作者：胡振琪1, 3 ， 赵艳玲2, 3 ， 毛 缜1单位：1. 中国矿业大学 环境与测绘学院; 2. 中国矿业大学 (北京) 地球科学与测绘工程学院; 3. 矿山生态安全教育部工程研究中心

研究背景

煤炭作为基础能源在我国一次能源消费中的占比长期大于 50%，为我国的经济建设、社会发展贡献了重要力量。2022 年，我国煤炭产量达到45.6 亿 t， 煤炭消费量占一次性能源消费总量的56.2%。随着碳达峰、碳中和战略实施以及国家能源产业结构的调整，煤炭消费量在一次能源消费总量的占比将会有所下降，但煤炭作为我国能源安全的压舱石地位短期不会发生改变。

累计存量已超过70 亿 t，形成万座以上矸石山，压占大量土地。不合理的煤矸石堆积不仅压占土地，还易引发大气、水、土壤污染， 甚至泥石流、滑坡等地质灾害。根据国家发展改革委等10部委联合发布的《煤矸石综合利用管理办法 (2014 修订版)》，禁止新建煤矿及选煤厂建设永久性煤矸石堆场，加上建设用地指标紧张等政策约束，新排煤矸石亟需大规模利用途径解决其出路问题。目前许多矿山正在进行矸石地面充填造地等规模化利用实践，但存在许多环境方面的质疑和限制，导致难以推进。因此，煤矸石规模化的生态利用就成为亟待解决的难题。究竟能否在规模化利用时实现生态化和环境安全呢?笔者正是针对当前煤矿企业发展中亟待破解的煤矸石规模化生态利用难题，提出一些见解，以期促进矿山绿色发展。

摘要

煤炭是我国主要能源，是能源安全的压舱石。煤矸石作为采煤和洗煤加工过程中的必然产物，每年产出量达7 亿t以上，亟需规模化、生态化利用技术，以破解煤矸石作为企业发展绊脚石的难题。在分析煤矸石大规模利用中的生态损伤机理的基础上，提出煤矸石规模化生态利用原理，从技术视角探讨了环境安全的规模化生态利用具体解决途径，提出了酸性煤矸石山原位污染控制与生态修复和煤矸石地面充填造地两大规模化生态利用方式关键技术。结果表明:1.煤矸石规模化生态利用的关键是环境污染的防控，通过对矸石的可利用性和经济性评价，结合风险管控手段，可实现煤矸石规模化生态利用。2.对已堆积的矸石山采用原位污染控制基础上的植被恢复以实现生态化利用，提出了污染源头诊断−防灭火与污染阻隔−植被恢复一体化的生态利用技术。基于矸石氧化产酸产热导致污染的机理分析，采用热红外与测绘技术相耦合进行煤矸石山深部燃点(氧化点)定位;研发了杀菌剂与还原菌耦合的氧化抑制剂并结合惰性材料覆盖碾压进行抑氧隔氧污染阻隔;对自燃区采用喷浆控火与注浆灭火结合的安全灭火技术;氧化抑制剂结合惰性材料覆盖碾压的长效防火技术;提出以乡土草灌为主的防燃型植被恢复技术，可实现酸性煤矸石山的 原位污染控制与生态修复。3 通过地面充填生态化利用可行性分析、充填生态化利用技术和维护 管理长期监测，可实现煤矸石地面充填造地的生态化利用。其关键是矸石材料筛选的污染风险分析、地面充填场地选择的可行性分析以及充填全过程的环保措施，包括充填前的场地底部防渗阻 隔、渗滤液导排等安全环保措施，充填中的分层充填技术、防火控酸的污染防控和土壤剖面重构 技术，充填后的侵蚀控制、植被恢复等技术。煤矸石规模化生态利用不仅解决了矿区固废堆存带来的生态环境问题，还通过对新、旧矸石的科学合理利用，打造矿区生态修复的新模式。

部分图片

作者简介

胡振琪，男，1963年5月3日生，安徽五河人，中国矿业大学教育部长江学者特聘教授、能源资源战略发展研究院院长，长期从事矿山生态修复领域的研究与实践。获国家科技进步二等奖3项，省部级奖一等奖9项、授权国家专利50余件，第一或通讯作者发表SCI、EI论文175篇、专著9部。获何梁何利基金科学与技术进步奖、全国创新争先奖、中国青年科技奖、美国采矿与复垦学会Barnhisel奖和“生态修复先锋奖”等，入选新世纪百千万人才工程国家级人选、全球前2%顶尖科学家榜单。现为中国煤炭学会土地复垦与生态修复专业委员会主任委员，中国土地学会常务理事兼国土整治与生态修复分会副主任委员，国际土地复垦家联合会协调委员会委员（中国代表），International Journal of Mining, Reclamation and Environment执行主编。

研究方向

土地复垦与生态修复、矿山地质环境治理

主要成果

30多年来一直致力于煤矿区土地复垦与生态修复的理论与技术研究，先后主持3项国家863计划、4项科技支撑/重点研发、2项公益性行业科研专项、7项国家自然科学基金等百余项科研项目，发明了“星-空-地-井”四位一体矿区生态环境监测技术，揭示了煤炭开采对地表生态损伤机理与规律；创立了以“土层生态位”和“土壤关键层”为核心的土壤重构理论框架与技术体系；首创了采煤塌陷区边采边复和黄河泥沙充填的耕地复垦技术；攻克了自燃煤矸石山阻燃型生态修复技术，推动了矿山生态修复理论与技术的革新，使塌陷积水区变“产粮田”，矸石山污染源变“生态园”，对保护耕地红线、维护生态安全、建设绿色矿山做出了突出贡献。

来源：胡振琪，赵艳玲，毛缜. 煤矸石规模化生态利用原理与关键技术[J]. 煤炭学报，2024，49(2):978−987.

本文链接：http://www.jyyst.com/doc_27939123.html