神東礦區地處毛烏素沙地與黃土高原過渡地帶，干旱缺水、地表植被退化嚴重，生態環境十分脆弱，礦區建設面臨超大規模開采與極脆弱生態環境保護的矛盾，如果仍走傳統煤炭開采的老路，先采后治，勢必會造成礦區地面矸石山林立、污水橫流、煤塵飛揚、地下水嚴重流失、地表植被枯黃，脆弱的生態環境必將面臨毀滅性破壞；加之礦區煤層埋藏淺，開采漏風嚴重，煤層極易自燃,使礦區的快速和諧發展受到嚴峻挑戰。神東煤炭分公司通過與中國礦業大學、內蒙古農業大學、北京市環境保護科學研究院聯合攻關，突破了制約礦區健康發展的“荒漠化地區大型煤炭基地生態環境綜合防治技術”和“特大井田淺埋藏易自燃防滅火關鍵技術”兩大關鍵技術，取得了創造性成果。
　　“荒漠化地區大型煤炭基地生態環境綜合防治技術”以地處毛烏素沙地邊緣、生態環境脆弱、自然條件惡劣、而煤炭資源豐富的大型煤炭基地———神東礦區生態環境為研究對象，創造性地應用生態系統健康理論，成功解決了在生態環境極度脆弱條件下大規模煤炭開采與生態環境保護之間矛盾的世界性難題，創建了荒漠化地區煤炭開采過程中的“井上井下互動，大范圍生態環境防治，控制采礦沉陷造成的局部沙化”的主動型生態環境綜合防治技術體系———神東環境防治模式。該項目實現了多項創新：1.首創井下煤炭開采與地面生態環境相互響應的綜合防治技術，研發出采前生態防護功能圈構建、采中生態保護性采煤、采后生態修復與功能優化等技術，成功解決了大規模開采與脆弱生態環境的矛盾，構建了可持續發展的生態環境系統。2.開創性地將“三圈”模式應用于荒漠化地區大型煤炭生產基地生態環境防治，研發出生態防護功能圈劃分指標體系與構建技術體系。開發出植被人工調控與導向演替、林分結構優化配置、植物種優化選擇、抗逆生態建設等技術。構建了以外圍防護圈、周邊常綠圈、中心美化圈為基礎的礦區生態防護功能圈。增強了礦區生態系統對大規模開采擾動影響的抵抗能力。3.首創保護地表生態環境的煤礦清潔開采技術。研發出井下輔運系統無軌化、立交巷道平交化的無巖巷布置技術，結合矸石井下處理技術，與傳統煤炭開采相比，從源頭上消除了因大規模開采產生的大量煤矸石外排造成的占用土地和環境污染；研發出煤炭生產運輸系統封閉式防塵技術，有效控制了煤塵污染。4.首創保護荒漠化礦區水資源開采技術。研究揭示了礦區水資源承載力與生態環境的關系，研發了控制地下水流失的開采技術、井下水采空區過濾凈化技術與礦井污水回用技術，構建了礦區水循環利用系統，為大規模開采與生態建設用水提供了保障。該項目經過近18年的技術開發與工程實踐，實現了特大型礦區地面矸石零堆放、污水零排放與礦井水資源化利用。在沙漠化地區治理生態面積185km2，接近開采面積的3倍（65km2），礦區植被覆蓋率由建設前的11%提高到目前的59.4%,礦區生態環境得到明顯改善，近3年產生經濟效益66.6億元。獲國家專利11項，其中發明專利6項、實用新型專利5項。

　　“特大井田淺埋藏易自燃防滅火關鍵技術”是針對神東礦區井田面積大、埋藏淺、漏風嚴重、煤層極易自燃，地表多砂少土，常規防滅火技術難以實施而開發的新技術，項目通過技術攻關實現了“降壓”防火、以“快”防火、以“砂”治火，為億噸級礦區建設和可持續發展提供了重要的技術保障，確保了安全生產。項目核心創新點：1.首創稠化砂漿防滅火技術。針對礦區多砂少土的條件，首次開發出一種能完全懸浮山砂的稠化劑，獲得國家發明專利。懸砂稠化劑是從天然植物中提取出來的多糖聚合物，親水性極強，在水中形成松散的三維網狀結構，可使砂粒完全懸浮，形成稠化砂漿。稠化劑溶液具有屈服假塑性流體特性，在低剪切速率下粘度高，能在煤體表面形成穩定覆蓋層隔氧；在高剪切速率下具有剪切稀化特性，能降低管路輸送阻力，可泵性好、易于噴灑；稠化劑在管道周邊形成邊界層，減小山砂與管壁摩擦、降低磨損；稠化砂漿吸水性高、保水時間長，具有優良的阻化防火功能，無毒無味無害，不污染環境。2.研制出自動控制的稠化劑制備和砂漿生產系統，其制備方法及裝置獲得國家發明專利，可以從原料經過消化反應直接制備出稠化劑，并經上料、上砂、攪拌和出漿等工藝環節，生產出稠化砂漿。通過可編程控制器對整個工藝流程實現定量控制。開發出適合特大井田特點的地面相對固定制漿，井下靈活移動運漿、注漿的防滅火新技術工藝。3.發明綜采工作面輔巷多通道快速搬家技術，縮短了采空區煤炭氧化時間。在停采線預掘出平行于工作面的回撤輔巷和運輸輔巷，在兩條輔巷之間再掘若干條聯巷。靠工作面停采線一側的回撤輔巷作為液壓支架回撤時的調向通道，運輸輔巷作為工作面液壓支架的撤出通道，兩輔巷之間的聯巷則成為工作面多頭作業、分段放頂的運輸出口。4.集成創新了特大井田“降壓防火”技術。突破傳統的井田開拓設計理念，取消多盤（采）區布置方式，直接在大巷兩側布置超大綜采工作面，優化了礦井開拓與通風系統，采用“大斷面、多通道”巷道設計，創建了低風壓、大風量的特大礦井通風模式，降低了礦井通風阻力。5.集成創新了特大井田“以快防火”技術。優選大功率高強度重型綜采設備、首創井下信息化技術，提升了裝備水平和系統的可靠性，工作面平均日推進17m，實現了快采；采用巷道快速隔風裝置和永久密閉施工新工藝。在達到安全高效的同時，實現了主動防火，極大地縮短煤氧化時間，有效地防止煤炭自燃。該項成果在神東礦區獲得了成功應用，實現了零自然發火，并取得重大經濟效益。2005—2007年，通過在礦區大柳塔礦、補連塔礦、石圪臺礦、上灣礦、榆家梁礦、哈拉溝礦、烏蘭木倫礦和保德礦的推廣應用，創經濟效益159688萬元。為特大井田建設和礦井火災防治提供了新的技術途徑。

來源：科技日報