摘要：

煤矸石浆体充填是一种低干扰条件下矸石无害化规模处置的重要技术手段，是实现煤炭绿色开采的重要途径之一，符合国家绿色发展理念。但针对浆体充填材料制备缓存、浆体长距离输送及采空区充填处置等方面的研究仍不完善，部分问题的研究尚属空白，严重制约浆体充填技术在煤矸石固废处置领域的发展。通过近年来研究，煤矸石浆体充填在基础理论及关键技术均取得了大量的成果。文章系统性地梳理了多种煤矸石充填固废处置技术及其发展历程，总结了其适用性及优缺点，阐述了浆体充填诞生的技术背景及科学内涵。从大规模推广应用角度出发，总结了浆体材料精准制备与流变特性、矸石浆体长距离管输特征、采空区空隙空间动态演化及浆体介入规律三项关键科学问题，重点开展了精准制浆技术、管道输送技术、浆体充填空间动态演化规律、浆体多位充填技术等方面的研究，进而指导浆体充填工程实践。在以上研究基础上，对“双碳”背景下煤矸石浆体充填技术的发展趋势进行了展望，认为以下3个方向是今后研究的重点：①矿化CO₂制备负碳浆体技术；②基于MICP技术的浆体重构岩层技术；③浆体置换难采煤体流态化开采技术。

关键词：煤矸石；固废充填；浆体充填；采空区充填；充填开采

结论与展望

浆体充填技术利用垮落带破碎岩体之间的间隙，在规模化处置固废、精准化减压减损、流态化适应充填、经济型绿色高效方面具有显著的优势。在双碳目标背景下，浆体充填技术也将进一步适应新常态、新需求，在减碳负碳、生态修复、流态化开采等方面发挥更加积极的作用。

（1）矿化CO₂制备负碳浆体技术

能源行业的减碳、降碳是我国“双碳”工作的重点方向。通过研究CO₂矿化关键技术，开发出煤矸石捕集矿化CO₂制备浆体的工业化工艺路线和相关材料、装备，形成大宗煤矸石矿化CO₂制备负碳充填体综合解决方案，实现煤矸石与CO₂高效协同处理。在平衡技术经济性条件下，浆体负碳充填体流动性、级配特性等指标均符合现行国家及行业标准，实现节能、利废、负碳相统一。

（2）基于MICP技术的浆体重构岩层技术

在浆体充填内搭载细菌微生物，利用微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）技术，当浆体流入到采动空间后，利用细菌新陈代谢分解后产生的碳酸根离子与浆体充填体或采空区破碎岩体的游离无机盐、金属阳离子结合，形成凝胶新盐，使破碎岩体重新胶结，从而达到浆体重构岩层的目的。

（3）浆体置换难采煤体流态化开采技术

传统流态化开采采用高压水力进行冲割煤层，具有耗能高、破碎煤体效果不佳等缺点。利用矸石浆体取代普通矿井水，利用加砂水喷射原理，将难采煤层高效切割。并在高压射流器附近设置煤、岩分离装置，从而实现薄煤层、极薄煤层、深部煤层、大倾角煤层的安全开采和高效充填。

发表期刊：煤炭科学技术，2023，51(02)

朱磊；古文哲；宋天奇；潘浩；刘治成；张鹏；何志伟.