矸石不出井：分选、充填与沿空留巷的工序闭环
中国能源产业发展网 发布时间：
2026-10-30 16:50
【中国能源产业发展网】原创 【作者】高志龙
井口的矸石山在很多矿区是一座沉默的地标。煤提上来了，矸石留在山上，风一吹就是一层灰。这几年，越来越多的矿井在想办法让矸石根本不出井——在井下分选，就地充填，把废料变成支撑地层的材料。
矸石处置是煤炭开采绕不开的成本项。传统路径是提升到地面堆存，占用土地、产生扬尘与淋溶水，还要长期监测自燃风险。随着绿色矿山建设推进与资源税、环保约束趋紧，把矸石留在井下，从环保动作变成了经济动作。
河北邢台的老母坡煤业把这件事做成了系统。据河北省国资委网站转载的企业实践介绍，冀中能源邢矿集团老母坡煤业推行“采选充留”一体化：分选归集的矸石经仓下转载皮带送入下层运矸通道，直达工作面实施架后原位充填；针对不同煤层差异化设计转运路径——原生矸石统一输送至井下矸石仓按标准流程转运充填，另一煤层则借助顺槽皮带可伸缩卸载臂直接卸至运矸皮带就近回填，省去中转环节。项目年可资源化利用矸石30万吨，实现所有矸石不升井、不外排。
这套工艺的价值不止于环保。矸石充入采空区后承担起支撑上覆岩层的作用，地表沉降得到控制，原本废弃的矸石成为稳固地层的支撑体，形成“采煤—分选—回填”的循环链条。该矿同时推广无煤柱沿空留巷技术，针对厚硬灰岩顶板创新应用预裂切顶卸压工艺，破解动压扰动下的巷道维护难题，累计留巷总长超过两万米，多回收煤炭资源数十万吨。
沿空留巷与充填是一组搭档。传统长壁开采要留设护巷煤柱，煤柱压在地下采不出来；沿空留巷在采空区边缘用充填体或支护体保留一条巷道，供下一个工作面复用，既省掘进又回收煤柱。难点在于留巷要承受二次采动影响，巷旁支护体的强度、宽度与让压性能必须算准。
山西潞安化工的几座矿井提供了另一种解法。据公开报道，古城煤矿采用柔模混凝土沿空留巷无煤柱开采，投产五年留巷两万七千余米，多回收资源近千万吨；2026年把钢纤维混凝土与柔模一体化支护用到新工作面，巷旁充填体宽度由1.5米收窄到1.2米，顶板下沉量下降约三成。高河能源则同时是煤矸石返井与充填开采的省级双试点，建成百万吨级绿色膏体充填示范基地：矸石、粉煤灰等固废在地面加工成膏状浆体，经管道输送回填井下采空区，形成“矸石零排放、地表零沉降、水体零破坏”的开采方式。
膏体充填的技术核心在配比与输送。矸石破碎后与粉煤灰、胶凝材料、水按比例搅拌，形成不离析、不泌水的膏体，靠泵压沿管道送到采空区，凝固后形成支撑体。管道的阻力、膏体的屈服应力、充填体的早期强度，任何一项设计不当都会导致堵管或支撑失效。这条路线投资大、系统复杂，但对地表保护要求高的矿区几乎是唯一选择。
分选环节是整条链条的入口。井下分选要把煤与矸石分开，块煤不破碎、矸石不进仓。近年来的技术演进方向是智能识别：潞安化工司马煤业的选煤厂上了智能选矸机，用X射线识别加智能喷吹精准分选，矸石排出率提高、精煤回收率提升、吨煤电耗下降。中国工程院院士王国法在公开文章中提到的井下分选、全采全充、连采连充、靶向注充，以及双能X射线煤矸成像高精度识别分离，指向的正是同一件事——把分选搬到井下，把充填嵌进工序。
政策给了一个关键支点。据企业披露，2026年山西省出台相关政策，明确井下分选矸石不计入原煤产量，老母坡煤业因此每年可释放30万吨产能。这一条改变了企业的算账方式：过去井下分选意味着产量统计上的损失，现在分选出的矸石不再计入产量，充填就成了纯粹的成本节约与资源回收，而不必在“产量指标”和“绿色开采”之间做取舍。
经济性可以从三个口子看。省下的是矸石提升、运输、堆存与治理费用，以及资源税减免；多收的是留巷复用与煤柱回收带来的煤炭产量；多花的是分选系统、充填系统与充填材料的投入，以及充填与采煤工序在时间上的耦合成本。老母坡煤业披露的数据是：项目投运后年综合创效三千六百余万元，年减免资源税四百余万元，矸石处置成本每吨下降27元。这类数字单个矿井不具备普遍性，但结构清晰。
技术边界同样清楚。充填开采受限于采高与倾角，急倾斜、特厚煤层的充填难度大；膏体充填的初期投资与运行电耗高，煤价低位时容易被动；井下分选设备体积大，巷道断面与运输能力是硬约束；充填体与采煤循环的节拍必须匹配，任何一环迟滞都会拖累工作面推进速度。
充填材料的来源并不只有矸石。粉煤灰、炉渣、脱硫石膏、尾砂等工业固废经过配比都能进入膏体或似膏体系统，这让充填从煤矿的内部循环扩展为区域固废的消纳通道。配比设计的关键是流动度、凝结时间与后期强度的平衡：太稀会泌水离析，太干则堵管；凝结太快影响输送，太慢则支撑不及时。每个矿的配方都要靠试验确定。
工序组织上的难点在“连采连充”。传统长壁开采是采完一个循环再支护，充填开采则要求采煤与充填交替推进，充填体的养护时间直接限制工作面推进速度。为压缩等待时间，部分矿井采用连采连充工艺，用连续采煤机掘进巷道式工作面、边采边充，把充填体的强度要求与巷道服务年限对应起来，牺牲一部分产量换取地表保护。
不同省份的政策口径影响推广速度。有的地区明确井下分选矸石不计入原煤产量、充填开采可享受资源税优惠，企业的积极性明显更高；有的地区尚未细化统计规则，矿井担心影响产量考核，宁愿继续把矸石提到地面。政策口径的统一，往往比技术突破更能决定一项工艺的普及率。
把视角拉到矿区尺度，矸石治理正在变成资源循环的一部分。潞安化工王庄煤矿在矸石山堆场布局分布式光伏，板上发电、板下固土、边坡植绿；常村煤矿推进复垦治理，累计复垦面积超千亩；矿井水、瓦斯、乏风余热被逐项纳入利用。固废不再是末端问题，而是矿区物质流的一环。
矸石不出井，说到底是在改开采的工序设计。把分选、充填、留巷三件事排进同一张作业循环表，矿井的废弃物排放与地表损害才会同步下降。这项技术在中国的推广速度，取决于政策口径能否继续清晰，也取决于每一座矿井愿不愿意为长周期的地表账买单。
（来源：河北省人民政府国有资产监督管理委员会网站、冀中能源集团、潞安化工集团、中国能源网、中国煤炭工业协会公开信息） 【研究支持机构：《中国工业报社》能源与双碳研究中心 |中国能源产业发展网】
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高志龙
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