破固废之困 煤矸石筑成“绿色基石”

阳光和煦,神东补连塔煤矿二号辅运平硐对面的山顶上,樟子松、紫穗槐苍翠茂盛,枝干挺拔有力,每一棵都像是守护大地的勇士;紫花苜蓿草漫山遍野,大果沙棘茁壮成长、硕果累累——复垦后的土地一派青葱景象,蔚然大观。
谁会想到,这里曾是一座矸石山。
在冲刺高质量发展的征程中,神东以习近平生态文明思想为指引,积极贯彻黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略,将煤矸石土地复垦综合利用作为培育“降碳、减污、扩绿、增长”新质生产力的创新实践,科学施策、久久为功。曾经的矸石山变身农耕绿地,为建设美丽矿区迈出坚实步伐。
源头治理
拥有14矿15井的神东,年生产原煤约1.6亿吨,产矸率约10%,产生的煤基固废99%为煤矸石。每年超千万吨的煤矸石如果持续堆存、得不到妥善处理或合理利用,不仅会占用大量土地资源,还将对周边生态环境造成威胁。
因此,在煤矸石处理和综合利用的问题上,神东面临巨大压力:一方面,对煤矸石的综合利用缺少规划经验,大量煤矸石堆积遗留很难在短期内有效处置;另一方面,针对煤矸石妥善处置的相关法规、标准还有待健全,相关固废利用企业及产业链尚不成熟。
将煤矸石变废为宝,成为神东高质量发展道路上的必答题。为此,神东积极开展煤矸石规模化源头减量和处置利用工作,不断探索煤矸石综合利用途径,让废弃资源变身矿区建设的“绿色基石”。
各生产矿井积极探索路径,通过优化工作面设计、采煤和掘进过程控制,努力从源头减少排矸量。上湾煤矿精准探测煤厚,摸清煤层赋存情况,根据分析结果最大限度多割煤、少割矸,减少煤矸石产出;对于回采结束后遗留下的回撤通道、硐室等巷道,全部用于矸石排放,做到矸石不升井。石圪台煤矿、榆家梁煤矿充分利用边角煤区域掘进排矸巷,将煤矸石用于垫路及回填老旧废弃巷道,实现矸石再利用。
2021年3月,国家发展改革委等10部门联合印发《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》,提出在煤炭行业推广“煤矸石井下充填+地面回填”,促进矸石减量的政策。神东顺应政策导向,积极响应,在保德煤矿实施了覆岩离层注浆充填技术,将煤矸石磨成超细粉末,和水泥、粉煤灰混合成膏体,通过高压泵送到采空区,变成坚固的充填墙。据悉,此项技术的充填能力每年达150万吨,有效减少了地表塌陷的风险。
目前,神东正在实践4类9项煤矸石井下充填技术,其中,乌兰木伦煤矿等3个矿井已建成280万吨每年井下充填项目;大柳塔煤矿等6个矿井680万吨每年采空区注浆充填项目正在稳步推进。
从废巷排放、回填垫路再到变身膏体充填固墙,煤矸石逐渐脱离“生态包袱”的阴影,在循环再利用项目中发挥起大作用。
复垦生金
翻开神东补连塔煤矿的资料图,矿井周边沟壑纵横的荒凉景象映入眼帘。该煤矿地处黄土高原丘陵沟壑区,气候干旱,土壤沙质,涵养水源能力差,生态环境脆弱。
针对这一实际,神东在补连塔煤矿土地复垦示范区积极开展《基于无害化的矸石土地整治与复垦技术研究与工程示范》研究项目,通过实施膨润土改性延展型防渗技术、浆体仿生土矸石生态回填技术、表土改良与复垦技术、土壤地下水环境风险监测与评价技术等一系列煤矸石土地整治回填技术,将20多万吨煤矸石回填,形成复垦土地。煤矸石分层回填让沟壑变为平地,有效减少了雨水径流量,既保护了荒沟水土流失,也防止了荒山滑坡。
如今,这片煤矸石复垦土地上栽植了樟子松、油松等常绿树种,经过多年精心保护,这里树木青翠、绿草茵茵,俨然一幅生机勃勃的景象。
距离补连塔复垦区10公里开外的地方,另一个煤矸石复垦的奇迹同样引人注目。
在石圪台煤矿附近的山中藏着一片绿地。这片长出新绿的土壤下面,只要挖出大约100厘米厚的土,就能看到矸石与土的夹心层——这抹新绿,正是煤矸石成功回填再造的生动例证。
通过采用自然衔接、由低到高分层填充分层碾压、水保绿化、种植防护林带等整治措施,神东形成了10年以上可持续消纳的煤矸石处置体系,仅补连塔煤矿一处便可实现煤矸石资源化利用1100万吨、新增耕地350亩。
“工程艰辛,但我们不觉得苦,将煤矸石变废为宝是件值得骄傲的事。”生态环境管理中心的杨少博说。
自开发建设以来,煤炭生产产生的煤矸石在神东得到重生,形成可利用土地2725亩、可利用水地1220亩,为治理荒沟、减少山体自然灾害、扩大植被覆盖率、增加耕地面积作出积极贡献,创造出令人瞩目的生态效益和经济效益。
“这是一个美丽的地方,生活在这里的人们肯定很幸福。站在山上,完全想不到地底下有源源不断的煤炭被生产出来;从高空看,也看不到煤的任何痕迹,这完全就是一幅人与自然和谐共生的美丽画卷。”2024年9月,“一带一路”国际媒体走进神东,斯里兰卡“一带一路”信息网创始主任亚西鲁·拉纳拉贾不由感叹。
挖出乌金,还以绿金。黑黑的煤矸石依靠科学技术变身黑土地,默默涵养着神东矿区秀美的草场和林木。
创新转化
走进哈拉沟山水林田湖草沙一体化生态示范基地,你可能想象不到,这里的小路和花坛都是用煤矸石制砖砌成的。煤矸石化身环保砖,展现着生态治理的“黑科技”。
被洗选后的煤矸石,通过破碎机、制砂机磨碎成矸石粉,再与土壤混合制成比黏土砖更硬的环保砖、路基材料,可以帮助矿区复垦造田、清洁绿化。
在神东,煤矸石除了用于填沟造地外,还被运用到制砖、制砂、制陶粒等方面,成为新的效益增长点。
目前,神东13个矿井附近,协议委托属地村委会已建成7座煤矸石砖厂,年生产煤矸石砖5.4亿块,年利用煤矸石约160万吨。煤矸石砖具有孔隙多、吸水率高等优点,重金属含量满足标准要求,是一种性能优良的生态保湿材料。这种砖的烧制过程也仅用矸石的粉面为热量源,不用添加煤,解决了环保之困,还带来了经济效益。大柳塔煤矿附近建成的150万吨煤矸石制砂项目,制成的砂可以用作替换混凝土中的砂砾石骨料。布尔台煤矿年400万立方米矸石制陶粒及余热发电项目正在探索推进中。
面向零碳发展的愿景,神东创新技术模式,为煤矸石高质效、规模化高值利用开辟了新途径,不仅重塑矿区土地空间格局,更为“双碳”目标下能源产业绿色转型提供了现实路径。其间,神东主导编制的《土地整治煤矸石回填技术规范》填补了我国煤矸石土地复垦相关技术空白,目前已成为正式实施的行业标准。
采煤沉陷区变身生态公园,万亩荒漠披上绿装。40年来,神东以实现煤炭清洁利用为己任,在煤矸石应用于复垦的深层土壤防渗层构建与深部土壤重构技术、沉陷区表层土壤重构技术、煤矸石复垦技术等方面先行先试,打造出606平方公里的绿色版图,为西北沟壑区煤矸石土地复垦利用提供经验借鉴,更用实际行动探索出一条“产煤不见煤、采煤不见矸、矸石不外排”的煤矸石治理之路。
把握发展契机,展现发展魄力,创新发展理念……沐浴着高质量发展的春风暖阳,神东这座清洁煤都正奋力“生长”。
布尔台煤矿煤矸石综合利用项目实验室 杨少博 摄
煤矸石制成的陶粒 刘岚 摄
治理后的补连塔矸石复垦示范区 杨少博 摄