□王长伟　徐军
　　兖矿能源鄂尔多斯公司石拉乌素煤矿聚力安全、绿色、智能、高效“四型矿井”目标，实施煤矸石覆岩离层注浆充填项目，产生了良好的环保、安全和经济效益，推动了矿井安全高质量发展。
　　为从根本上消除生产洗选过程中产生的矸石处置带来的环境污染、生态破坏风险，石拉乌素煤矿与中国矿业大学许家林教授带领的岩层移动与绿色开采课题组合作，探索实施了煤矸石覆岩离层注浆充填项目，建成了石拉乌素煤矿煤矸石覆岩离层注浆充填系统。该系统将矿井回采、掘进期间产生的矸石研磨制成充填材料，与矿井水按照比例混合后形成矸石浆液，经地面注浆钻孔把浆液充填至采动离层空间内。通过高压浆液的注入，在离层空间内产生“压下托上”作用，将关键层下方碎胀岩体压实形成支撑体，破坏覆岩积能结构，在降低覆岩沉降破断速率的同时，实现了矸石和矿井水无害化处理。
　　石拉乌素煤矿注浆充填系统由给料、皮带输送、破碎、球磨制浆和搅拌泵送五大子系统构成。给料系统将选煤厂洗选筛分出来的矸石进行临时储装，随后通过由给煤机、皮带机和转载点组成的输送系统将矸石转运至破碎系统；块径在200—300mm的洗选矸石，通过安装在破碎楼的破碎机细碎至粒度小于8mm的矸石碎块；随后，这些碎块通过皮带机、刮板机被输送到矸石球磨制浆系统中，经过球磨后矸石粒径一般小于0 . 2mm，在球磨机中将矸石粉末与矿井水按1：1. 2—1：1. 3的比例进行研磨、混合，制成矸石浆液；随后，通过搅拌泵送系统将矸石浆液通过两路直径180mm管路由一级站输送至二级站，在二级站中进行重新搅拌和加压后，通过提前敷设的注浆管路注入注浆孔内。该项目自2022年4月初开工建设，2022年11月份建成投用，设计注浆能力270立方米/小时，矸石处理能力150万吨/年。
　　该项目的实施妥善解决了矿井矸石处理问题，实现矸石零外排、地面不建矸石山，保护了属地生态环境。离层注浆充填层位在白垩系含水层下方，其中白垩系段采用固井封堵，避免对含水层污染。同时，通过注浆阻止了关键层大面积断裂，保护白垩系及上方含水层，起到保水开采的目的。在1208工作面实施注浆后，注入浆液对白垩系下安定组细微导水裂隙起到封堵作用，该工作面涌水量由2 0 1立方米/小时降至1 0 7立方米/小时，降幅46 . 7%。
　　通过项目实施，能够及时充填关键层下方离层空间，有效支撑关键层，减小关键层形变，对矿震事件的减频降能有研究意义。
　　项目的实施有效降低了矸石外排及水处理费用，相较之前采用外运方式进行矸石处理，每年可减少矸石外排费用9472 . 5万元，离层注浆充填每年可处置矿井水180万—195万吨，可减少矿井水处理费用超2665 . 8万元。
　　自石拉乌素煤矿煤矸石覆岩离层注浆充填项目建成以来，系统高效稳定运行，截至目前，矿井主要注浆区域集中在正在开采的1 2盘区中部。已累计施工注浆孔1 7个，消耗矸石2 4 5万吨，注入浆液450万立方米；历史单日最高矸石消耗量4902吨，矸石处理能力平均保持在4000吨/天以上，2023年、2024年实现了矸石零外排。