站在榆林沙漠边缘，探讨煤矸石综合利用的两条技术路线：
覆岩隔离注浆 vs 原矸+高水材料漫灌
上周我又去了一趟神木。车子沿着S204省道往北开，过了孙家岔，那种熟悉的景象又扑面而来。这里是毛乌素沙漠的边缘，黄土和流沙交织，但对于我们搞矿的人来说，这里是黑金流淌的地方。在惠宝煤业的项目现场，风沙打在脸上生疼。一位老矿长指着远处若隐若现的矸石山，眉头紧锁。我知道他在愁什么。
现在的环保形势，大家心里都跟明镜似的。以前矸石往沟里一填，黄土一盖，那是过去式了。现在，固废法这把剑悬在头上，每一吨矸石的去向都得有台账，都得经得起生态环境部门的倒查。
"张老师，"他问我，"我们也想搞充填，但这成本账怎么算都心疼。有没有一种法子，既能应付了检查，又能不把利润全搭进去，要是能顺便把那压着的几百万吨煤抠出来，那就更好了。"
这不仅仅是榆林煤矿一家的问题，这是整个陕北侏罗纪煤田，乃至全国大中型矿井面临的共同焦虑。作为一名常年穿梭在实验室和矿井之间的老师，我不想给各位讲枯燥的理论公式。今天，我想结合我们在神木、榆阳等地的实际案例，以及我们最新的技术规范，实实在在聊聊两条路："覆岩隔离注浆"和"原矸+高水材料漫灌"。这两条路，到底哪条适合你？
直观了解煤矸石堆存带来的环境影响，这不仅是榆林的问题，更是全国煤矿面临的共同挑战
这些数字背后，是无数矿山企业的环保压力和经济负担
利用地层自己的"伤口"来藏污纳垢，同时治愈地表
很多矿长听到"注浆"两个字，第一反应是："这不就是治水吗？"其实，在固废处理领域，"覆岩隔离注浆充填（Overburden Isolation Grouting）"已经是完全不同的逻辑。我们在编制《煤矸石覆岩隔离注浆充填技术规范》时，核心思想就一个：利用地层自己的"伤口"来藏污纳垢，同时治愈地表。
大家想象一下，煤层采出后，上面的岩层（覆岩）不会立刻全部塌下来，它们是一层一层垮落的。在坚硬的"关键层"下方，会形成一个暂时的空腔，我们学名叫"离层空间"。这就像夹心饼干中间空了一块。
我们要做的，就是把煤矸石磨成极细的浆液，用高压泵打进这个夹缝里。浆液在里面脱水、压实，形成一个高压的"千斤顶"，托住了上面的岩层。
不需要把矸石拉到几十公里外填埋，直接在井口附近建站，打回地下去。年处理能力可达200万吨以上。
托住了岩层，地表就不会出现大坑。对于榆林地区脆弱的沙地生态，或者村庄、工业广场上方开采，这一点太重要了。
配合"减沉开采"，把原本压在房子底下的煤采出来。置换出来的煤炭资源价值，往往能覆盖掉注浆成本，甚至还有得赚。
在神木某煤业的方案设计中，我们遇到了很多典型问题。这个矿位于神木西北，地处风沙草滩区，环保红线极严。
我们首先做的是"挑食"。不是所有的石头都能注。根据我们的技术规范，煤矸石必须经过两级破碎、球磨，变成浆体（Slurry）。这里有个硬指标：
为什么这么苛刻？因为我们要保证浆液在几千米的管道里像水一样流淌，不能堵管。太稀了，注进去全是水，支撑力不够；太稠了，泵送阻力大，爆管风险高。
保留矸石块状结构，用高水材料粘合成整体，适合精细化开采
如果你的矿井情况比较特殊，比如井下空间有限，不仅要处理矸石还需要极高的顶板支撑强度，或者矸石太硬磨成粉成本太高，那么"原矸+高水材料漫灌"可能是个更好的选择。
覆岩注浆是把矸石磨成泥。而这个技术，是保留矸石的块状结构。我们将破碎到300mm以下的原生矸石直接输送到井下采空区，堆成一个疏松的石堆（骨架）。
然后，我们把一种特制的"高水材料"（High-water material）像浇水一样灌进石头缝里。这种高水材料非常神奇，它含有高达80%-90%的水，但凝固后强度很高。它就像胶水一样，把松散的矸石粘成一个整体。
不需要在地面建复杂的搅拌楼，也不需要昂贵的柱塞泵，矸石直接用皮带输送，高水材料用管路输送，井下混合。
不再大量消耗水泥，而是利用高水材料"固水"的特性，水也是充填体的一部分，水不要钱！
地表沉降控制率能达到75%-82%，特别适合"三下"压煤（建筑物下、铁路下、水体下）的开采。
这种技术特别适合"三下"压煤（建筑物下、铁路下、水体下）的开采。比如在内蒙古某个矿，他们面临的是城市建筑物下开采，地表沉降必须控制在220mm以内。用这个技术，矸石不出井，直接在井下消化，地表几乎纹丝不动。
我们在方案里特别强调了"级配"。不是随便什么石头都能堆。我们通过实验发现，筛分去除掉 <10mm的细粉，保留大块，骨架的承载能力最好。然后让A、B两种料浆在管路末端混合，流进空隙，20分钟内就能初凝，2小时就能承载。
根据矿井实际情况，选择最适合的技术路线
推荐：覆岩隔离注浆
如果你要处理的矸石量巨大（年产百万吨级），而且追求的是区域性的地表减沉，或者单纯为了合规排放。规模效应明显，磨得越细，注得越多。虽然前期买球磨机、建泵站要花钱，但分摊到每吨矸石上的运行成本极低。
推荐：原矸+高水材料漫灌
如果你的压煤很值钱（精煤），上面有重要建筑不能拆迁，或者矸石量没那么大（年产20万吨左右），但你想要最高的煤炭回收率。这是一个"精细活"，能保证充填率达到98%以上，地表沉降控制率能达到75%-82%。
警示：管路管理是核心
无论选哪个，管路管理都是核心。浆体在管子里流，必须保持一定的速度，慢了就沉淀堵管，快了磨损管壁。必须上智能化监测系统，压力、流量、密度，全是实时数据传到调度室大屏上。
从分类收集到资源化利用，全流程智能化管理
根据矸石成分和性质进行分类收集，建立完善的台账管理系统，为后续资源化利用做准备。
通过两级破碎、球磨等工艺，将矸石加工成符合要求的粒度。采用智能化控制系统，确保粒度分布符合技术规范。
根据选定的技术路线，进行覆岩注浆或井下充填，实现矸石资源化利用。全程智能监控，确保充填效果。
全程监测环保指标，确保处理过程符合环保要求，实现绿色处理。建立长期监测机制，防止二次污染。
实际案例展示煤矸石综合利用的显著成效
作为学者，我有责任提醒大家关注那些设备参数之外的风险
在陕北，水比油贵。覆岩注浆需要大量的水来制浆。我们强烈建议使用矿井疏干水（Mine drainage water）。在陕西榆林某煤矿的方案里，我们设计了闭路循环，水源必须经过预处理。如果直接用含沙量大的浑水，你的柱塞泵密封件几天就得换一套。
而"原矸+高水材料"技术，虽然材料本身固水，但也涉及到井下防渗的问题。必须按照GB18599标准，防止淋溶水污染地下水系。这是环保督查的红线，碰不得。
地层不是死的。随着工作面的推进，关键层的破断位置会变。我们在规范里特别提到，要进行"示踪试验"。别以为浆注进去就完事了，它跑哪去了？有没有串到隔壁的采空区？有没有沿着裂隙导通到含水层？每隔一段时间，要做一次地球物理探测或钻孔取芯验证。这笔钱不能省。
最后，我想跳出技术，谈谈钱。国家现在推行EOD（生态环境导向的开发）模式。简单的说，就是把"花钱治环境"和"赚钱搞产业"捆绑起来。
采用了这些充填技术，你的矿山就从"破坏者"变成了"修复者"。地表不沉了，你可以搞光伏，可以搞现代农业。这部分收益，银行是认可的，政策性贷款是支持的。甚至，未沉降的地表和被封存的矸石，未来都有可能开发成碳汇项目。
结语：对于煤矿从业同仁们，煤矸石的处理，不再是一项被迫完成的任务，而是一次技术升级的契机。无论是选择将它磨碎注入地层深处，还是用高科技材料将它铸造成井下的支撑骨架，本质上都是在向地球"还债"，同时也是在为企业"延寿"。
如果你们矿区在矸石粒径级配上拿捏不准，或者在离层空间的探测上遇到了难题，欢迎随时联系我们中国矿业大学的团队。我们不仅写论文，我们更愿意把论文写在千米井下的岩层里。
咱们煤矿人，不玩虚的，只干实事。
（注：本文涉及的技术参数参考了T/CCTxxx-2025团标征求意见稿及相关工程实际方案，具体实施需根据各矿井地质报告进行专项设计。）