据不完全统计，我国煤矿“三下”（建筑物下、铁路下、水体下）压煤高达138亿吨，如何实现资源节约型和环境友好型的煤炭开采将是未来的重点。

为有效解决环境资源问题，实现矿产资源的绿色开采，践行“青山绿水就是金山银山”的理念，近年来，煤炭人提出了“采选充一体化”新生产模式，即将井下采煤、煤矸分离、矸石充填三个部分有机集成一体，在井下形成“采煤→分选→充填”的循环闭合开采体系。

山东能源枣矿集团滨湖煤矿主采煤层厚度为1.3米，在薄煤层开采过程中矸石产量较大，滨湖煤矿每年矸石产量可达35万吨，矸石处理问题已成为制约滨湖煤矿绿色矿山、智慧矿山建设的重要因素。为破解这一难题，滨湖煤矿提出了井下“采、选、充一体化”的设计理念，经过调研论证，在井下创新实施了“TDS智能干选+泵送矸石充填”新工艺，旨在提高资源回收率，把生产过程中产生的矸石充填到采空区，减少矸石地面外排，提高主井有效提升量，实现真正绿色开采。

山东恒驰矿业装备科技有限公司携手TDS智能干选机生产厂家共同打造滨湖煤矿井下煤矸分离、矸石就地充填示范工程，是中国第一家实施“井下智能干选+泵送矸石充填”工艺的矿井，为煤矿充填开采探索出了一条崭新的道路。

TDS智能干选系统

TDS智能干选机通过X射线和图像识别技术，运用深度学习算法等先进技术，对煤和矸进行识别，实现了对块煤的精准识别与分选。TDS智能干选机不用水、不用介、不产生煤泥。TDS智能干选机能够实现煤中带矸和矸石带煤率均在1-3%，分选精度接近浅槽，高于动筛、跳汰等分选设备，处理能力可达380t/h。

滨湖煤矿TDS系统能够实现将井下原煤流中大于50mm的矸石分离出来。

TDS智能干选机

泵送矸石充填系统

目前国内煤矿大多采用专用充填支架（支架后方悬挂底卸式刮板输送机）方式消化矸石，需要的矸石运输设备多，还需补掘矸石运输巷，增加了掘进费用，采煤与充填存在相互干扰。综采原矸充填存在充填不密实、压缩率较高的缺点，不能将地面建构筑物或井下大巷控制在有效的损坏等级范围内，不能作为“三下”压煤充填开采的主要方式。

泵送矸石充填与传统的原矸充填支架相比，节省了大量的投资费用，不需购置专用充填支架，不需补打专用矸石运输巷，泵送充填管路布置在矿井原有巷道中即可，占用空间较小。

泵送矸石充填可根据矿井需要，进行消化矸石充填或密实充填，如以消化矸石为目的，可泵送“矸石+水”的混合物，不需添加任何添加剂，泵送成本较低。如果开采“三下”压煤或井下大巷煤柱，可泵送“矸石+水泥+水”的混合物，在充填地点接顶密实且有一定的支护强度，可以将地面建构筑物或井下大巷的变形控制在损坏等级范围内。泵送矸石充填可在消化矸石的同时实现井下所有采煤工作面的沿空留巷，泵送矸石充填在冲击地压、瓦斯、自燃发火等灾害防治效果方面要优于综采原矸充填。

滨湖煤矿充填管路长度4000米，实现了井下所有采区的充填管路系统全覆盖，滨湖煤矿泵送矸石充填系统分为北翼充填系统和南翼充填系统，两套充填系统既可分别独立工作，也可相互接力充填。

北翼充填系统示意图

南翼充填系统示意图

滨湖煤矿泵送矸石充填装备由山东恒驰矿业装备科技有限公司制造并负责安装指导、培训服务，泵送矸石充填系统主要由以下几部分构成：

（1）矸石破碎系统：由双转子反击式破碎机、除铁器等组成，将TDS智能选矸系统分选出的矸石和南翼半煤巷掘进过程中产生的矸石破碎成能够泵送的级配粒径，储存于矸石仓内。

2PF-1012双转子反击式破碎机

（2）搅拌配比系统：由矿用矸石搅拌机、称重螺旋给料机、螺旋输送机、动态称重给料机、变频水泵等设备组成，将破碎后的成品矸石、水按比例定量输入搅拌机内，搅拌成易于泵送的似膏体。

MJD-2000D矿用搅拌机

螺旋输送机

动态称重给料机

（3）泵送充填系统：由矿用充填泵、充填管路等构成，利用充填泵将搅拌好的似膏体通过充填管路输送至采空区内。

HBMD150/14-440SF矿用充填泵

HBMD100/21-220S矿用充填泵

充填管路

（4）自动化控制系统：在充填系统关键点设煤矿用防爆摄像头及传感器，在井下充填主站设矿用防爆集控计算机，实现了充填系统井下集中监视控制功能。自动化集中控制系统能够借助矿井通讯系统将井下充填系统运行状况及时反馈到地面生产调度室。

集控计算机

生产调度室

山东能源枣矿集团滨湖煤矿通过将井下TDS智能干选技术与泵送矸石充填技术相融合，形成了井下“采、选、充一体化”的新开采工艺，实现了矿井矸石不升井的目标，提高了矿井有效原煤产量，解放了“三下”压煤，减小了对地面的采动影响，有效地提高了矿井资源利用率，实现了绿色开采。滨湖煤矿在国内树立起了煤矿井下“采、选、充一体化”的新标杆，走出了一条属于自己的经济开采、绿色开采的道路！