关键核心技术是国之重器、企业命脉，企业要实现绿色可持续高质量发展，提高核心技术创新能力是关键。经过两年的科研攻关，由中国煤炭地质总局勘查研究总院牵头完成的“矿井水深井回灌技术研究及工程应用”和“采动覆岩离层区注浆控制地面沉陷及防灾、处废一体化关键技术与应用”，于近日通过中国煤炭工业协会科技成果鉴定，分别达到国际领先和国际先进水平，为煤矿绿色安全发展注入了强劲科技动能。
“变废为宝”，矿井水变身“绿色之水”
煤炭是我国重要的基础能源，在开采过程中会产生大量的矿井水，由于矿井水的赋存条件特殊，容易受到煤粉、岩粉和有害物质等的污染，是一种典型的矿井废水。
我国吨煤开采约产生2吨矿井水，若不加以重视，大量矿井水将造成地表水资源的污染和土壤环境恶化等严重问题。
在煤矿水资源极为匮乏的条件下，矿井水直接排放也是水资源的极大浪费。因此，矿井水的处理与回收利用对于改善当地生态环境、解决矿井用水具有重要意义，有助于达到社会、环境和经济效益的统一。
“现阶段矿井水的绿色无害化处理，成为制约煤矿安全环保低碳发展的技术瓶颈之一。”勘研总院地质封存技术研究所主任工程师赵岳告诉记者，“我们创新提出了系统的深井回灌技术方法、理论体系和标准规范，解决了水害防控与矿井绿色开采、矿区生态环保、矿山可持续发展之间相互矛盾与冲突的难题。”
矿井水深井回灌现场
“使用矿井水深井回灌技术不仅可以避免和减少对矿区生态环境的破坏，有效实现矿井水‘零排放’，而且经济回报也非常可观。”鄂尔多斯某煤矿负责人给记者算了一笔账，利用这项技术，矿井吨水处理成本可控制在10元以下，年回灌总量超过130万立方米，相比原有矿井水处理方式节省了近2000万元。
“矿井水深井回灌技术是‘煤-水双资源开发利用’的良好示范，充分体现了矿井水‘控制、处理、利用、回灌、生态环境保护’五位一体治理理念。”在中国煤炭工业协会组织的专家评审会上，鉴定专家委员会主任、中国工程院院士武强颇为赞赏地说。
“压下托上”，为采煤沉陷打“预防针”
随着煤矿开采强度的不断增大，因采煤形成的沉陷土地已成为发展“难点”、民生“痛点”。如何有效减少采煤沉陷的发生，并对已形成的采煤沉陷区进行高效治理，是摆在煤炭行业科技工作者面前的难题。
勘研总院研发的采动覆岩离层区注浆控制地面沉陷及防灾、处废一体化关键技术，“不但让建筑物下、水体下和铁路下‘三下’压煤的‘老大难’不再难，而且可有效缓解煤矿生产接续压力，破解制约企业发展的瓶颈，保障安全生产持续稳定。”勘研总院采空塌陷地质灾害防治研究所主任工程师赵明说。
该技术之所以优于其他传统地表减沉技术，并能更加有效地保护生态环境，关键是第一时间通过地面钻孔给采动覆岩离层区打“预防针”——通过高压注浆充填产生“压下托上”的作用，提前预防煤炭开采后地层的下沉运动，改善矿区生态环境，利于生态文明建设。
注浆站施工现场
“硬核科技”不仅使矿山“含绿量”大幅提升，也让煤矿企业尝到了甜头。通过应用采动覆岩离层区注浆技术，山西潞安化工集团某煤矿采区回采率从50%提高到90%以上，释放“三下”煤炭资源95万吨，有效延长了矿山服务年限，同时处理粉煤灰固废60万吨，消耗矿井水超过100万吨；鄂尔多斯某煤矿利用该技术，释放了“三下”煤炭资源146万吨。
我国“三下”煤炭资源量巨大，仅山西省就超过300亿吨。据不完全统计，全国“三下”煤炭资源仅开采出10多亿吨，大量“三下”煤炭资源没有被采出。由此可见，采动覆岩离层区注浆技术在“三下”煤炭资源开采领域的经济效益不可估量。
“点石成金”，煤矸石的“华丽蜕变”
我国是一个煤炭消费大国，而煤矿最大产出的固体废物就是煤矸石，其中的有害成分可以进入大气、土壤和地下水，不但制约煤矿的可持续发展，而且对生态环境造成严重危害，威胁人体健康。因此，如何减少污染，利用好煤矸石，对可持续发展战略具有重要意义。
自动化注浆控制系统
勘研总院从2019年开始在鄂尔多斯某煤矿实施固废处理及地面减沉一体化项目，在释放“三下”煤炭资源的同时，建成了以煤矸石等大块度、大粒径固废为原材料的离层注浆生产系统，使昔日的废弃物华丽蜕变为新型环保注浆材料，并形成示范性工程，推广应用前景广阔。
“以前露天堆存煤矸石，不仅成本高，还污染环境。”鄂尔多斯某煤矿负责人说，“如今，我们通过项目的实施，实现了固废资源再利用，有效消除了煤矸石堆放造成的环境污染和安全隐患，找到了可持续发展的道路。”截至2022年上半年，该煤矿共处置煤矸石近100万吨，累计节省处置费用近1200万元，减少煤矸石占地150余亩，取得了良好的经济效益、生态效益和社会综合效益。
在“双碳”目标的指引下，勘研总院经过一系列技术研发和大量的工程应用实践，形成的以“矿井水深井回灌技术”和“采动空间注浆技术”为核心的新型一体化绿色开采技术体系，已成为总局科研发展战略的成功典范。2022年，依靠两项技术，勘研总院在山西某煤矿一期良好成果的基础上，继续实施了二期注浆减沉项目；联合水文局成功承揽山西某煤矿覆岩离层注浆减沉项目；联合中煤地生态公司成功承揽鄂尔多斯某矿区矿井水深井回灌工程，促进科创势能转化为经济动能，助推企业实现高质量发展。
未来，中煤地质总局将继续践行“绿水青山就是金山银山”理念，坚持“地质立本、科技赋能”，自觉做绿水青山的守护者、金山银山的创造者、生态文明的建设者，为我国生态文明事业的发展贡献地质人的智慧和力量。
