創(chuàng)新點(diǎn)

（1）闡述了覆巖隔離注漿充填開采技術(shù)的原理，分析了采后注漿在大海則煤礦的特殊條件與場(chǎng)景。即利用巖移過(guò)程中覆巖內(nèi)形成的離層空間，從鉆孔向離層空間中充填矸石等材料來(lái)支撐覆巖，減緩覆巖移動(dòng)向地表的傳播，有效減緩地表沉陷。

（2）結(jié)合大海則煤礦采后注漿的特殊地質(zhì)條件分析研究了覆巖隔離注漿充填技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的因地制宜，為后續(xù)復(fù)雜地質(zhì)條件注漿提供了新的思路和方法。

（3）采用了覆巖隔離注漿充填技術(shù)并建立百萬(wàn)噸級(jí)煤矸石處理系統(tǒng)，突破了傳統(tǒng)矸石處置技術(shù)效率低、成本高的瓶頸，有效解決了大量煤矸石堆放難題并詳細(xì)介紹了大海則煤礦煤矸石充填項(xiàng)目的工藝流程和充填效果。

（4）實(shí)現(xiàn)了礦井矸石增量全處置和存量消納，真正實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)噸矸石零排放。

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大海則煤礦煤矸石覆巖隔離注漿充填減排試驗(yàn)

作者：馬新青, 軒大洋, 許家林, 杜星, 宋香凱, 武飛

單位：1. 中煤天津設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司 中煤(天津)生態(tài)環(huán)境科技有限公司; 2. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院; 3. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 煤炭精細(xì)勘探與智能開發(fā)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; 4. 中煤陜西榆林能源化工有限公司

引用格式：

馬新青，軒大洋，許家林，等. 大海則煤礦煤矸石覆巖隔離注漿充填減排試驗(yàn)[J]. 綠色礦山，2025，3(3)：102?110.MA Xinqing，XUAN Dayang，XU Jialin，et al. Experimental research on coal gangue overburden isolation grouting backfilling emission reduction in Dahaize Coal Mine[J]. Journal of Green Mine，2025，3(3)：102?110.

摘要

大海則煤礦洗選后的大量矸石，不僅增加了礦井運(yùn)行成本，還造成不同程度的地面環(huán)境污染，特殊情況下，矸石難以處理的問題還嚴(yán)重影響了礦井的正常生產(chǎn)組織。為解決煤礦堆存的大量矸石問題，在大海則煤礦開展百萬(wàn)噸級(jí)煤矸石覆巖隔離注漿充填開采技術(shù)。詳細(xì)分析了覆巖隔離注漿充填開采技術(shù)原理，即在開采區(qū)域上方的地層中找出控制地表沉陷的關(guān)鍵層，基于關(guān)鍵層不破斷的原則設(shè)計(jì)注漿充填開采參數(shù)，利用煤矸石等固廢材料形成壓實(shí)承載結(jié)構(gòu)，支撐關(guān)鍵層，從而有效控制巖層及地表移動(dòng)，減少地面塌陷，并結(jié)合大海則煤礦采后注漿的特殊條件與挑戰(zhàn)，對(duì)項(xiàng)目概況、工藝流程、注漿鉆孔及充填參數(shù)等方案進(jìn)行了研究，并評(píng)估了項(xiàng)目實(shí)施的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。結(jié)果表明：煤矸石覆巖隔離注漿充填技術(shù)有效減少了煤矸石的地面堆放量，降低了對(duì)土地資源的占用和對(duì)環(huán)境的污染；同時(shí)，建成的百萬(wàn)噸級(jí)煤矸石處理系統(tǒng)，最大日處理能力達(dá)4000t，隨著外來(lái)矸石調(diào)配補(bǔ)套系統(tǒng)的建成，年處理量穩(wěn)定至150萬(wàn)t，提高了煤矸石的處理能力和效率，實(shí)現(xiàn)了煤矸石的資源化利用。此外，該技術(shù)將矸石的處理價(jià)格降低至60元以內(nèi)，具有較大的經(jīng)濟(jì)利益，亦創(chuàng)新了一種“矸石不外排、保水開采、地表減沉”的綠色開采模式。這一成果不僅為類似地質(zhì)條件下的礦山開采提供了新的技術(shù)路徑，也為礦區(qū)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)了有效策略。

部分圖片

圖1 覆巖隔離注漿充填技術(shù)原理示意

圖2 覆巖關(guān)鍵層判別結(jié)果

圖3 覆巖移動(dòng)動(dòng)態(tài)過(guò)程及層狀裂隙示意

圖4 工作面鉆孔布置

圖5 煤矸石粉化制漿及注漿充填工藝流程

作者簡(jiǎn)介

馬新青，碩士研究生學(xué)歷，在讀博士，現(xiàn)任中煤（天津）生態(tài)環(huán)境科技有限公司執(zhí)行董事、總經(jīng)理。主持及參與重點(diǎn)科技創(chuàng)新項(xiàng)目6項(xiàng)，中大型礦井設(shè)計(jì)項(xiàng)目30余項(xiàng)；獲得授權(quán)專利、軟著27項(xiàng)；發(fā)表論文15篇；獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)、優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)咨詢獎(jiǎng)等26項(xiàng)；獲中國(guó)中煤集團(tuán)公司科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。參編《煤礦安全通用規(guī)范》研編、《煤炭礦井防治水設(shè)計(jì)規(guī)范》，主編《煤矸石覆巖隔離注漿充填技術(shù)規(guī)范》。主要從事固廢處置、覆巖隔離注漿研究、煤礦設(shè)計(jì)，在國(guó)內(nèi)首次創(chuàng)新提出百萬(wàn)噸級(jí)煤矸石新型覆巖隔離注漿充填五位一體安全綠色開采技術(shù)，將離層注漿應(yīng)用于大規(guī)模矸石處理和防沖、減震、保水、止沉，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)矸石處理領(lǐng)域重大突破。

研究方向

固廢處置、覆巖隔離注漿、礦井瓦斯治理、煤礦設(shè)計(jì)

主要成果

“百萬(wàn)噸煤矸石新型覆巖隔離注漿充填技術(shù)”已在國(guó)內(nèi)落地推廣應(yīng)用4個(gè)示范項(xiàng)目，累計(jì)處理矸石量超800萬(wàn)噸，節(jié)約矸石處理和水處理費(fèi)用超4.5億元，同時(shí)保水、止沉、防沖、減震效果得到初步驗(yàn)證。該技術(shù)受到中央辦公廳、國(guó)家環(huán)保部、國(guó)家能源局等關(guān)注并到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，先后4次登上中央電視臺(tái)，多次被地方衛(wèi)視報(bào)道。

入選工信部、國(guó)資委、中國(guó)科協(xié)、新華網(wǎng)等9項(xiàng)案例成果：

2024年 入選國(guó)資委《中國(guó)國(guó)有企業(yè)踐行“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略案例集》；

2024年 入選中國(guó)能源研究會(huì)《能源企業(yè)科技創(chuàng)新管理成果2024》；

2024年 入選中國(guó)科協(xié)《新質(zhì)生產(chǎn)力科技創(chuàng)新產(chǎn)品科普展》；

2024年 入選中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì)《煤炭綠色低碳先進(jìn)技術(shù)及典型案例（2024版）》；

2024年 入選新華網(wǎng)《2024“雙碳”科技創(chuàng)新杰出案例》；

2025年 入選《中國(guó)中煤科技成果推廣目錄（2024年版）》；

2025年 入選第三屆《能源電力行業(yè)高價(jià)值專利及技術(shù) 成果轉(zhuǎn)化典型案例（2024 年）》；

2025年 入選工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部《國(guó)家工業(yè)資源綜合利用先進(jìn)適用工藝技術(shù)設(shè)備目錄（2025年版）；

2025年煤炭學(xué)會(huì)《2025年度全國(guó)煤礦充填開采先進(jìn)技術(shù)與實(shí)踐案例》。

該技術(shù)根本解決煤矸石排放困局對(duì)現(xiàn)代化礦井產(chǎn)能釋放的剛性制約，充分徹底釋放千萬(wàn)噸級(jí)礦井先進(jìn)產(chǎn)能；開創(chuàng)了百萬(wàn)噸煤矸石處置新途徑，助力煤炭行業(yè)安全綠色開采；踐行回答了習(xí)總書記“兩山戰(zhàn)略”、黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展指示精神。

策劃丨常明然

責(zé)編丨常明然

編輯丨李莎

審核丨常明然

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國(guó)科技核心期刊11種、中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡(jiǎn)介

為深入貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想，踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，搭建綠色礦山建設(shè)領(lǐng)域高端學(xué)術(shù)交流平臺(tái)，2023年5月，經(jīng)國(guó)家新聞出版署批準(zhǔn)，由中國(guó)煤炭科工集團(tuán)主管、煤炭科學(xué)研究總院有限公司主辦的中文科技期刊——《綠色礦山》（Journal of Green Mine）應(yīng)運(yùn)而生?！毒G色礦山》為季刊，國(guó)內(nèi)統(tǒng)一連續(xù)出版物號(hào)為：CN10-1912/TD，ISSN號(hào)：2097-3357，由《綠色礦山》編輯部負(fù)責(zé)策劃、出版、發(fā)行。

刊登范圍

綠色勘查、綠色開采、礦山地下空間利用、綠色選冶、礦山環(huán)境保護(hù)、低碳技術(shù)及節(jié)能減排、數(shù)字礦業(yè)、綠色低碳經(jīng)濟(jì)政策與評(píng)價(jià)等。

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投稿網(wǎng)址

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