【谷騰環保網訊】一般情況下(xia)，矸石處理(li)系統設(she)備(bei)都布(bu)置在地(di)面(mian)。而山西天(tian)地(di)王坡煤業有限公(gong)(gong)司(si)（以(yi)下(xia)簡(jian)(jian)稱王坡煤礦）近日卻在組(zu)織矸石破碎(sui)機(ji)(ji)、給料機(ji)(ji)、攪拌機(ji)(ji)等(deng)設(she)備(bei)下(xia)井(jing)(jing)。等(deng)到設(she)備(bei)到位、施(shi)工完成后(hou)，該礦將實現矸石不升(sheng)井(jing)(jing)。這是中(zhong)國煤炭科工集團有限公(gong)(gong)司(si)（以(yi)下(xia)簡(jian)(jian)稱中(zhong)國煤科）在煤基固廢綜(zong)合(he)處置方面(mian)的一次探索。

近年(nian)來，中國煤(mei)(mei)科強(qiang)化(hua)科技(ji)創新(xin)，利用技(ji)術(shu)優(you)勢，因地制宜，為煤(mei)(mei)基固廢找個(ge)好去處(chu)(chu)，推動煤(mei)(mei)基固廢規(gui)模化(hua)、智能(neng)化(hua)、資源化(hua)處(chu)(chu)理。

矸石不外排，助力綠色開采

王坡煤礦(kuang)是高(gao)瓦斯(si)礦(kuang)井，回采前(qian)需掘進瓦斯(si)抽(chou)采巷，產生大量(liang)矸石(shi)(shi)。有(you)關(guan)政策要求，禁止新建或擴(kuo)建永久性煤矸石(shi)(shi)堆放場。王坡煤礦(kuang)所處(chu)(chu)的(de)黃河流域中上游(you)地區生態環境脆弱，矸石(shi)(shi)用于生產建材(cai)、填路等方(fang)面需求較少，矸石(shi)(shi)利用率僅(jin) 20%左右。矸石(shi)(shi)無(wu)害化處(chu)(chu)理已成為制(zhi)約該(gai)礦(kuang)高(gao)質(zhi)量(liang)發展的(de)因素之一(yi)。

傳統矸石(shi)(shi)規模(mo)化充填(tian)處置(zhi)通常要(yao)在地面建設(she)規模(mo)較大的矸石(shi)(shi)處置(zhi)系(xi)統，包括(kuo)破(po)碎站、制(zhi)漿(jiang)站、充填(tian)站等，需(xu)要(yao)一(yi)定規模(mo)的地面場地。地面矸石(shi)(shi)破(po)碎站建設(she)還需(xu)較長(chang)的審(shen)批(pi)周期(qi)，導(dao)致項目(mu)建設(she)周期(qi)較長(chang)。另外，將大量矸石(shi)(shi)輸送至(zhi)地面，再轉運至(zhi)充填(tian)站，也需(xu)占用(yong)礦井生產資源，顯(xian)著增加(jia)矸石(shi)(shi)處置(zhi)費用(yong)。

針(zhen)對這些問題，中國煤科所屬科工(gong)生態開展了(le)矸(gan)(gan)石充填處置技術研究，在王坡煤礦井(jing)下建(jian)設掘—充一(yi)體(ti)化(hua)(hua)系(xi)統(tong)，將巖巷盾構掘進矸(gan)(gan)石直接同步充填至鄰(lin)位采(cai)空區或(huo)廢棄巷道，構建(jian)了(le)一(yi)整套“碎—拌(ban)—輸—充”集成(cheng)化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)系(xi)統(tong)，實現在井(jing)下連(lian)續穩(wen)定處置矸(gan)(gan)石。

據介紹，王(wang)坡煤礦井(jing)下(xia)矸石處置(zhi)項目矸石年處理能(neng)力達(da)30萬噸(dun)，矸石不升井(jing)，可(ke)顯(xian)著節約矸石升井(jing)和外排處置(zhi)費用；矸石充填至采空(kong)區，降低了充填區域新掘(jue)進巷(xiang)道(dao)的支護難度；直(zhi)接利用礦井(jing)水、盾構掘(jue)進廢水作為生產用水，節約了水資源，經濟、生態效(xiao)益明顯(xian)。

中國煤(mei)(mei)科所屬北京華宇(yu)則以(yi)環(huan)境低損(sun)傷開(kai)采(cai)(cai)理念(nian)為出發點，圍繞矸石、粉煤(mei)(mei)灰(hui)等煤(mei)(mei)基固廢處(chu)置難題，采(cai)(cai)用高位離層注漿(jiang)充(chong)填技(ji)術、鄰(lin)位注漿(jiang)充(chong)填技(ji)術、低位（原(yuan)位）注漿(jiang)充(chong)填技(ji)術以(yi)及老空區充(chong)填技(ji)術，形成了集固廢處(chu)理、地表(biao)減沉、保水儲水、礦壓弱化于一(yi)體的綠色(se)開(kai)采(cai)(cai)四位一(yi)體注漿(jiang)充(chong)填技(ji)術體系(xi)。

在淮河(he)能源集團唐家(jia)會煤礦矸(gan)石(shi)(shi)處(chu)理(li)項目中，北(bei)京(jing)華宇提出以井下采(cai)空區注漿充填方式(shi)處(chu)理(li)矸(gan)石(shi)(shi)，每年可在地下無害化(hua)注漿充填處(chu)理(li)矸(gan)石(shi)(shi)100萬噸，實現矸(gan)石(shi)(shi)不外排，助力綠(lv)色(se)開采(cai)。

智能化處理，運營簡單高效

煤礦智能化建設(she)是一項系統工程，也(ye)體現在(zai)煤基固廢處理上。

今年3月，由中國煤科(ke)所屬(shu)武漢設計院聯合總(zong)承包的全國最(zui)大智能(neng)(neng)化矸(gan)石(shi)(shi)充(chong)填系統(tong)在陜(shan)煤集團小保當礦業公司正式投(tou)運。該(gai)充(chong)填系統(tong)年可處(chu)理矸(gan)石(shi)(shi)量達(da)200萬噸，創下了單(dan)體項目(mu)(mu)建設規模最(zui)大、單(dan)體項目(mu)(mu)矸(gan)石(shi)(shi)處(chu)置能(neng)(neng)力最(zui)大、高濃度矸(gan)石(shi)(shi)漿體單(dan)泵水平(ping)管(guan)道(dao)輸送距離最(zui)遠等多項第一。

據了解，小保當(dang)礦業公司(si)矸石充(chong)填系統建(jian)成了智能(neng)(neng)(neng)控(kong)制(zhi)(zhi)系統，可(ke)(ke)以實(shi)(shi)現矸石充(chong)填系統成套設(she)備一體化控(kong)制(zhi)(zhi)，包括矸石破(po)碎系統、矸石給料(liao)系統、制(zhi)(zhi)漿及泵送系統等；各項關鍵數據可(ke)(ke)實(shi)(shi)時在(zai)線(xian)監測(ce)，定時自動對(dui)成套設(she)備進行健(jian)康評估，智能(neng)(neng)(neng)識(shi)別設(she)備早期(qi)故障和異常狀態，實(shi)(shi)現了充(chong)填系統的高效運(yun)行、智能(neng)(neng)(neng)運(yun)維、智慧管(guan)理。

11月3日，由(you)科工(gong)生態自主(zhu)研(yan)發的國內首套移動式(shi)智能制(zhi)充一(yi)體(ti)化系統(tong)(tong)(tong)在濟寧下線。該系統(tong)(tong)(tong)突(tu)破了傳統(tong)(tong)(tong)注(zhu)漿(jiang)系統(tong)(tong)(tong)建設慢、效率低、場地要求高的限制(zhi)，可用于礦山資源(yuan)采(cai)(cai)(cai)前地面(mian)預注(zhu)漿(jiang)，采(cai)(cai)(cai)中防治水(shui)、防滅火、覆巖(yan)離層注(zhu)漿(jiang)、搶險(xian)救援，采(cai)(cai)(cai)后(hou)采(cai)(cai)(cai)空區(qu)治理等(deng)領(ling)域(yu)。

作(zuo)為一(yi)座(zuo)可(ke)移(yi)動(dong)(dong)注(zhu)漿站，移(yi)動(dong)(dong)式智能(neng)制充一(yi)體化系(xi)統可(ke)實(shi)現一(yi)鍵啟車(che)、一(yi)鍵沖(chong)洗(xi)、一(yi)鍵停車(che)、遠程(cheng)遙控(kong)控(kong)制以及無人值守，一(yi)臺(tai)設備即可(ke)完成(cheng)注(zhu)漿作(zuo)業全部(bu)工作(zuo)流程(cheng)，具有自(zi)動(dong)(dong)化程(cheng)度(du)高、漿液指(zhi)標穩定、注(zhu)漿控(kong)制精(jing)準、操(cao)作(zuo)簡單、移(yi)動(dong)(dong)靈活、安全系(xi)數高等(deng)特點，可(ke)提高工作(zuo)效率(lv)，減少運(yun)維成(cheng)本。

中(zhong)國煤科所屬開采(cai)研(yan)究院則基于國家能源集團(tuan)郭家灣(wan)煤礦矸石(shi)井下(xia)排放需求，“三下(xia)”壓(ya)(ya)煤問(wen)題突出以及(ji)煤層埋深(shen)淺、特(te)厚的(de)特(te)點，研(yan)制(zhi)(zhi)出智能連(lian)采(cai)連(lian)充(chong)(chong)(chong)關鍵裝備，攻克低(di)(di)壓(ya)(ya)縮(suo)率(lv)(lv)(lv)矸石(shi)膏體充(chong)(chong)(chong)填材料、高接(jie)頂率(lv)(lv)(lv)充(chong)(chong)(chong)填工(gong)(gong)藝，破(po)解矸石(shi)充(chong)(chong)(chong)填效率(lv)(lv)(lv)低(di)(di)、成(cheng)本高等(deng)難題。目前，該(gai)項目已完成(cheng)前期研(yan)究工(gong)(gong)作，擬(ni)建立(li)“連(lian)采(cai)—連(lian)運(yun)—連(lian)充(chong)(chong)(chong)”規(gui)模化高質量采(cai)充(chong)(chong)(chong)系統(tong)；應(ying)用(yong)連(lian)采(cai)連(lian)充(chong)(chong)(chong)井上(shang)井下(xia)智能協(xie)同控制(zhi)(zhi)系統(tong)，實(shi)現采(cai)、充(chong)(chong)(chong)工(gong)(gong)況變化的(de)智能感知與(yu)充(chong)(chong)(chong)填效果實(shi)時反(fan)饋。

探索更多可能，推動資源化處理

科技是中國煤科的鮮(xian)明特色。在煤基固廢處(chu)理上，中國煤科集(ji)合(he)科研力量(liang)，進一步(bu)強化科技創新，探索煤基固廢處(chu)理的更多可能。

2019年，中國煤(mei)科(ke)整合(he)(he)生態治(zhi)(zhi)理相關(guan)技術力(li)(li)量，成立科(ke)工生態，致力(li)(li)于解決(jue)采煤(mei)沉陷(xian)區綜(zong)合(he)(he)治(zhi)(zhi)理與開發、露天(tian)礦開采損(sun)害及生態修(xiu)復、煤(mei)基固廢綜(zong)合(he)(he)處置和利用等問題。

2022年8月，科工(gong)(gong)生(sheng)態在陜(shan)西(xi)省(sheng)榆林(lin)市榆神工(gong)(gong)業(ye)區創(chuang)新創(chuang)業(ye)產(chan)業(ye)園新建(jian)了充填(tian)與固廢(fei)綜合利用重(zhong)點(dian)實驗室(shi)。該實驗室(shi)由中國工(gong)(gong)程院院士(shi)王雙明領銜，致(zhi)力(li)于煤炭(tan)充填(tian)開(kai)(kai)采技術與裝備(bei)開(kai)(kai)發，大宗煤基工(gong)(gong)業(ye)固體廢(fei)棄物 (煤研(yan)石、粉煤灰、氣化渣等(deng)) 處(chu)置研(yan)究。

依托(tuo)充(chong)填與(yu)固(gu)(gu)廢(fei)綜(zong)合利用重點實驗室，科(ke)工(gong)生態構(gou)建了“采(cai)空區覆(fu)巖破壞機理(li)與(yu)地(di)表殘余沉(chen)降變形規律”“城市(shi)建筑固(gu)(gu)體(ti)(ti)廢(fei)棄物資(zi)源化利用裝(zhuang)備”等(deng)多(duo)項(xiang)關(guan)鍵基礎理(li)論與(yu)技術(shu)裝(zhuang)備體(ti)(ti)系，并(bing)將研究成(cheng)果(guo)應用于張官莊(zhuang)等(deng)原村址場地(di)采(cai)空區治(zhi)理(li)項(xiang)目(mu)，累計釋放(fang)土地(di)資(zi)源約7000畝(mu)，產生經(jing)濟效益數百(bai)億元。

為實現煤(mei)基固(gu)廢(fei)規模(mo)化(hua)(hua)處置和分質分級、資(zi)源(yuan)化(hua)(hua)利(li)(li)用，科(ke)工(gong)生態研發形成了(le)煤(mei)基固(gu)廢(fei)協(xie)同處置與資(zi)源(yuan)化(hua)(hua)利(li)(li)用技術，包括改性(xing)固(gu)廢(fei)膠凝材料、高效燃燒(shao)碳利(li)(li)用技術等。

據介紹，改性固廢(fei)(fei)凝(ning)膠材料(liao)(liao)可替(ti)代(dai)水泥(ni)，制備全煤(mei)(mei)(mei)基(ji)固廢(fei)(fei)協同(tong)新(xin)型膏體(ti)材料(liao)(liao)，解決了目前煤(mei)(mei)(mei)基(ji)固廢(fei)(fei)處置能力小的問(wen)題。高(gao)效燃燒(shao)碳利(li)用(yong)技(ji)術則可根(gen)據不同(tong)煤(mei)(mei)(mei)基(ji)固廢(fei)(fei)材料(liao)(liao)的化學組(zu)分、物理特性，對高(gao)含碳材料(liao)(liao)進(jin)行懸(xuan)浮脫碳，并通過(guo)超細(xi)粉(fen)磨、定向(xiang)分選、化學分離(li)等技(ji)術措施(shi)，生產(chan)(chan)偏高(gao)嶺土、化工填料(liao)(liao)、白炭黑、水玻璃、凈水劑、氧化鋁等高(gao)附(fu)加值產(chan)(chan)品，提升煤(mei)(mei)(mei)基(ji)固廢(fei)(fei)資源化和高(gao)值化利(li)用(yong)水平。

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