原位不出井注浆是目前针对千万吨级大矿矸石治理最经济、最不影响日常采煤节奏的科学环保方案。
在编制回填方案前，必须对排矸中所含高岭石等黏土矿物占比进行XRD检测，防止吸水膨胀发生管道事故。
一、政策高压下的陕北抉择：从“被动复垦”到“零外排”强制令
榆林市作为国家级现代能源化工基地，年产优质煤炭已突破 5 亿吨大关。但在高产背后的代价是，每年有数千万吨的伴生煤矸石排放地表。
长期以来，榆林的矸石处理依赖于“地表谷地堆存-边坡削坡-覆土绿化”的被动生态修复。然而，陕北地区特有的生态脆弱性暴露了这种传统方法的严重缺陷：
- 地下水体污染：陕北浅部第四系萨拉乌苏组砂层是珍贵的地下水源。暴雨时，矸石淋滤出的重金属和酸性物质极易渗透沙层，危及生活饮用水安全。
- 自燃与空气污染：榆林气候干燥，矸石中所含硫化物与空气长期接触引发大面积自燃，释放有毒气体，治理成本高昂。
鉴于此，榆林市及陕西省环保部门已将“大宗固废零外排”升级为一票否决红线。**煤矸石原位不出井、回填采空区**成为陕北煤炭企业持续平稳开采的技术前提。
二、榆林煤矸石治理的四大主流技术方案对比
在设计技术方案时，设计院与煤矿一般在以下四种“不出井”回填技术中做出选择：
- 覆岩隔离注浆减沉（推荐方案）：
在地面建设磨矸制浆站，将矸石破碎并超细磨至粒径 ≤0.074mm（占比 60% 以上），配制成浓度 70% 左右的流动性料浆。利用大排量高压柱塞泵，通过地表定向注浆孔直接注入覆岩离层空间内。
该方案**吨煤折合本钱低至 15~25 元**，且注浆设备全在地面，对井下开采空间没有任何干扰，是千万吨级高产矿井的理想选择。
- 全介质膏体/半膏体充填：
将粗、细矸石骨料与粉煤灰、胶结水泥等按比例掺混，制成不泌水、无流速临界的浓稠膏体，通过泵送输往井下采空区预挂的充填袋内。
其控沉减沉效率可达 95% 以上，但吨煤成本高达 80~130 元，且严重干扰日常采煤循环速度（采一充一）。
- 特高水流动材料灌注充填：
以矸石粗砂为骨料，在井下混配瞬间胶凝的甲、乙两种膨胀性特高水材料，对局部老窑采空区实施注浆密闭。
固结迅速，常用于抢险堵水和断层构造带的加固，材料成本较高。
- 井下综采工作面原矸直接回填：
利用综采支架后部布置的皮带抛投机，将破碎到 50mm 以下的原矸直接排入后方采空区压实。
系统简单，但原矸变形空隙率大，对地表沉陷控制较弱，且极大拖慢了采煤机的推进速度。
三、总工可行性论证会审的 15 项核心自查清单
总工程师在内部牵头审查煤矸石回填/隔离注浆可行性方案时，必须逐项落实以下 15 项指标材料：
3.1 水文环境与保水底板（5项）
- 方案是否划定了**萨拉乌苏组浅层含水层的敏感保水水位红线**？
- 是否计算了注浆浆体中析出水的**pH值、重金属离子浓度，确保满足地下水III类标准**？
- 导水裂隙带上限至红泥岩防渗隔水层底板之间的**安全阻水岩柱厚度是否在安全区内（建议安全高度 ≥15m）**？
- 方案中是否包含了**防止浆液对地下水系物理阻断及改道的防灾评价**？
- 针对高承压水底板，是否计算了**注浆后覆岩压力重新分布对底板突水的影响**？
3.2 矸石理化与制浆输送（5项）
- 是否提交了排矸矸石的**X射线衍射（XRD）矿物成分分析，并判定高岭石等黏土矿物占比**？
- 地面制浆厂的废气治理，是否配置了**除尘器并实现粉尘排放浓度 ≤10mg/m³ 的超低排放标准**？
- 制浆站的磨煤机/磨矸机选型，是否能保证**破碎研磨吨折旧耗电本钱 ≤2.5元/吨**？
- 输浆主泵的额定排量和泵送级数，是否能满足**最远注浆孔（运距≥2000m）的压力衰减阻力**？
- 方案是否包含在极寒冬季（-30℃）**制浆站温水搅拌及全管路清污排空技术防冻设计**？
3.3 井下控沉与边界封堵（5项）
- 是否提交了**注浆体在离层带固化后的三轴抗压强度及长期力学稳定数据**？
- 工作面顺槽防爆密闭墙是否设计了**独立的排气溢水管道及自动调压安全阀门**？
- 是否对注浆影响边界（一般为走向200m、倾向150m）内的**采空区地裂缝进行了防跑浆黄土充填硬化**？
- 应急预案中是否包含了**井下跑浆时，工作面人员三条避灾路线的标志牌设立图**？
- 该治理方案是否取得了**榆林市环保局及自然资源厅绿色矿山办公室的技术备案与审批**？
四、榆林各区县固废消纳准入红线判定速查表
| 重点县区范围 | 突出地质隐患 | 回填/注浆环保与地质红线准入指标 | 总工与地测应急处置联动方案 |
|---|---|---|---|
| 神木市/府谷县 | 浅埋深、基岩超薄，导裂带极易顶穿风积沙层 | 强制要求基岩厚度与开采采高比值（基采比） ≥ 8.0；隔水红土层厚度 ≥ 8m | 若预测导裂带高度超过安全安全上限，工作面强制实施分层限采，限制最大开采厚度 |
| 榆阳区 (北部草滩) | 萨拉乌苏组含水层富水性极高，涉及地下饮水源地保护 | 浆体材料毒性浸出物、pH值必须 100% 达地下水质量III类标准 | 在制药加注段强制混配纳米级固重金属复合药剂，通过化学络合锁定矸石中有害元素 |
| 横山区 | 黄土沟壑起伏巨大，管路落差高、水平折返多 | 单孔或直排管线高差 ≥ 100m 时，强制配置流体力学重力多级自消能减压阀组 | 在顺槽底拐点配置高压泄水反洗清路阀，停机自动双回路清水倒换冲洗 |
五、资料依据与行业参考
本文结合公开政策、行业技术资料、煤矿充填开采研究和煤矸石资源化利用资料整理，重点从矿方方案决策和工程落地角度进行解释。公开资料只作为边界依据，具体项目仍需结合矿井地质、采掘计划及现场试验校核。