国家科技进步奖 | 中国煤科开采研究院攻克采煤沉陷区高质建设利用难题

近日，中国煤科开采研究院作为主要研发单位参与完成的“采煤沉陷区高质建设利用关键技术与工程示范”荣获国家科学技术进步奖二等奖。立足“双碳”战略目标，开采研究院研发团队聚焦煤炭开采引发的岩层扰动、生态损耗等行业痛点，深耕低损害绿色开采技术，重点攻关沉陷区治理、煤基固废资源化利用与矿井水安全防控及水资源保护关键课题，构建起自主可控的绿色开采成套技术体系。

采空区科学治理：

向沉陷要空间，让废弃地“重生”

煤炭地下开发形成的沉陷区存在全域充填成本高、精准治理难等行业痛点，团队创新构建“点面体精准勘查—全要素评估—一体化监测—分级精准治理”一体化防控技术体系，形成沉陷区综合利用井上下协同治理成套方案，有效突破采空区治理与工程建设协同推进的技术瓶颈。

该套技术体系可支撑沉陷区上方高压线路、高速公路、油气管线等线性构筑物，民用建筑，电厂超高冷却塔及大型公共建筑、高层建筑等工程安全建设。其中，点面体精准勘查技术可以实现悬顶采空区精细探查，已在朱盖塔、何家塔、郭家湾等30余个矿区成功应用。

团队打破单一充填路径，研发分类分级分区治理模式，在元宝山露天矿完成10.79万立方米采空区注浆充填与15处防灭火漏风点封堵，同步实现固废与矿井水资源化回用。同时，团队研发自适应抗变形建筑结构、动态沉降补偿技术，解决工程开裂和沉降难题。辽宁北票采煤沉陷区已建成各类建筑253万平方米，安全使用超10年；鸡西市沉陷区上方建成各类建筑面积超100万平方米。

粉煤灰固碳综合利用：

破局煤电绿色转型难题

紧扣“双碳”战略与能源安全部署，依托国家“十四五”重点研发计划，团队历经四年攻关迭代，自主研发国内首套CO₂矿化粉煤灰制备煤矿绿色防灭火注浆材料关键技术与成套装备，开辟出固废资源化、二氧化碳封存、矿井安全治理三位一体的煤电绿色发展新路径。

该技术创新“两级耦合矿化增效”工艺，实现二氧化碳与粉煤灰定向、高效、规模化矿化处置，形成闭环绿色生产模式。目前成套技术已在国家能源集团三道沟煤矿稳定运行，项目年消纳煤基固废50万吨，封存二氧化碳约3万吨，等效新增6万亩林地碳汇能力，打通煤电企业废水、废气、废渣“三废”协同处置通道。

项目大幅降低粉煤灰处置成本，密闭输送实现粉尘减排95%，从源头消除自燃安全隐患，为矿区碳资产开发、低碳产业升级预留空间，填补了我国粉煤灰原位矿化固碳、煤矿地下空间规模化利用的技术装备空白。

控水开采：实现传统防治水

由安全向安全与保护协同绿色转型

团队深入研究覆岩规律，创新构建一体化煤矿顶板含水层控（保）水开采理论及技术体系，以覆岩破坏精准控制、含水层科学可控疏降为核心，搭建“探查+预测+设计+监测+控制”全周期技术框架，破解资源损耗与生态破坏双重难题，推动煤矿防治水从单一安全防控向安全开采、资源增效、生态保水三位一体转型。

团队根据工况实例形成“防-控-保”一体化技术方案，经过近20年技术迭代与现场实践，可适配深部高承压、浅层松散、高位巨厚、烧变岩等复杂顶板含水层，支持海域、水库、河流及井下积水等复合水体下的安全综放开采。

孟村、大海则煤矿应用厚硬岩层预裂减损技术后，导水裂缝带高度降低20%以上；曹家滩矿区实现浅埋超大采高条件下生态水位稳定保护。目前该技术已在蒙东、蒙陕、榆神、彬长等核心矿区推广，能够有效开采安全系数与资源回收率，为生态脆弱区煤炭绿色智能开采提供有力技术支撑。

下一步，中国煤科开采研究院将持续深耕煤炭绿色低碳开采领域，加速核心科技成果规模化落地推广，积极赋能煤炭资源安全高效开采与矿区生态绿色修复，为煤炭行业安全绿色高质量发展贡献力量。