中國煤科武漢設計院自主研發(fā)的矸石充填與灌漿防滅火一體化系統(tǒng)實現工程應用

近日，由中國煤科武漢設計院自主研發(fā)的“白堊系極軟地層煤礦采空區(qū)矸石漿體充填與灌漿防滅火一體化系統(tǒng)”在華潤電力(錫林郭勒)煤業(yè)有限公司西一礦正式投入運行。該系統(tǒng)創(chuàng)新性地將矸石井下充填與防滅火灌漿功能合二為一，年處理能力達50萬噸，實現了三軟地層礦井矸石充填技術的重要突破。

據了解，西一礦地處白堊系三軟地層區(qū)，具有頂板垮落快、矸石含泥量大等特殊地質條件。傳統(tǒng)的地面堆存方式不僅占用土地資源，還存在環(huán)境污染風險。而常規(guī)的采空區(qū)充填技術又面臨充填時域難確定、矸石成漿輸送困難等技術瓶頸。

“這套系統(tǒng)成功攻克了極軟地層矸石處置的三大技術難題。”中國煤科武漢設計院生態(tài)（深地）技術研究院副院長陳虎介紹。研發(fā)團隊通過建立工作面推進過程中冒落帶空隙空間的動態(tài)演化模型，創(chuàng)新性地提出了適用于白堊系地層充填時域與靶區(qū)的計算方法?；谶@一理論突破，團隊進一步研發(fā)了白堊系地層條件下充填層位、采充步距、充填壓力等工藝參數的量化設計工具，成功實現了白堊系地層矸石井下規(guī)?；幹玫母咝н\行。該團隊創(chuàng)新開發(fā)了集分選、破碎、制漿與泵送于一體的連續(xù)化工藝系統(tǒng)。在分選環(huán)節(jié)，采用改進的TDS智能分選系統(tǒng)將矸石泥化率控制在系統(tǒng)健康運行要求以下。在破碎環(huán)節(jié)，通過重構破碎篩分工藝鏈，制備出性能穩(wěn)定的矸石級配料。最后運用由中國煤科武漢設計院自主研發(fā)的高濃度粗顆粒漿體輸送技術，成功攻克矸石漿體管道輸送這一行業(yè)瓶頸。

值得關注的是，這套系統(tǒng)實現了資源循環(huán)利用與安全生產的雙重突破。一方面，將礦井矸石和電廠粉煤灰轉化為防滅火材料，實現了固廢材料的資源化利用。另一方面，通過建立矸石充填、防滅火灌漿協(xié)同管理模型，使系統(tǒng)利用效率提升40%以上。經測算，項目全面實施后，每年可減少矸石和粉煤灰處置費用超700萬元，節(jié)約建設用地5000㎡。

中國煤科武漢設計院總工程師辛德林稱，“該技術創(chuàng)造了‘以廢治災、變廢為寶’的綠色開采新模式，為煤炭行業(yè)“無廢”目標實現提供了可復制的技術方案?！蹦壳?，該技術已申請專利3項，發(fā)表學術論文3篇，將在全國類似條件的礦井推廣應用。

這一創(chuàng)新成果標志著我國在特殊地質條件下綠色開采技術取得重要進展，對推動煤炭行業(yè)高質量發(fā)展具有重要意義。下一步，研發(fā)團隊將繼續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)參數，為構建清潔低碳、安全高效的能源體系提供技術支撐。