、制氮車間等區(qū)域空壓機(jī)的智能變頻群控改造，通過實(shí)現(xiàn)變頻器一拖多臺(tái)功能，延長(zhǎng)壓縮機(jī)使用壽命、節(jié)約電力消耗、減少碳排放，顯著提升企業(yè)節(jié)能降碳效益，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)邁出堅(jiān)實(shí)步伐。
“這電動(dòng)防爆車就是高級(jí)，開起來沒噪音，也沒有嗆人的尾氣，還不用提前加油、加水，又省事又環(huán)保，感覺比家用轎車還好開。”剛結(jié)束試駕的該礦生產(chǎn)車隊(duì)司機(jī)興奮地說。
為有效解決入井防爆無軌膠輪車油耗高、噪音大、尾氣排放污染嚴(yán)重等問題，塔山煤礦積極踐行綠色發(fā)展理念，率先在集團(tuán)公司引進(jìn)防爆鋰離子蓄電池?zé)o軌膠輪車，開啟節(jié)能環(huán)保輔助運(yùn)輸管理新模式。該礦輔助運(yùn)輸管理部負(fù)責(zé)人介紹，電動(dòng)防爆無軌膠輪車具有環(huán)保零排放、無油煙污染、使用時(shí)不消耗井下氧氣、運(yùn)行時(shí)噪音小、能耗低、部件溫度可控等優(yōu)點(diǎn)，為輔助運(yùn)輸管理注入了綠色低碳元素。
生態(tài)修復(fù)是“零碳礦山”建設(shè)的重要組成部分，煤矸石作為煤炭開采的主要副產(chǎn)品和污染源，其減排及無害化處理無疑是煤礦清潔生產(chǎn)的核心任務(wù)。
截至目前，塔山煤礦已全面完成矸石山平臺(tái)、邊坡及排矸道路的生態(tài)治理工程，系統(tǒng)實(shí)施水土流失防治、植被重建等相關(guān)措施。治理過程中，該礦完成排矸場(chǎng)地種植土覆蓋118.8萬(wàn)立方米，平整修復(fù)場(chǎng)地面積180萬(wàn)平方米；新建永久排矸道路3.36萬(wàn)平方米，完善矸石山排水系統(tǒng)3825米，鋪設(shè)預(yù)制砼排水系統(tǒng)9633米；種植油松、樟子松、云杉共計(jì)5.87萬(wàn)株，覆蓋生態(tài)網(wǎng)、植草76.76萬(wàn)平方米，新增綠化面積36.26萬(wàn)平方米，矸石場(chǎng)地逐步實(shí)現(xiàn)了“由黑變黃、由黃變綠、由綠變美”的蝶變。
礦井在煤炭開采過程中，同步加大對(duì)矸石山的治理力度，積極推廣充填開采、保水開采、煤與瓦斯共采及井下洗選等綠色開采技術(shù)及裝備，最大限度減少煤炭資源開發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響。同時(shí)，塔山煤礦將在完成生態(tài)修復(fù)的矸石山區(qū)域，布局開發(fā)新能源項(xiàng)目，規(guī)劃建設(shè)小規(guī)模風(fēng)電項(xiàng)目，降低煤礦凈購(gòu)入電力的隱含碳排放，加快邁向“零碳礦山”建設(shè)目標(biāo)。
為了更好地利用數(shù)字化手段，塔山煤礦積極推動(dòng)碳排放信息管理平臺(tái)建設(shè)，依托現(xiàn)有管理平臺(tái)增設(shè)能源消費(fèi)與碳排放管理模塊，包含數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、碳排放核算、碳排放特征分析、碳達(dá)峰管理、碳資產(chǎn)管理、可視化管理等不同模塊，實(shí)現(xiàn)企業(yè)碳排放的數(shù)字化管理。
該礦相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，塔山煤礦將繼續(xù)提高企業(yè)綠電使用比例、做好礦用柴油車輛更換、瓦斯及余熱余壓利用等，提升礦區(qū)整體綠色低碳生產(chǎn)水平，讓“零碳礦山”建設(shè)成為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的堅(jiān)實(shí)支撐。