中国矿区治理实现"变废为宝"突破 新型注浆技术破解采空区沉陷难题

问题:地上“堆得高”、地下“空得大”,矿区治理承受双重压力。煤炭等资源开发长期产生大量煤矸石、粉煤灰等固体废弃物,地表堆存既占用土地,也带来扬尘、渗滤等环境风险;同时,采掘导致采空区不断扩大,地层移动引发沉陷、离层水害、冲击地压等隐患,威胁井下安全和地面设施稳定。部分老矿区,“三下”压煤(建筑物、水体、铁路等下方)长期难以开采,资源被压覆、产能受限、风险上升,成为高质量发展的制约点。 原因:传统处置与治理相对割裂,难以同时兼顾安全、生态与成本。过去固废多以地面堆存或外运为主,费用高、周期长,也存在二次污染风险;采空区治理上,常规回填对复杂地层适应性不足,难以对关键层、离层带等重点部位实现精准支撑和动态评估。随着生态环境约束趋严、矿山安全标准提升以及固废法规执行力度加大,“固废处置—采空区治理—资源回收”一体化方案的需求更为迫切。 影响:从“减沉护建”到“处废增效”,综合治理效益逐步显现。近年来,中国煤炭地质总局围绕矿区治理需求,推动多元耦合智能注浆技术不同类型矿区应用:一上,将粉煤灰、煤矸石等固废制浆后高压注入采空区,形成稳定充填体,为地层提供支撑、降低地表沉陷;另一方面,结合光纤监测、水力压传感、超声成像等手段,对离层发育、注浆扩散和承载变化进行可视化评估,提高治理精度和安全边界控制能力。 山西潞安集团夏店煤矿项目中,针对关键设施上方沉陷风险突出、工作面开采受限的情况,技术团队以粉煤灰和矿井水制浆回填采空区,形成压实充填结构,增强关键层稳定性。实践显示,项目在消纳粉煤灰的同时,地表沉降控制效果明显,部分压覆资源得以释放,为老矿区实现“采而稳、稳而安”提供了可行路径。 在内蒙古鄂尔多斯草原矿区,门克庆煤矿面临地表沉陷与离层灾害风险叠加,同时地方对煤矸石、矿井水等提出更高环保要求。项目采用“粉煤灰先行、煤矸石接续”的分阶段制浆充填方式,打通固废利用与采空区治理共同推进的工艺链条,推动矸石规模化入井消纳,地表沉陷控制在规范范围内,为生态敏感区矿山治理提供了示范。同期在龙泉、曹家滩等矿区开展的矸石制浆与注浆试验,也为后续扩大应用积累了参数和工程经验。 在城市转型场景中,连云港新浦磷矿关停后,采空区影响道路与周边用地安全,制约后续开发。治理项目采用分区分级处置思路,对不同塌落状态实施差异化注浆与充填工序,并配套实时监测体系跟踪预警。通过就地利用存量粉煤灰等废弃物,减少外运处置成本,同时消除地质灾害隐患、盘活周边土地资源,为生态修复和公共空间建设创造条件。 对策:以“技术—监测—政策”协同发力,形成综合治理闭环。业内人士指出,采空区充填不是简单“灌浆”,关键在材料体系、工艺参数与地层结构的匹配,以及全过程监测评价体系支撑。一是材料端坚持固废资源化,围绕粉煤灰、煤矸石等开展分级破碎、配比优化与可泵性控制,提高充填体强度和长期稳定性;二是工程端实施分区治理与重点加固,针对冒落带、离层带、关键层等采取差异化注浆策略;三是管理端强化监测预警与质量评估,形成可追溯的数据链;四是政策端叠加用好“三下”开采鼓励、税收优惠等机制,引导企业把“安全账、生态账、经济账”算清楚,增强主动治理与规模化推广动力。 前景:迈向规模化、标准化与全生命周期治理。随着绿色矿山建设推进,矿区固废减量化、资源化与采空区风险治理将由单点工程转向系统治理。下一步,对应的技术有望在三上持续提升:其一,面向不同矿种、不同地层条件,形成更成熟的参数体系与工程标准,提高可复制性;其二,推动监测手段与数字化管理深度融合,实现注浆过程智能调控与风险动态预判;其三,与区域固废利用体系联动,构建“地上减堆存、地下强支撑、地表可再生”的治理格局,为安全生产、生态修复和资源高效利用提供更稳定支撑。

把地面的“负担”变成地下的“支撑”,关键在于用系统治理思路重塑矿区发展方式。实践表明,坚持安全底线、强化科学评估、完善标准体系,并推动技术进步与政策激励同向发力,矿山从“开采利用”走向“循环治理”的路径将更清晰,也将为资源型地区高质量发展拓展空间。