煤炭资源开采引发大面积地面沉降、塌陷，煤矸石堆放在占用大量土地的同时还会形成大面积的水土污染。煤炭资源开发中的这两大难题该如何破解？在2017中国国际矿业大会矿业绿色发展专题论坛中，山东能源新汶矿业集团有限责任公司所创新的“以矸换煤”工艺给出了解决方案。据统计，该集团“十二五”期间完成“以矸换煤”产量1340万吨，充填矸石1730万吨，解放呆滞储量2.56亿吨，采区回收率提高10%，老区矿井稳产稳效服务年限延长10年以上。

　　据了解，该集团“以矸换煤”工艺采用充填开采技术，将煤矸石充填回采空区，并先后形成了适用于综采、高档普采等多种开采的五种方式，可用于老区矿井、新区矿井等不同矿区的充填开采成套技术工艺：

 一是原生矸石综采充填技术，即在综采工作面使用专门充填综采支架，支架后布设输送机及专用捣实装置用于将矸石充填到采空区；

 二是煤矸石似膏体自流充填技术，即将破碎后的煤砖石以及水泥、粉煤灰混合搅拌后形成似膏体，利用充填管路把矸石似膏体充入采煤工作面采空区；

 三是煤矸石泵送充填技术，即煤矸石粉碎后形成胶结体由混凝土输送泵通过管道完成胶结体到工作面采空区的运输和充填，输送量最大可达每小时80吨；

 四是低压风动力充填技术，即以风力为动力，利用管道输送一定比例的矸石颗粒充填到采空区，水平输送距离可达1200米左右，充填能力达到每小时200吨；

 五是原生矸石普采充填技术，即利用矸石充填高速动力抛矸机将分离的矸石抛进采空区。

　　五大技术工艺和井下选煤厂建设模式的推广应用，开创了新矿集团煤炭资源开发利用的新局面；形成了新矸石“不转移、不升井、不上山”，旧矸石再“下井”的新开发模式；采取充填开技术工艺采后，矿区地表沉陷明显降低；解放了大量呆滞煤炭资源。

　　目前，这五大技术工艺已相继在山东泰安、莱芜、菏泽、济南、德州5个地市及内蒙古15个矿井推广应用，并根据不同开采条件进行不断改进。同时，他们还首创了井下煤矸分离系统，在把地面原煤分选系统小型化后将选煤厂直接建在了井下，率先实现了井下煤矸分离，分离后的矸石直接在井下充填采空区。