浅谈矿井矸石综合利用

浅谈矿井矸石综合利用
矸石是矿井在建井及生产过程中的副产品，其按时间时间顺序主要分为矿井建井期间的凿井矸石、掘进矸石;矿井生产期间的掘进矸石及选煤厂洗选矸石。

按危险性分为第Ⅰ类工业固体废物及第Ⅱ类工业固体废物。

矿井产生的凿井矸石可以用于工业场地的平整，进场公路、铁路的路基;矿井生产期间的矸石可以做为矸石电厂燃料、矸石砖厂的材料;在山区可以用于填沟造地、造林;可以用于回填塌陷区造地、造林;可以回填井下采空区、废弃巷道，提高煤炭开采率。

标签：矸石;凿井矸石;掘进矸石;洗选矸石。

矸石是矿井在建井及生产过程中的副产品，如果任其在地面自然堆存，不加以综合利用，将对环境造成许多不利影响。

首先矸石产生的粉尘落在建筑物和植被、树木上，使其失去原来色调，影响自然景观，粉尘还降低空气的清洁度和地面的光照度，使空气混浊不清，严重影响人们的生活和植物的生长。

其次矸石自燃产生SO2、CO、SO2 、H2S、N0x 和C6H6等有害气体随风飘散，严重影响矿区与周边城市的空气质量，严重威胁人民群众的正常生活;有害气体随雨水沉降在土地和水体中，会破坏土地，导致农田减产，植物枯萎，会污染水源，威胁当地居民的生存环境。

再次大量煤矸石的堆放，既侵占耕地、阻塞排洪道，又有可能发生坍塌、滑坡、泥石流等地质灾害，对人民群众生命财产造成重大威胁。

因此，矸石必须予以综合利用，以减少对环境的污染。

1 工业场地平整、进场公路、铁路路基材料
矿井建设初期，主要进行的工作为井筒的开凿及工业场地“四通一平”工作，而此时因开凿井筒产生的凿井矸石及掘进矸石，可作为工业场地平整，进场公路、铁路路基的材料。

一方面解决了矸石的排弃问题，另一方面解决了场地平整，路基填筑的材料问题，节省了材料费用，也有利于环境保护。

工业场地平整时，矸石一般用于表层以下回填，回填时应采用碾压法或强夯法施工。

采用分层碾压时，厚度一般不宜超过500mm，其最大粒径不得超过每层厚度的3/4;采用强夯法施工时，填筑厚度和最大粒径应根据强夯夯击能量大小和施工条件通过实验确定，为了保证填料的均匀性，粒径一般不大于1m，大块填料不应集中，且不宜填在分段接头处或回填与山坡连接处。

另外，掘进矸石作为回填材料时，一般为岩巷产生的掘进矸石，如果为煤巷产生的掘进矸石，必须进行浸出实验，实验后为第Ⅰ类工业固体废物且无自燃倾向时方可用于填筑。

矸石做为进场公路、铁路路基材料时应满足《公路路基设计规范》及《铁路路基设计规范》中相应规定的要求。

2 矸石电厂燃料、矸石砖厂材料
矿井生产期间的矸石，在满足矸石电厂的热值要求或矸石砖厂的材料要求
时，矿方可以与周边矸石电厂及矸石砖厂签订销售协议，将矸石作为周边矸石电厂的燃料或矸石砖厂的材料。

如矿井周边无矸石电厂或矸石砖厂，在经过调查论证后，可以配套建设矿井矸石电厂或砖厂。

不仅保护了环境，减少矸石处理的费用，还将矸石变废为宝，变成了电能及建筑材料，提升了经济效益。

3 填沟、回填塌陷区后土地复垦
矿井采煤是破坏土地最为严重的行业，其主要表现形式为采煤的副产品矸石的堆存占用大量土地资源，采煤形成的塌陷区破坏地表形态，导致土壤养分和有机物流失，肥力大幅下降，使得环境逐步恶化。

土地复垦是通过整治改造使土地失去的生产能力得到重新再利用，是国土整治和环境保护工作的重要组成部分，也是解决采掘、建材等工矿企业与农、林、牧、渔业争地的矛盾，防止环境污染、恢复生态平衡的有效途径。

矿井在生产初期尚未产生塌陷区，且周边无矸石电厂、砖厂等综合利用项目时，矿井生产矸石可以充填自然冲沟。

矿井在生产中期，因井下采煤而造成地表下沉产生塌陷区后，可以利用生产矸石回填塌陷区。

矸石填沟、回填塌陷区前，必须对矸石进行浸出实验，实验后如为第Ⅰ类工业固体废物时，可不设防渗系统，如为第Ⅱ类工业固体废物时，则必须设防渗系统。

有自燃倾向的矸石还应做好防灭火措施。

待矸石填沟、回填塌陷区完毕后，需根据场地周边土地利用情况进行土地复垦工程。

土地复垦质量应满足《土地复垦质量控制标准》等规范、规定的要求。

無论矸石填沟还是回填塌陷区，都应提前做好相应的规划。

如填沟前，可以将自然冲沟地表腐殖土进行挖掘，择地堆存，这样不仅增加了自然冲沟的容量，还可以在填沟完毕后，用作土地复垦工程。

在地下煤矿开采的同时，对即将产生的塌陷区进行预测，以便对地面即将塌陷的土壤资源进行抢救式开挖，当塌陷区形成后，利用矸石回填塌陷区，上层覆盖抢救开挖的土壤资源，实施土地复垦工程，从而做到在利用中保护、在保护中开发，实现土地利用价值最大化。

4 井下采空区、废弃巷道充填
采空区是一种地下空间，是因地下煤炭的开采导致岩层发生碎裂，位移，垮落和覆岩层的弯曲或下沉现象。

随着我国资源矿产的发展，煤炭的大规模开发，留下了大量的地下空间。

这种地下空间对地表自然生态景观、各类地表设施造成了安全隐患。

利用矸石充填井下采空区及废弃巷道，可以填补地下空间，有了充填体的支撑，地层稳定性上升，有效预防地表塌陷区的形成。

矸石井下充填还可以提高的采矿效率。

根据生产经验，矸石与煤炭的置换比例约为1：1，而采用井下矸石充填，可以在工业场地煤柱、条带开采留设煤柱、大巷保护煤柱及“三下”压煤等掘进中充填巷道，先掘进出煤，然后进行矸石充填，很好的解决矿井“三下”压煤和其它煤柱的回采，一方面矸石得到充分利用，另一方面提高了煤炭的开采率，提升矿井经济效益。

5 结语
十九大报告中指出：“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计。

必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策，像对待生命一样对待生态环境”。

矿井矸石的综合利用，是建设生态矿山，减少环境污染，保护生态环境的一个重要措施。

矸石综合利用时应结合矿井生产的不同阶段及周边的外部条件，合理的进行规划，采用一种或几种措施，综合实施，以减少矸石对土地资源占用和环境的污染，实现循环经济发展，推进生态文明建设。

参考文献：
[1] 煤矸石综合利用管理办法，2015.3.1。

[2] TD/T 1036—2013，土地复垦质量控制标准。

[3] GB5085.3—2017，危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别。

[4] GB50215—2015，煤炭工业矿井设计规范。

李大海（1980.9～），男，河北省宽城县人，高级工程师，毕业于武汉理工大学，在中煤邯郸设计工程有限责任公司矿山工程院从事总图运输设计工作。