16万吨矸石井下“消化”——西山煤电西铭矿“托夹石”开采工艺的绿色经济账

　　上下两层煤，中间夹着一层厚度达2米至4米的矸石。面对这样的特殊煤层结构，该如何高效开采？

　　西山煤电西铭矿，这座始建于1956年的老矿，是西山煤电旗下的一座主力矿井，年生产能力达360万吨。随着开采的不断深入，矿井转入8#煤层开采，地质条件愈加复杂，大量夹石层给采掘作业带来了新的挑战。

　　“上层煤太薄，只有0.6米左右，单独开采成本高、效益低，几乎没有开采价值。”西铭矿生产技术部主任工程师张鹏指着48700综采工作面剖面图解释道。根据传统经验，当时摆在他们面前的有两种选择，而“先采上层、再采下层”的方案第一时间就被否决了。

　　另一种方案，就是采用井下最常用的采全高工艺，但很快也被推翻了。“煤层和夹石层加起来最厚处近8米，现有的采煤机和液压支架完全‘够不着’。如果投入超大采高设备，成本高昂不说，这些‘大家伙’入井本身就面临着很大的安全风险。”张鹏向记者详细分析了当时的重重顾虑，“即便安装到位，这样采出来的煤也会混入大量矸石，既严重影响煤质，又增加了洗选成本，还给环保造成了不小的压力。同时，中间的夹石层质地坚硬，强行截割会严重磨损设备。”

　　“夹石层最厚的地方有4米多，真按老办法来，到时候我们可就成了‘采石队’了。”有着多年采煤经验的综采一队队长朱毅也连连摇头。

　　是“硬啃”，还是另辟蹊径？“采煤的事，还是要靠采煤工艺的优化设计来解决。”经过研究论证，西铭矿决定优化重启一项名为“托夹石”的开采工艺，把煤采出来，把矸石留在井下。

　　所谓“托夹石”开采，就是只采下层煤，让中间的夹石层充当天然顶板，托住夹石。“下层的煤炭资源丰富，厚度达3.2米到3.42米，且品质优良。在回采过程中，采煤机只采下层的煤，将上层的薄煤和中间的夹石层留在支架上方，随着支架前移，这部分岩石将自动垮落，充填采空区。”朱毅介绍说。

　　事实上，早在十几年前，西铭矿就曾探索应用过这一采煤工艺，并一举破解了困局，“托夹石”这个名字也源于当时，为此还迎来了不少兄弟矿井学习取经。但因受限于当时的技术和理念，这一工艺在具体设计上还存在一些漏洞，没有完全达到预期效果。

　　如今面对8#煤层大量的夹石层，该矿应用“托夹石”开采工艺对巷道布局进行了精细优化：回风顺槽托着夹石层掘进；而用于出煤的进风顺槽因断面大、矿压大且单轨吊运输承重受限，则沿着煤层本身的石灰岩顶板掘进。回采时，工作面中间至回风顺槽段直接托着夹石层推进，将矸石牢牢挡在采掘面之外。

　　“这一工艺实施的难点在于支护。”朱毅坦言。由于夹石层顶板比较软，初采时要避开顶板压力高峰，再下降到夹石层进行“托夹石”开采以保证夹石顶板的完整，避免造成漏顶事故；在回采过程中，要保证液压支架对顶板的有力支撑，若遇到夹石顶板破碎严重，需提前带压移架，用支架前梁及时顶住煤壁，借助煤壁的力量形成有力支护……步步为营，攻克难关。西铭矿自2025年3月在48700工作面优化应用“托夹石”开采技术以来，已顺利回采原煤236万吨。

　　西铭矿算了一笔账：若采用传统工艺，48700工作面将产生约16万吨煤矸石。按每吨80元运费计算，仅外运费用就高达1280万元，这还不包括矸石山占地和环境污染的隐性成本。而采用“托夹石”工艺，这些煤矸石直接就地充填井下采空区，实现“矸石不出井”，既有力践行了绿色发展理念，还节省了巨额处置费用。不仅如此，原煤含矸率也下降至3%，较实施前下降了3个百分点，这意味着“托夹石”工艺开采出的煤质更好、洗选成本更低，同时矸石的减少也降低了设备损耗。

　　变“硬啃”夹石为“巧取”资源，西铭矿转变思路打破开采困局，走出了一条“减量化、资源化、无害化”绿色发展的新路子，实现了安全、环保、经济效益共赢。

　　作 者：文/韩若楠姜炎钰图/赵洁