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景。即利用巖移過程中覆巖內(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支撐覆巖，減緩覆巖移動向地表的傳播，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)并建立百萬噸級煤矸石處理系統(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. 中國礦業(yè)大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院; 3. 中國礦業(yè)大學(xué) 煤炭精細(xì)勘探與智能開發(fā)全國重點(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噸級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，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，并評估了項(xiàng)目實(shí)施的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益。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，降低了對土地資源的占用和對環(huán)境的污染；同時，建成的百萬噸級煤矸石處理系統(tǒng)，最大日處理能力達(dá)4000t，隨著外來矸石調(diào)配補(bǔ)套系統(tǒng)的建成，年處理量穩(wěn)定至150萬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 覆巖移動動態(tài)過程及層狀裂隙示意

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；獲省部級科技進(jìn)步獎、優(yōu)秀工程設(shè)計咨詢獎等26項(xiàng)；獲中國中煤集團(tuán)公司科技進(jìn)步獎一等獎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，在國內(nèi)首次創(chuàng)新提出百萬噸級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

主要成果

“百萬噸煤矸石新型覆巖隔離注漿充填技術(shù)”已在國內(nèi)落地推廣應(yīng)用4個示范項(xiàng)目，累計處理矸石量超800萬噸，節(jié)約矸石處理和水處理費(fèi)用超4.5億元，同時保水、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、國家環(huán)保部、國家能源局等關(guān)注并到現(xiàn)場調(diào)研，先后4次登上中央電視臺，多次被地方衛(wèi)視報道。

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

2024年 入選國資委《中國國有企業(yè)踐行“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略案例集》；

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

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

2024年 入選中國煤炭加工利用協(xié)會《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、國家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部《國家工業(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《2025年度全國煤礦充填開采先進(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現(xiàn)代化礦井產(chǎn)能釋放的剛性制約，充分徹底釋放千萬噸級礦井先進(jìn)產(chǎn)能；開創(chuàng)了百萬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、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊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，2023年5月，經(jīng)國家新聞出版署批準(zhǔn)，由中國煤炭科工集團(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，國內(nèi)統(tǒng)一連續(xù)出版物號為：CN10-1912/TD，ISSN號：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)政策與評價等。

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