我国是煤炭生产和消费大国,2024年全国原煤产量达48.3亿吨,伴随而来的煤矸石年排放量惊人。据统计,历史遗留的煤矸石堆场存量已累计超过70亿吨。这些被称为"黑色巨人"的矸石山,不仅大量占用宝贵的土地资源,更成为生态环境的"隐形杀手"——矸石自燃释放出大量有毒有害气体,造成严重的大气污染;淋溶水携带重金属和酸性物质渗入地下,污染水体与土壤;暴雨冲刷下,边坡坍塌、滑坡等地质灾害时有发生,直接威胁周边居民的生命财产安全。煤矸石堆场治理,已成为生态文明建设绕不开的紧迫课题。

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煤矸石自燃是一个极其复杂的物理化学过程。矸石中富含的硫铁矿在采掘过程中晶核破裂,形成大量活性面,极易与空气中的氧气发生氧化反应并释放热量。同时,矸石堆场因堆积间隙天然形成的空气通道会产生"烟囱效应",加速氧气向内部输送,使氧化放热不断加剧。当热量积累达到燃点,自燃便悄然发生,继而引燃周边矸石,形成大面积火区。更棘手的是,煤矸石堆场往往地形复杂、坡面陡峭、火区深度不一——有的浅表燃烧,有的深部阴燃,有的甚至风化成粉末状燃烧。传统的"一招鲜"式治理手段很难从根本上解决问题,这也是"屡灭屡燃"成为行业普遍痛点的根本原因。

长期以来,行业内主要采用覆盖法、挖除火源法、注(洒)水法、沟槽灌浆法和注(喷)浆法等单一技术进行治理。覆盖法用黄土隔绝空气,但裂缝出现后隔氧效果即失效,还需频繁洒水保湿,边坡难以压实,受降雨影响易水土流失。挖除火源法直接挖除燃烧矸石,看似彻底,却只适用于深度和面积小的浅层火区,对大面积深部火区无能为力。注(洒)水法利用水的气化吸热降温,见效快、成本低,但水会加速煤矸石风化,增加吸氧量,灭火过程中还存在水煤气爆炸安全风险,灭火后若不立即采取其他措施,往往短期内复燃甚至更为剧烈。沟槽灌浆法与注浆法虽能深入火区,但浆液渗透性有限,流向不可控,易跑浆溃浆,且对深部风化粉末状燃烧的矸石几乎无法渗透,对过程控制要求极高。正是这些单一技术的固有短板,使得煤矸石山治理陷入"治标不治本"的困境。

江苏吉安科技开发了矸石山火灾多元立体精准治理技术,针对矸石山处于 "悬空" 状态的火区能够实现横向、立体扩散,达到 "定点注浆、精准降温、持久控温" 的治理效果,以最小的注浆工程量实现安全高效灭火,有效防止复燃。该技术体系采用普瑞特 I 型、复合胶体 I 型等高保水材料实现持久降温;以普瑞特 Ⅳ 型等材料实现锁水密实帷幕隔离;以专用阻封材料实现柔性防水防风化密实喷涂隔离,形成多层次立体防护。配合测温圈定深部火区范围,专用防灭火胶体通过钻孔注入火区,彻底熄灭深部火源,杜绝复燃。