煤矸石井下充填（煤矸石膏体充填料浆）技术_节能环保

煤矸石是煤炭生产过程中产生的固体废弃物，堆存在地面形成矸石山。据不完全统计，目前我国矸石累计堆放量超过60亿吨，形成矸石山1500~1700座，占地20余万亩，且以每年约3亿吨的排放速度逐年增加。近3年来，在煤矸石综合利用水平不断提升和国家严格控制煤炭产能的情况下，新增煤矸石产生量仍达到6.5亿吨左右。大量的煤矸石对环境造成很大的危害，大致包括土地占用、地表下沉、水土流失、地质沙漠化和生态破坏等问题。

近年来，煤矸石的综合利用取得了较大进步，截至2020年底，煤矸石资源综合利用率已达到72.2%，与2015年相比增加了8个百分点，其中煤矸石及低热值煤发电装机规模达到4300万kW，利用煤矸石、煤泥量达到1.5亿吨/年。“十四五”以来，在“双碳”目标的大背景下，国家大力推动重点行业工业固废源头减量和规模化高效综合利用，2022年1月工信部等八部门印发的《关于加快推动工业资源综合利用的实施方案》提出推广“煤矸石原位井下充填”等先进工艺，强化生产过程资源的高效利用、梯级利用和循环利用，降低固废产生强度。

煤矸石井下充填处理技术具有处理效率高、处理位置集中、“矸石不出井”等优点，是我国煤矸石处理的发展方向。

煤炭是工业生产的重要能源，随着工业化的不断深入，煤炭的年产量逐年扩大，矸石作为煤炭的伴生物，其出井量也在快速递增。但矸石是含炭量低、灰分高的固态废弃物，煤炭出厂前需将矸石分选出来，而目前我国矸石综合利用率较低(仅30%左右)。传统的处理方式是直接将矸石堆放于地表，形成矸石山。矸石山会对矿区生态环境带来很大的威胁与破坏，包括侵占土地，污染空气、水质和土壤，成为制约煤矿绿色发展的瓶颈，严重影响煤矿的可持续发展。同时，由于地下煤炭资源大面积大规模开采形成采空区，导致地应力场重新分布，伴随着矿井动力现象的产生，继而引发矿井矿震、冲击地压、瓦斯突出等动力灾害，严重威胁矿井生产安全。

对煤矿井下原煤实行井下分选-矸石就地充填，可显著减少矸石的出井量，降低煤炭的洗选负荷。其不但对保护环境和自然资源有着极其重要的意义，也符合绿色开采与发展循环经济的要求，同时还减少了矸石无效提升运输而产生的运输费用，避免矸石提升到地面堆积带来的环境问题，还可以提高原煤中精煤的产率，最终增加煤矿精煤产量，提高煤矿收益。此外，将井下分选后的矸石充填至采空区域，有助于解放“三下”压煤资源，提高煤炭资源的利用效率。

目前煤矿的煤矸石井下充填是将破碎后的矸石和普通硅酸盐水泥、粉煤灰、水按照一定比例由地面大型充填站搅拌成膏状浆体，再利用长距离输送管路高压泵送至井下充填工作面，将矸石、水泥、粉煤灰等充填材料在地面拌制完成后再用管路输送至井下充填，同时在矸石充填材料的制备过程中需外购水泥和粉煤灰等非矸石材料，增加了矸石充填材料的制备成本，且未能有效地利用矸石。此外充填体在固化过程中存在泌水现象，所泌出的水渗入地下水区域对地下水资源造成一定的污染。

本煤矸石高浓度膏体充填料浆不泌水的且适用于矸石井下就地充填，解决矸石充填材料成本高、矸石利用率低以及充填体在固化过程中由于泌水而对地下水资源造成污染的技术问题，采用不同毫米级和微米级级配的煤矸石颗粒作为充填骨料，无需使用水泥和粉煤灰，因此成本低；由于采用专用活性剂激发微米级矸石颗粒的表面，使其具有自胶结性，易固化；由于采用专用的固水剂，使其不泌水；该充填材料在使用过程中便于通过管道将其输送到充填工作面，且表现出良好的充填固化性能，同时不会由于泌水而污染地下水，具有较好的环境效益。

煤矸石高浓度膏体充填料浆，属于煤矸石井下充填技术领域，解决矸石充填材料成本高、矸石利用率低的技术问题。

煤矸石高浓度膏体充填料浆配方成分组成：充填骨料（包括粗骨料与细骨料）、悬浮剂、分散剂、活性剂、固水剂、水。采用不同级配的煤矸石作为充填骨料，并且未使用水泥和粉煤灰，因此成本低；且易固化，不泌水，因此不污染地下水；同时料浆流动性好，便于管道输送到充填工作面，从而可顺利完成料浆的管道输送和井下充填。

特性优点：
1、采用本技术制备的煤矸石高浓度膏体充填料浆悬浮性与流动性好，浆体可在60min内保持良好的流动性；
2、采用本技术制备的煤矸石高浓度膏体充填料浆固化时间短于2小时，且具有很好的固水性，充填体不泌水，不污染地下水，有利于保护充填区域的地下水资源；
3、采用本技术制备的煤矸石高浓度膏体充填料浆能够充分利用煤矸石资源，不需外购粉煤灰和水泥，具有较强的环保效益和经济效益。

技术服务：煤矸石井下充填（煤矸石高浓度膏体充填料浆）技术资料费280元，包括技术配方、工艺流程等，提供技术支持。

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