在山西某煤矿的井下巷道，一种乳白色浆体正通过管道被注入采空区，40 分钟后便形成坚实的支撑体—这种由中国矿业大学“矸戈为帛”团队研发的“智凝壹号”高水速凝材料，正悄然改变着传统煤炭开采的生态图景。当行业还在为每年6.5亿吨矸石堆放、2亿吨选矿废水排放发愁时，这支跨学科团队用材料创新与工艺重构，为地下空间充填领域带来了从“被动治污”到“主动创效”的范式革命。
岩层下的生态困境：传统开采的环保之痛
走进任何一座传统煤矿，矸石山与废水池都是绕不开的景象。这些因采煤而生的“副产品”不仅侵占土地、污染水源，更让井下开采面临岩层垮落的安全隐患。尽管国家大力推行充填开采技术，但材料强度不足、工序干扰、成本高企等难题，让这项“绿色工艺”始终停留在实验室—全国充填开采产量仅占煤炭总产量的0.2%，不足800万吨，与每年新增的6.5亿吨矸石量形成刺眼对比。
“课堂上老师展示的充填工艺，为何在矿区却用不上？”2021年，采矿工程专业学生刘家豪的一次发问，点燃了团队探索的起点。在王襄禹教授指导下，这群年轻人带着地质锤与pH试纸走进矿井，在巷道粉尘与废水异味中，逐渐勾勒出技术突围的三重方向：如何让废水变原料？如何让充填与采煤并行？如何让支撑体强韧如岩？
破局“不可能三角”：三项技术重构充填逻辑
在煤炭资源与安全开采国家重点实验室，团队用两年时间完成了材料科学与采矿工艺的跨界融合。他们将稀土催化剂嵌入纳米TiO2，让原本浑浊的选矿废水经过光催化反应后，竟能成为充填材料的“营养基”；通过神经网络算法规划输送路径，使传统单向充填变为双向循环作业，井下巷道里首次出现了“充填与采煤互不干扰”的平行作业场景；而当聚丙烯纤维以三维乱向结构融入高水材料时，原本1MPa的初始强度被拉升至10MPa，40分钟内便能撑起整个岩层重量。
“这不是简单的材料改良，而是重构了充填开采的价值链条。”团队技术总监陈晓峰指着实验数据介绍，当废水处理与材料制备形成闭环，当巷道从“采完就废”变为“永久留巷”，当支护成本因材料自增强而大幅降低，那些曾让煤矿企业望而却步的环保投入，正转化为吨煤增收的经济效益。在山西科兴赵庄煤业的应用现场，原本需要三天完成的充填工序，现在只需一个班就能搞定，作业环境也因 Y 型通风工艺改善得让人几乎忘了这是在地下千米。
从实验室到千米井下：产学研联动的“智凝”速度
在晋煤集团的调度中心大屏上，一组实时数据正在刷新行业认知：某应用“智凝壹号”的工作面，月推进度提升85%，矸石消耗量相当于10个标准足球场的体积。这种肉眼可见的效益，让原本持观望态度的矿企主动敲开了团队的门。与传统技术需要巨额设备改造不同，团队开发的袋式隔离体快速施工工艺，只需在现有支架上增加液压装置，就能实现“边采边充”的无缝衔接。
“我们在井下待了187天，光配方就调了200多次。”团队成员张轩洋翻开磨损的实验笔记，里面夹着不同矿坑废水的色度对比照片。这种扎根现场的研发模式，让技术落地少了许多“水土不服”—当新疆某矿的高矿化度废水让传统材料失效时，团队迅速迭代出的耐盐配方已提前完成中试；当东北某矿提出低温施工需求，他们又在零下20℃的实验舱里攻克了速凝难题。
绿色矿山的未来图景：当矸石成为生态“积木”
在矸石山治理现场，原本灰蒙蒙的废料堆已被植被覆盖，而山体内正在发生更深刻的变化—那些曾被视为污染物的选矿废水，正通过管道注入地下，在“智凝壹号”的催化下变成支撑岩层的“生态混凝土”。这种材料不仅能吸附重金属，其水化产物还能为微生物提供生存环境，形成地下空间的自净系统。
按照团队的规划，未来三年将在晋陕蒙甘宁地区建设5个示范矿山，让充填开采从“政策驱动”变为“效益驱动”。当被问及技术推广的最大障碍时，刘家豪指向巷道岩壁上的渗水痕迹：“不是技术难题，而是观念转变—当每吨矸石的处理成本转化为资源收益，当矿工不再需要在粉尘中作业，绿色开采自然会成为行业自觉。”
此刻，在千米井下，新的充填体正在成型，它支撑的不仅是岩层，更是一个资源型产业向生态友好型转身的可能。从矸石到帛，这场由青年学者发起的技术革命，正在重新定义“挖煤”二字的生态内涵。
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