晉能控股煤業(yè)集團塔山煤礦（以下簡稱“塔山煤礦”）是我國煤炭行業(yè)“十一五”期間建成的首個千萬噸級現(xiàn)代化礦井，也是目前全球設(shè)計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)，塔山煤礦推動減污降碳協(xié)同增效方面的探索實踐，對山西省能源結(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)升級等多個“綠色”項目。同時，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擴大綠化面積，礦井綠化覆蓋率高達(dá)98%。
余熱回收，礦風(fēng)井實現(xiàn)“綠色清潔供暖”
在鴉兒崖，削平的山頂建成了二號井的制氮機房、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)余熱利用項目的主界面平臺顯示，乏風(fēng)溫度12.6°C。“我們一般會從這里取2°C左右的熱量，連同制氮機房、瓦斯冷卻等環(huán)節(jié)的熱量回收，一起進行余熱回收利用，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。
塔山煤礦二號井距離塔山煤礦工作區(qū)近1個小時車程。在塔山煤礦一盤區(qū)風(fēng)井工業(yè)廣場監(jiān)控室，LED大屏上顯示著“井筒溫度8℃，室內(nèi)溫度26℃”，而整個廣場看不到燃煤熱風(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)廣場告別“鍋爐”，正式邁入了清潔低碳、智能高效的供暖新時代。
作為專門為井下通風(fēng)的風(fēng)井工業(yè)廣場，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能，在減少環(huán)境污染、節(jié)約煤炭資源的同時，降低了運行成本，實現(xiàn)了節(jié)能減排、減員增效。
“我們在回風(fēng)井口上方安裝了28臺深焓乏風(fēng)取熱機組，內(nèi)置雙級取熱裝置，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臺直冷式乏風(fēng)熱泵機組和16臺井口加熱機組升溫傳送，向井口房輸送約20℃熱風(fēng)，從而實現(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臺空壓機中安裝了余熱回收機組，通過將空壓機的機油熱量有效收集利用，使單機供熱能力達(dá)到245千瓦，日常可形成供熱能力1715千瓦，可以滿足工業(yè)廣場供熱負(fù)荷需求。同時，空壓機余熱回收裝置，可以提高產(chǎn)氣量10%~15%，降低空壓機工作溫度，減少故障率，使空壓機維修成本大大降低，使用壽命較改裝前延長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，還具有維護成本低、自動化水平高等特點。
“我們上了這套設(shè)備，運行成本僅相當(dāng)于傳統(tǒng)鍋爐的1/3，每年可節(jié)約費用1000余萬元。”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)荷自動調(diào)節(jié)壓縮機開啟和運行時間、自動適應(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)保于一體的項目。
目前，塔山煤礦通過實施熱源改造項目，取代傳統(tǒng)鍋爐供暖，實現(xiàn)了電廠蒸汽熱源為礦區(qū)集中供暖。據(jù)了解，熱源改造項目實施后，每年可減少供熱費用支出570萬元，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“推動能源產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型”專場發(fā)布會上提出，示范推廣煤礦充填開采，努力促進煤炭生產(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示范。實施礦區(qū)生態(tài)保護修復(fù)治理工程，進行分類治理，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。
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“國家級綠色礦山”“礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用專項優(yōu)秀礦山企業(yè)”“中國最美礦山”等多項殊榮。
走進塔山煤礦，產(chǎn)煤不見煤，礦區(qū)如景區(qū)，真正實現(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”，不斷擴大綠化面積。目前，該礦已累計植樹60多萬株，種植草坪2.8萬平方米，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)計建成了高效能的礦坑水處理站，通過對污水處理站建設(shè)、運行、升級改造等，目前污水處理站處理能力遠(yuǎn)高于整個礦坑廢水產(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201萬噸，3年礦坑水節(jié)約水量相當(dāng)于大同文瀛湖總儲水量。
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)計提升資源回收率，使工作面原煤回收率提高5%，累計多回收煤炭資源3.8億噸，實現(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“機械化換人、自動化減人”，實現(xiàn)減員、降本、提效。目前，礦井井下兩個綜采工作面已推廣應(yīng)用無基礎(chǔ)多點永磁同步電滾筒皮帶機，每個工作面停采線縮短約40米，可多回采原煤5萬余噸，實現(xiàn)礦井節(jié)能、降耗、增效；完成主井皮帶機光纖監(jiān)聽測溫裝置和1001皮帶機智能綜合檢測系統(tǒng)的安裝和調(diào)試，實現(xiàn)機電設(shè)備隱患超前預(yù)防和實時監(jiān)測，保障設(shè)備安全可靠運行；7個綜采工作面和1個掘進工作面通過山西省能源局智能化驗收；井下4座變電所完成智能化升級改造，真正實現(xiàn)了無人值守。
同時，該礦累計投資建設(shè)30個智能化煤礦系統(tǒng)項目，形成一大平臺、十大系統(tǒng)、27個子系統(tǒng)和12個無人值守場所，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。該礦通過推進智能化建設(shè)，累計減少井下作業(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)展和改革委員會正式公布全省首批零碳（近零碳）產(chǎn)業(yè)示范區(qū)試點名單，晉能控股煤業(yè)集團塔山煤礦獲評“零碳礦山”試點。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)展之路注入了新動力。
創(chuàng)建零碳礦區(qū)的目標(biāo)是通過技術(shù)革新實現(xiàn)低碳和可持續(xù)發(fā)展。同時，推動傳統(tǒng)高碳行業(yè)企業(yè)開展深度低碳轉(zhuǎn)型示范工程，以實現(xiàn)低碳、綠色、可持續(xù)發(fā)展。
作為千萬噸級礦井的典型代表，塔山煤礦在追求經(jīng)濟效益的同時，以創(chuàng)新理念和堅定決心，深入落實“雙碳”行動，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、無軌膠輪車輛電動化改造等一系列‘含綠量’十足的重點項目。”該礦計劃管理部負(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)新實踐，實現(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，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)公司能源計量、統(tǒng)計和使用管理；同時編制《同煤大唐塔山煤礦有限公司零碳礦山創(chuàng)建實施方案》等相關(guān)文件，嚴(yán)格按照方案推進實施。預(yù)計到2030年，該礦將全面建成“零碳礦山”，實現(xiàn)煤礦二氧化碳排放總量大幅下降，煤炭開采、洗選、運輸及利用等全產(chǎn)業(yè)鏈碳排放強度顯著降低，其“零碳礦山”建設(shè)模式也將在全省乃至全國推廣。
目前，按照“零碳礦山”創(chuàng)建要求，塔山煤礦主要從機電設(shè)備節(jié)能技改、四盤區(qū)風(fēng)井場地余熱利用、礦用柴油車輛更換電車、矸石山生態(tài)修復(fù)治理與新能源項目建設(shè)，以及煤礦碳排放管理信息化平臺建設(shè)等方面謀劃布局，積極探索低碳發(fā)展模式，推動礦區(qū)盡早實現(xiàn)二氧化碳凈零排放。
在礦井生產(chǎn)過程中，機電設(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電設(shè)備節(jié)能改造，限期分批實施升級改造，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)計到2030年，該礦高負(fù)荷設(shè)備將全部實現(xiàn)變頻改造。其中，重點推進風(fēng)井場地、制氮車間等區(qū)域空壓機的智能變頻群控改造，通過實現(xiàn)變頻器一拖多臺功能，延長壓縮機使用壽命、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，為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)邁出堅實步伐。
“這電動防爆車就是高級，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)車隊司機興奮地說。
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，率先在集團公司引進防爆鋰離子蓄電池?zé)o軌膠輪車，開啟節(jié)能環(huán)保輔助運輸管理新模式。該礦輔助運輸管理部負(fù)責(zé)人介紹，電動防爆無軌膠輪車具有環(huán)保零排放、無油煙污染、使用時不消耗井下氧氣、運行時噪音小、能耗低、部件溫度可控等優(yōu)點，為輔助運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、邊坡及排矸道路的生態(tài)治理工程，系統(tǒng)實施水土流失防治、植被重建等相關(guān)措施。治理過程中，該礦完成排矸場地種植土覆蓋118.8萬立方米，平整修復(fù)場地面積180萬平方米；新建永久排矸道路3.36萬平方米，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5.87萬株，覆蓋生態(tài)網(wǎng)、植草76.76萬平方米，新增綠化面積36.26萬平方米，矸石場地逐步實現(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)對生態(tài)環(huán)境造成的影響。同時，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)新能源項目，規(guī)劃建設(shè)小規(guī)模風(fēng)電項目，降低煤礦凈購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，塔山煤礦積極推動碳排放信息管理平臺建設(shè)，依托現(xiàn)有管理平臺增設(shè)能源消費與碳排放管理模塊，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)成為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的堅實支撐。