《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十五個五年規劃的建議》明確提出，鞏固提升礦業等產業在全球產業分工中的地位與競爭力，將其置于優化傳統產業、保障國家安全的戰略高度。

《中國礦產資源報告（2024）》顯示，我國煤炭可采儲量2186億噸，按當前開采條件僅能維持40余年。

我國是全球“三下”壓煤量最大的國家。據不完全統計，國有骨干大中型礦井“三下”壓煤量超140億噸，但年開采量僅占壓煤總量的7%左右。“三下”壓煤即建（構）筑物下、鐵路下、水體下的煤炭資源。“三下”開采是煤礦開采的重要組成部分和棘手難題。

“若能將‘三下’壓煤采出50%，就可供60余個年產百萬噸的大型礦井生產100多年。”今年11月，在中國煤炭工業協會召開的“三下”壓煤綠色開采及固廢協同處置現場交流會上，中國煤炭工業協會副會長孫守仁指出，“三下”開采的技術突破與固廢處置的價值轉化，是直接關乎能源安全保障的“國之大者”，是深刻影響生態環境保護的民生關切，更是煤炭行業實現綠色轉型與高質量發展的關鍵支撐。

充填開采為破局之道

我國“三下”壓煤量大，常規開采易引發地表沉陷、地下水系破壞和建筑物損毀。

“在我國‘三下’壓煤中，建筑物下壓煤量占‘三下’壓煤總量的90%以上。”河南理工大學能源科學與工程學院院長郭文兵表示，煤炭開采形成的地表沉陷區遠大于采空區，地表沉陷會引發一系列次生災害，導致土地塌陷、裂縫、積水、作物減產絕產。

“傳統的搬遷開采‘三下’壓煤方式，常常陷入搬不起、遷不動、矛盾多、維穩難等困境。”中勘資源勘探科技股份有限公司董事長余波說。

隨著科技的蓬勃發展，充填開采技術為這一困局帶來破局之道。

據介紹，充填開采技術是隨著回采工作面的推進，將煤矸石、尾礦、粉煤灰等固體廢棄物充填入采空區的煤炭開采技術。該技術可在采空區形成穩固支撐，在實現“三下”壓煤安全開采的同時，合理處置固體廢棄物。

“當前，我國煤基固廢堆存量已超130億噸，年新增量超15億噸，不僅占地，而且造成環境污染。”中國煤炭加工利用協會副理事長譚杰指出，我國現有煤礦采空區地下空間達200多億立方米，充填開采既可以釋放“三下”資源，又為合理處置固廢提供了新方向。

近年來，我國大力鼓勵暢通大宗固廢井下充填、生態修復等利用消納渠道，積極支持煤矸石等工業固廢在井下充填、生態修復等領域實現規模化應用。

為解決“三下”壓煤和邊角殘煤等資源開采問題，早在2013年，國家能源局、財政部等部門就印發了《煤礦充填開采工作指導意見》，提出煤礦充填開采工作的主要目標：實施充填開采的“三下”煤炭資源，中厚煤層采區回采率達到85%以上，薄煤層采區回采率達到90%以上；對留設煤柱和邊角殘煤實施以矸換煤開采的，回采率達到70%以上。

2018年，國家發展改革委等部門出臺的《關于進一步完善煤炭產能置換政策的補充通知》指出，自2018年起，煤炭企業上一年度按照《煤礦充填開采工作指導意見》等規定實施充填開采置換出來的煤炭產量，經省級煤炭行業管理部門確認后，可按30%的比例折算為置換產能指標，用于產能置換。

2023年8月，財政部、稅務總局發布《關于延續對充填開采置換出來的煤炭減征資源稅優惠政策的公告》，自2023年9月1日至2027年12月31日，對充填開采置換出來的煤炭，資源稅減征50%。

今年9月，國家能源局印發的《煤炭礦區總體規劃編制技術指引》明確，礦區洗選加工的副產品和煤矸石，應就地消化。煤炭礦區總體規劃應提出煤矸石綜合利用方案，因地制宜選擇井下充填、礦坑回填、發電、生產建筑材料、回收礦產品、制取化工產品、筑路、土地復墾、生態修復等綜合利用方式。

“自2013年至今，國家和地方對充填開采提供了一系列政策支持。”余波說，從因地制宜推廣充填開采技術到明確提升煤矸石綜合利用水平的實現路徑和保障措施，從提出推廣煤矸石不出井模式到規定產廢單位對工業固廢的全程性責任，從制定生態環境損害的懲罰性賠償制度到對綜合機械化單元密實充填采煤工藝作出明確規定……近年來，圍繞“三下”開采，我國全方位的政策支持與引導體系逐步形成。

良性發展模式正在形成

在一系列政策指引下，近年來，產學研用各方積極作為，在“三下”開采與固廢協同處置領域開展了大量創新實踐，取得了階段性成效。

中國工程院院士錢鳴高提出以“關鍵層”控制為核心的煤礦綠色開采技術體系，推動資源“獲取—使用—回歸”的良性循環；中國工程院院士王雙明聚焦采動損害、固廢處理與碳排放三大難題，提出“開采—固廢處置—碳封存”協同發展思路；中國工程院院士吳愛祥指出，膏體充填是綠色開采基石，無人化充填是未來開采方向；中國礦業大學（北京）副校長崔希民團隊構建采動覆巖與地表沉陷動態模型；中國礦業大學副校長張吉雄團隊提出“掘—采—選—充”的四元綠色開發模式；國家能源集團科技與信息化部總監李全生團隊創立“空天地井”生態損傷監測體系，提出“減損開采、立體保護、系統修復”理念……這些科學理論體系，為“三下”開采與固廢協同處置提供了理論支撐。

隨著理論體系持續完善，技術模式不斷創新突破。

近年來，覆巖離層注漿、保水開采、連采連充、充填開采、短壁開采、掘充留一體化、條帶式開采等“三下”開采技術和模式日趨成熟，可適用于各類地質條件；分體式充填支架、無人充填系統、納米改性注漿材料、柔性充填模袋等新材料、新技術、新裝備在礦區成功落地。

“當前，新汶、冀中、淮北、神火、潞安等礦區‘三下’充填工作面已實現月充填5萬噸目標，正向年充填百萬噸目標邁進。”孫守仁表示，如今，越來越多的煤炭企業已經認識到，“三下”開采與固廢處置并非孤立的任務，而是相互支撐、有機統一的整體，“開采產生固廢、固廢支撐開采”的良性發展模式正在形成。

中勘資源勘探科技股份有限公司打造了多場景壓覆條件下的厚煤層、孤島工作面、多煤層的采動離層注漿充填樣本。其中，與河南神火集團梁北礦合作開展充填項目，實現復雜地質條件村莊下壓煤不遷村開采。

“覆巖離層注漿充填技術是我們充填開采的重要選擇。”河南神火集團首席專家、神火煤電公司總工程師魏民濤表示，“該技術相較于其他傳統充填方式具有采出率和減沉率高，建設周期短、投資少、充填與采煤干擾程度低等特點。”

“通過應用覆巖離層注漿充填和膏體充填技術，我們實現村莊下采煤，解放了四采區4326工作面壓覆煤炭資源量178萬噸，累計實現經濟效益11.489億元。”晉能控股集團長治公司三元煤業總工程師陳全秋表示，4326工作面離層注漿項目是山西省長治市首個“淺埋深、大采高”條件下充填開采試驗工作面，為類似地質條件壓煤工作面提供了借鑒。

近年來，各類“三下”開采技術在越來越多的煤炭企業落地并取得顯著成效。

山西焦煤集團汾西礦業公司賀西煤礦首推“合并村莊+條帶式開采”開采方案，成效顯著；山西焦煤集團霍爾辛赫煤業公司采用“數智預警+采注協同”技術，回采加油站下方165萬噸煤炭資源；山東能源集團開展新型密實充填前進式綜合機械化開采工藝，實現“前進式開采+膏體充填+自成巷”深度融合；濟寧能源集團打造“智能感知—精準控制—預測維護—透明管理”四位一體充填作業全流程管控體系……

“當前，煤炭行業‘三下’開采已實現從‘無法采、不敢采’到‘安全采、綠色采’的重大跨越。”孫守仁說。

與充填開采相伴的，是固廢處置從地面堆存向協同利用的華麗轉身。

在晉能控股集團長治三元中能煤業有限公司覆巖離層注漿項目施工現場，煤矸石經過研磨系統被制成粉末，作為充填材料被輸送至井下，替代了傳統充填工藝需要的粉煤灰。

“該項目降低了注漿材料采購成本，累計盤活煤矸石60萬噸，不僅破解了‘三下’開采難題，而且實現了環保效益和經濟效益雙贏。”中勘資源勘探科技股份有限公司西北事業部工程師張衛說。

更多固廢協同處置的探索與實踐正在煤炭企業上演。

國家能源集團神東煤炭公司建成智能化煤矸石充填系統，實現“原位返井”協同處置；陜煤集團小保當煤礦建成全煤基固廢充填系統，充分體現“從哪里來，到哪里去”的綠色開采理念；中國煤炭科工集團研發的全煤基固廢膏體材料，被廣泛應用于充填置換等場景。

“近年來，固廢利用從路基鋪設、復墾覆土等低值領域向高值化延伸。”譚杰指出，發熱量600大卡到1000大卡的煤矸石可制成偏高嶺土、凈水劑等化工產品，煤矸石基人工土壤實現了固廢減量、生態修復、作物增效。

直面問題科學謀劃未來

“在肯定成績的同時，我們必須清醒認識到，當前‘三下’開采與固廢處置工作仍面臨技術、成本、機制、安全、理念等多重深層次挑戰，亟待破解。”孫守仁表示。

一方面，“三下”開采受到技術、成本與機制的三重制約。近距離煤層群、厚煤層、高水壓承壓含水層、復雜地質條件和不同壓覆條件下，采充矛盾突出，充填工藝復雜，充填參數難以精準控制，技術推廣受限；充填開采前期投入大、運營成本高，噸煤處置成本較傳統開采增加約100元，加之拆遷、管線改移等協調成本高、周期長，制約技術落地應用；充填開采應用涉及多部門、多層次審批監管，流程較為復雜。

另一方面，固廢協同處置存在規模、技術與標準三大瓶頸。當前，因資金、技術限制，固廢處置規模難以匹配產生量，60%的煤基固廢仍用于初級領域，高值化利用率不足15%，部分企業存在偷排漏排、二次污染等問題。

另外，部分企業對于開采與治理協同發展存在理念、機制與技術障礙。部分企業存在重開采輕處置、采充分離現象，跨行業協同觀念缺失，煤礦與上下游產業對接不緊密，未形成“產供銷用”一體化生態。部分企業技術支撐薄弱，動態監測、過程管控等裝備研發與普及率不足。

未來，如何推動“三下”開采與固廢協同處置高質量發展？

在機制層面，孫守仁表示，要加快制定完善“三下”開采技術規范、固廢協同處置標準，明確開采技術的先進性、適用性、安全可靠性與固廢處置要求的評價指標；建立“源頭管控—過程監測—末端治理”全鏈條體系，構建企業環境信用評價體系并與政策支持、市場準入掛鉤；細化落實綠色開采與固廢利用政策，建立差異化的考核機制，將資源回收率、固廢利用率等指標納入企業績效考核體系；培育綜合利用龍頭企業，探索跨區域協同處置模式，破解區域間、企業間失衡問題；強化跨部門聯動，開展聯合論證、數據共享與綜合監管，統籌規劃調整、拆遷補償等工作，優化項目推進營商環境。

“實踐證明，‘三下’開采技術的成功研發與大規模應用，可最大程度地減小地表采動損害。”余波建議，對現行的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規范》作出相應修訂，支持煤礦開展“三下”開采，規模化處置工業固廢。

在技術層面，中勘資源勘探科技股份有限公司特邀專家倪建明指出，“三下”開采技術條件具有復雜性、多變性，一旦失誤很難挽回。因此，必須堅持“一面一設計”的技術原則，絕不能照搬照抄。

中國煤炭科工集團開采研究院有限公司安環分院院長張玉軍表示，隨著煤炭開發重心向西部、深部轉移，保水開采、新型建（構）筑物保護、固廢規模化處置與利用等需求日益迫切。因此，應科學構建、不斷完善綠色、安全、高效、智能化“三下”采煤技術體系，實現建（構）筑物減損化、固廢處置資源化、水資源保護增強化、生態優先綠色化開采。

“未來的‘三下’開采不再是單一技術的應用，而是充填開采、離層注漿、協同開采等多種技術的集成應用，并深度融合物聯網、大數據和人工智能，實現對整個開采過程的精準感知。”張玉軍說。

崔希民同樣指出，智能化、綠色化、生態化是煤礦開采沉陷控制技術的必然趨勢，要進一步提高多技術協同能力，提高技術應用水平和智能化程度，降低充填固廢對生態環境的次生影響，不斷完善充填、覆巖控制、協調開采、加固修復多技術協同的控制體系。

“‘十五五’時期，‘三下’開采與固廢協同處置工作需堅持系統思維、問題導向，以技術創新為核心、標準建設為保障、機制改革為動力、數智融合為抓手、示范項目為標桿，實現從被動應對到主動引領的轉變。”孫守仁說。

作者：陶冉版面編輯：陶冉

編輯

來源：中國煤炭報

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