近日，由山西建投煤設院集團負責設計的三元煤業(yè)建（構）筑物下充填開采項目投入運行。該項目占地2.41公頃，設計內容包含矸石破碎倉儲系統(tǒng)、配比攪拌系統(tǒng)、輔助充填系統(tǒng)和智能化充填控制系統(tǒng)。
項目實施的核心挑戰(zhàn)在于其煤炭資源位于建筑物、水體和鐵路“三下”壓覆區(qū)域，傳統(tǒng)的開采方式必然引發(fā)地表沉陷，嚴重威脅安全。為此，團隊展開了全方位、定制化的深度設計攻堅，最終形成了以“膏體智填”為核心，“全固廢”利用和“智能化”控制為兩翼的系統(tǒng)化解決方案。
“全固廢”點金術：變廢為寶的綠色材料革命
為解決傳統(tǒng)充填材料成本高、來源受限的問題，項目團隊創(chuàng)造性地將環(huán)保壓力轉化為設計優(yōu)勢，研發(fā)并應用了“全固廢”膏體配方。該工藝通過精確調控材料級配和濃度等關鍵參數(shù)，將礦區(qū)堆積的煤矸石、粉煤灰等固廢轉化為性能優(yōu)良的充填材料，既保證了膏體的流動性、強度和穩(wěn)定性，又實現(xiàn)了固廢資源化利用。
為支撐這一創(chuàng)新工藝，團隊配套建設了全封閉破碎篩分系統(tǒng)和智能配比攪拌站，并創(chuàng)新采用波狀擋邊帶式輸送機，構建了“破碎—輸送—配比—攪拌—管道輸送—采空區(qū)充填”的完整工藝鏈。該輸送系統(tǒng)通過獨特的波狀擋邊設計，顯著提升了物料承載量和輸送穩(wěn)定性，杜絕了撒漏現(xiàn)象，同時以更小的占地面積實現(xiàn)了更高的輸送能力，優(yōu)化了場地布局。
這一以廢治廢的設計方案，結合高效的輸送保障，不僅為膏體提供了穩(wěn)定、經濟的來源，更實現(xiàn)年消納煤矸石47.10萬噸、粉煤灰7.07萬噸，有效解決了周邊地區(qū)固體廢棄物處理難題，為煤礦綠色生產提供了有力支撐，實現(xiàn)了資源釋放與環(huán)境保護的設計雙贏。
“毫米級”智控芯：精準智能充填系統(tǒng)
為實現(xiàn)“三下”區(qū)域開采所必需的毫米級沉降控制目標，項目團隊在設計方案中深度集成了先進的智能化充填控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)作為項目的“神經中樞”，融合了計算機、控制與通信技術，由通信系統(tǒng)、地面集控系統(tǒng)、管路閘閥和液位實時監(jiān)控系統(tǒng)、生產管理系統(tǒng)以及視頻監(jiān)視系統(tǒng)等子系統(tǒng)構成，實現(xiàn)了地面集中控制、井下關鍵參數(shù)遠程監(jiān)測、故障預警及操作過程可追溯等核心功能。該智能控制系統(tǒng)的精確設計與穩(wěn)定運行，有效保障了充填作業(yè)的質量和效率，成功將地表下沉量控制在10毫米以內，滿足了安全開采的嚴格要求，同時提升了整體生產效率。
項目的成功實施帶來了顯著效益，設計區(qū)域成功釋放可采儲量898.17萬噸，累計釋放壓覆資源19.5萬噸，有效延長礦井服務年限達12.47年，將深埋地下的“呆滯資源”轉化為了支撐企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的堅實基礎。
下一步，項目團隊將不斷優(yōu)化技術方案，拓展應用場景，加速推進“全固廢”膏體充填智能化技術的標準化進程與跨區(qū)域規(guī)模化應用，為煤炭行業(yè)安全、綠色、高效發(fā)展提供更強技術支撐。
