全国首套6.5米高架综采技术成功应用，使地质条件复杂的大矿实现一井一面集约高效生产成为可能；井下排矸系统，降低原煤灰分十个百分点，缓解了主井提升压力，开创了煤炭行业井下分选先河。作为河北省最大的煤炭上市公司，冀中能源股份公司（简称冀中股份）依靠科技创新推动转型升级，加快转变发展方式，提升发展质量，奏响了能源企业绿色发展的时代强音。
厚煤层与薄煤层开采的两个全国第一
我国是全球第一煤炭生产和消费大国。长期以来，煤炭也一直在我国能源消费结构中占主导地位，总体占比约70%左右。煤炭深层地下，伴随着地球历史演变已经有上亿年历史。从已经逐渐稳定的地下把煤炭采出来，并不是寻常认为的“打个井挖出来”那么简单。因为面对的是极其复杂的地下条件，采煤不仅要充分考虑煤层的赋存条件，而且开采时常伴有水、火、瓦斯等灾害威胁。
我国华北地区采煤历史较长，相对于西北某些产煤区，煤炭赋存条件更加复杂。冀中股份邢台矿区基本上涵盖了从厚度不足1米的薄煤到超过6米的厚煤等各种煤层。千变万化的资源赋存条件总是会让煤矿生产者面临两难选择。
随着矿井开采年限的不断延长，冀中股份东庞矿主战场逐步向三水平延伸。三水平2号煤煤层最大厚度6.5米，区域储量3500万吨，但是部分区域含一层厚度达0.7-2.7米的夹矸。其首采的2612工作面，最大倾角27度，最大俯采角度19度，最大仰采角度15度，煤层起伏异常巨大，最大高差达140米，属于极复杂地质条件。这就意味着，重达几十吨的支架不仅要在这样的陡坡站得住，而且还要走得开，采得出煤。
这让冀中股份面临着两难选择：如果采用成熟的5米高架开采，整个三水平区域厚夹矸煤层，将会丢失底煤上千万吨，造成直接经济损失几十亿元；如果采用分层开采，将增加巷道掘进工程约7万多米，回采工效大大降低。而采用更高的6.5米高架，能够一次回收全部资源，但是既没有先例，也没有经验。
经多次调研、科研专家论证，根据地质条件要求，冀中股份最终确定了6.5米大采高支架及配套设备，设备总投资1.8亿元，总吨位7348吨。这是全国首次在极复杂地质条件下使用6.5米高架，也是国内首次6.5米高架全部国产化综采装备的成套应用。
经过不断摸索，工作面从最初每月推进不足7米提高到推进150多米，月产从不足3万吨提高到了最高35万吨，创出行业单面月产最高纪录。
整个2612工作面采用6.5米高架综采进行回采，采出煤炭218万吨，创直接经济效益15.4亿元，而采用传统5米支架最多只能采出煤炭150万吨，直接经济效益10.5亿元，两者相比，采用6.5米高架综采较5米支架多创造效益达4.9亿元。而如果东庞矿整个三水平厚夹矸煤层区域全部采用6.5米高架综采进行开采，则可较5米支架多回收资源达870万吨，多创造效益达61亿元。特别是在回采过程中采用带采、阶梯式扩帮、全断面卧底等方式最大限度回收区段煤柱和底三角煤，多回收资源达4.5万吨，直接经济效益达3150万元。
如果说，极复杂地质条件下应用6.5米高架，是在悬崖峭壁上采煤；那么，厚度不足1米的薄煤层，就好像是在石头缝里“扣煤”。这种薄煤，很多矿区都是直接放弃了。而在冀中股份，这样的煤层不仅能采出来，而且还应用了全国首台大功率采煤机实现综合机械化开采
由冀中股份与西安煤机厂联合研发的全国首台710KW薄煤层重型大功率交流变频电牵引采煤机在章村矿成功应用，在平均煤厚只有1.0米薄煤带的422406工作面，开创了薄煤层应用大功率采煤机的先河。
配套应用液压支架电液控技术，实现了薄煤工作面电液控综合机械化开采，在2410工作面创出了10.5万吨的集团公司薄煤开采新纪录，为章村矿四井实现高产高效，一井一面生产模式创造了条件。采煤机项目经陕西省科技厅组织有关专家进行鉴定，达到国际先进水平，荣获2012年度陕西省科技进步二等奖。
有近百年开采历史的章村矿，依靠科技创新，不仅彻底结束了没有综采综掘的历史，而且从基础薄弱的老矿变成了高产高效的现代化矿井。如今，章村矿三个工作面全部实现了综合机械化电液控制开采，这是河北省的第一家。原来基础最薄弱的矿井，一跃成为采掘现代化水平最高的矿井之一。
据统计，目前全国煤矿回采综合机械化程度为68%，掘进综合机械化程度仅为42%。而在冀中股份，回采综合机械化程度达到100%，掘进综合机械化程度达到70%以上，有些矿达到了100%，远远高于全国整体水平。
自主研发洗选加工技术填补行业空白
把煤炭从地下开采出来，仅仅是第一步。刚刚采出来的煤炭被称作原煤，因为存在伴生矿物，所以采出的原煤含有大量矸石，并含有较高的灰、碳、硫等成分。精煤产品污染小，效益好，市场稳定，附加值高，是提高销售收入、增加效益的关键。
我国95%以上煤矿为井工矿，地质条件差，构造变化大，原煤灰分硫分普遍偏高，难选煤比例大。资料显示，“十一五”末，全国原煤入洗能力为17.5亿吨，入洗原煤16.5亿吨，原煤入洗率刚过50%。
冀中股份大力实施“精煤战略”，根据市场需求和煤质特点，不断改造洗选加工工艺，不但实现原煤100%入洗，而且还开发了适销对路的新产品，产品结构由原来单纯的冶炼精煤扩大到包括所有无烟精煤品种，销售市场从大量的民用燃料煤转变成冶金、焦化用煤，精煤产品实现效益最大化。
肥煤是我国十分稀缺的煤种，是必不可少的炼焦配煤资源，具有较大的市场缺口。冀中股份东庞矿9#煤是强粘结性的肥煤，但由于硫分高，开采初期只是作为销售，造成极大浪费。为此，冀中股份重新设计9#煤洗选加工方案，成功开发出市场前景较好的高硫肥煤新品种，不仅实现了稀有的合理加工利用，而且为煤炭行业9#煤资源的开发利用开辟了新途径。
高变质无烟煤硬度大、密度高，采用重介工艺，将面临介质粘度高、介质系统不易稳定、介耗高、磨损严重等诸多困难，章村矿洗煤厂解决了高密度重介分选工艺带来的介质粘度大、介质系统不稳定、难于控制等难题，成功实现“高变质无烟煤重介洗选”，成为国内第一座重介洗选高变质无烟煤选煤厂，达到了国际先进水平，为高变质无烟煤的分选提供了一条新途径，大大推动了我国选煤行业的技术进步。
“十一五”初期，葛泉矿只能部分入洗主焦煤，无烟混煤只能作为民用和电煤直接销售，产品附加值较低。经过技术改造，葛泉矿成功实现焦煤和无烟煤轮洗，生产出满足市场要求的高炉喷吹用煤，成功打入市场。由单一的电煤、焦精煤产品拓展为电煤、焦精煤、喷吹煤、化肥用煤等多个品种，形成了产品结构的多元化发展，经济效益显著提高。
显德汪矿更换精煤分级筛并对煤流系统改造，成功开发出洗中块和洗粒块产品，实现了精煤多品种分级销售，产品结构得到了优化调整，用户结构多元化，不仅给显德汪矿创造了可观的经济效益，而且提高了商品煤质量的调控能力及入洗能力。
原煤经过洗选，产生的精煤用于销售，但是，伴随着产生大量矸石、煤泥和劣质煤。冀中股份建设了四座坑口发电厂，将矸石和劣质煤全部用于电厂发电。经过技术改造，冀中股份废弃矸石带煤比率小于1%，中煤带煤损失控制在5%以下，此两项指标位于全国同行业第一。
煤泥是高灰分、低热量的洗煤副产品。在我国，原煤的入洗率在50％左右，每年的煤泥排放量超过2000万吨，煤泥的利用问题显得日益紧迫。传统的煤泥干燥技术利用燃煤产生热量与煤泥直接接触进行干燥，这样的干燥技术压滤过程不连续，其产品大多为含水25％的块状结构，难以混入中煤，不能作为工业用途。而直接接触干燥造成煤泥粉尘的外流，是造成煤矿环境污染的主要来源。
为将煤泥进行洁净资源化充分利用，邢台矿创造性研发应用了压滤煤泥简介干燥技术，利用矸石电厂的高温余热，对煤泥进行间接干燥，可避免粉尘外流，使煤泥细化，水分降至16%左右，使之符合连续、均匀混入中煤的基本条件，最终形成市场适用范围广、污染小、利润高的新混煤，成为该矿电厂和社会电厂供不应求的动力煤。这项技术也填补行业空白。
而在冀中股份葛泉矿，通过尾煤的“两段浓缩、两段回收”工艺，规格为0.075至0.5毫米粒度、发热量稳固在4000大卡以上的煤泥被直接提取出来，掺进中煤进行销售。从煤泥水里提取出来的这些煤泥，因其水分较低，发热量大，而可以直接销售给电厂，且售价也由原来的150元/吨，提高到现在的400元/吨，每年可为企业增效近2000万元，并彻底杜绝了煤泥水外排，实现了经济效益和社会效益双赢，成为企业科技创新的一大亮点。
充填开采引领行业发展方向
今年4月份，国家能源局、财政部、国土资源部、环境保护部联合发出关于《煤矿充填开采工作指导意见》的通知，要求加强充填开采工作，提高煤炭资源开发利用水平，改善矿区环境。特别是要求新建煤矿不再设立永久性地面矸石山，临时周转堆存的煤矸石要制定综合利用方案，优先用于井下充填。在冀中股份，他们不仅建成了全国首家没有矸石山的煤矿，而且创造性研发并成功应用了矸石充填新工艺，绿色开采生态矿山建设引领了行业发展方向。
资料显示，目前我国仅统配煤矿生产矿井的“三下”压煤就达137.9亿吨，其中建下94.68亿吨，占总压煤量的69%。几乎每一个矿井都存在建筑物下压煤的现象，一般都占矿井储量的10-30％，有的高达40％。由此可见，随着矿区煤炭资源的枯竭及相关行业对煤炭需求量加大，矿区“三下”压煤问题逐渐凸现出来，而建筑物下压煤问题尤为突出。
能不能找到一种办法，既能解决煤矿区建筑物下压煤开采，延长矿井的服务年限，提高资源回收率，又能解决固体废弃物的排放处理，杜绝污染物外排，实现绿色开采，成为急需解决的重大技术难题之一。
投产于2001年的冀中股份邢东矿，建矿之处就探索并应用了井下巷道矸石充填技术及装备，将开掘岩石巷道产生的矸石在井下就地充填，实现矸石不升井。这项技术获得了国家5项专利。截至目前，邢东矿运用这项技术已掘进充填巷道17666米，充填矸石33.8万立方米，置换煤炭53.4万吨，创直接经济效益3.6亿元。通过矸石充填开采技术，邢东矿成为国内首座没有矸石山的矿井。
邢台矿则创造性实施了工作面充填开采，再次填补国内空白。通过将矸石和粉煤灰进行合理配比，投放到井下，对采空区进行充填。这项技术最大的价值在于使邢台矿解放建筑物下5000万吨呆滞储量成为可能，为全国煤炭工业解放‘三下一上’呆滞资源探索出一条新路。邢台矿首个充填工作面2009年5月24日开采结束，从井下大巷观测线的29个观测点以及地面两条观测线的63个观测点，直到现在，均在设计范围之内，地面建筑完好无损。4年来，邢台矿先后从7606、7608、7621和7614四个工作面置换煤炭60.9万吨，充填地面矸石粉煤灰废弃物63.2万立方米，充填率达到98%以上。
超高水充填技术在我国矿井已有应用，邢东矿根据自己的情况在1126工作面对其进行了创新。这项技术在邢东应用实现了两个第一：5米高架综采超高水充填是国内第一套，分体可伸缩超高水充填综采支架也是全国第一。这项技术成功解决了邢东矿综采机械化采煤与超高水充填的平行作业问题。目前，1126工作面的充填开采能力已达到月产5万吨以上，累计产煤12万多吨。创出日产1800吨、月产3.5万吨的历史纪录，达到全国厚煤层超高水充填开采最好水平。
煤矿在生产过程中排放大量的固体废弃物，即煤矸石，传统的方式是直接堆放于地表，形成煤矿特有的地表特征——矸石山。据统计，目前全国历年累计堆放的煤矸石约45 亿吨，规模较大的矸石山有1600多座，已占用土地约1.5 万公顷，而且堆积量每年还以1.5-2.0 亿吨的速度增加。
作为“十二五”期间国家级重点科技项目，冀中股份一项名为“深井煤矿井下跳汰排矸及矸石回填系统研发”项目首次提出了在井下直接把矸石从原煤里排出来并直接充填到巷道里的解决方案，填补了国家煤炭行业井下排矸技术的空白。
有专家提出，“井下洗选”是对原有矸石充填开采技术的一个延伸，也是对煤炭开采的又一次革命。目前我国中东部地区多数煤矿已经面临大量开采边角煤、断层煤柱等问题，原煤里的矸石量也在逐渐增多，有些煤矿开采的10万吨原煤里矸石量竟有5万多吨。在井下直接把矸石处理掉，无疑对于保护地面环境具有显著意义。
井下排矸系统，不仅彻底破解了矸石外排问题，而且实现了在井下条件变化剧烈的状况下保证原煤质量的稳定。对邢东矿来说，也带来了意料之中的经济效益。自井下排矸系统投入使用以来，邢东矿筛混煤灰分从最初的23%-24%左右持续下降，最后控制在20%以下，灰分的清除让煤价不降反提。经过“洗选提纯”的高品质煤炭在进一步加工，摇身一变为成品精煤更是价格激增，在炼焦、冶金行业中供不应求，去年全年累计增收近2000万元。
煤矿也能零排放
煤矿生产也能零排放？在很多人看来，这简直就是天方夜谭。长期以来，我国煤炭企业的发展模式一直是快速建矿、强力开采、废物排放。这种传统的粗放发展模式虽然为经济发展及时提供了能源，奠定了经济高速发展的物质基础，但也存在高碳排放、资源浪费、资源利用率低、环境污染、生态失衡等深层次的问题。采矿确实会对环境造成一定的扰动，产生的废弃物也一直是治理的难题。而在冀中股份，各个矿区不仅实现了零排放，而且废弃物全部得到治理。
对煤矿来说，污染来自三个方面，固体、液体和气体。固体废弃物包括矸石、粉煤灰等等，液体主要是矿井水和生活污水，气体则是电厂产生的烟气。
矸石粉煤灰用于井下充填开采，不仅杜绝了矸石外排，而且现存的矸石山也有望彻底消化掉。邢台矿一座存在了40多年、220万立方、占地100多亩的矸石山已经彻底消失。建矿45年的邢台矿竟然没有矸石山，成了煤炭行业一大奇迹。
对煤矿来说，水处理是一个大难题。一方面煤矿生产会产生大量矿井水，职工生活会产生生活废水;另一方面洗选加工和电厂发电却需要使用大量水。如果简单地全部使用新鲜水，任意排放废水，不仅是极大浪费，而且对环境造成严重污染。冀中股份把邢台矿区的六矿两厂所有矿井水、工业废水、生活污水全部进行处理，日处理能力11万立方米。井下产生的矿井水处理后用于电厂发电，电厂冷凝水用到洗煤生产，洗煤废水与生活污水一同经生活污水处理厂处理，再回用到电厂，形成水资源的大循环。而且，处理后的中水还用于矿区喷淋降尘、工业广场绿化、楼房冲厕和职工洗浴，天旱时全部免费用于周边农村灌溉。
燃煤锅炉一直是重度污染源，排放出大量有害气体和固体粉尘。在冀中能源股份公司，风源热泵技术和水源热泵技术的成功应用彻底解决了这一难题。风源热泵中央空调利用矿井回风的热能，水源热泵技术则回收电厂冷凝水、矿井排水的废热，通过将大量无用的低温热能转变成有用的高温热能的装置，实现集中供热、空调、井口防冻和生活热水供应，具有无污染、运行成本低、节能降耗等优点。
冀中股份对矿井主、副井提升机、扇风机、压风机及电厂锅炉的鼓风机、引风机等主要噪声污染源采取了综合治理措施。为防止储煤场和矸石山扬尘，煤场四周、矸石山均配有洒水系统进行定时洒水。
近几年来，冀中股份累计投资6.78亿元，先后实施节能减排工程60项，建设矿井水、工业废水、生活污水处理厂14座、锅炉脱硫设施12套、锅炉除尘设施24套、粉尘治理设施197套，超额完成各阶段减排目标。
对于煤炭企业来说，清洁生产始终是衡量发展方式优劣的必备要素。冀中股份清醒地认识到，实现企业效益最大化，首先要坚持以科学发展为主题，以转变经济发展方式为主线，彻底转变企业发展方式。
依靠多项成熟技术的集成组合，冀中股份构建起一条新型循环经济产业模式。整个公司形成了大循环、每个矿又都是小循环，最大限度利用各种资源，成功地把煤炭资源转变为循环闭路开发。各个生产环节的产品和废弃物的价值均在下一环节得到保存和提升，改变了煤炭行业传统的高污染粗放发展方式，实现了从煤炭生产到消费全过程无污染化，产业结构在悄然之间实现了调整和升级。
根据冀中股份“十二五”发展规划，未来五年，冀中股份将按照低碳运行、循环经济的原则，依靠科技进步和自主创新开展重大关键技术攻关，构建“煤－电－建材”循环经济产业链，减少环境污染，提高资源利用水平，实现无废水、废气、废渣排放的绿色发展。以打造全国绿色开采示范矿区为切入点，更加突出煤炭主业，加快产业结构调整步伐，构建新型能源产业体系，全面实现循环经济发展。
