煤礦矸石綜合治理與資源化利用施工方案一、工程概況1.1項目背景與治理目標(biāo)本工程針對某煤礦歷年堆存的煤矸石及新建礦井排矸需求，實施"源頭減量-中端利用-末端修復(fù)"的全鏈條治理。項目總投資5800萬元，設(shè)計年消納煤矸石30萬噸，計劃分兩期實施：一期完成現(xiàn)有20萬立方米矸石山生態(tài)修復(fù)，二期建設(shè)年產(chǎn)能15萬噸的煤矸石燒結(jié)磚生產(chǎn)線及配套井下充填系統(tǒng)。項目建成后將實現(xiàn)煤矸石綜合利用率100%，其中燒結(jié)磚原料占比60%，井下充填占比30%，生態(tài)修復(fù)覆土占比10%，同步達(dá)到"十四五"大宗固廢綜合利用專項規(guī)劃要求的75%利用率目標(biāo)。1.2矸石特性與場地條件根據(jù)前期勘察，該礦煤矸石主要成分為SiO?（52-58%）、Al?O?（18-22%）、Fe?O?（4-6%），發(fā)熱量1200-1800kcal/kg，含硫量1.2-1.8%，浸出毒性檢測符合《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》（GB5085.3）要求，屬于Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物。堆場區(qū)占地面積約4.2萬平方米，最大堆高28米，存在局部自燃現(xiàn)象（表層溫度70-90℃），邊坡穩(wěn)定性系數(shù)0.85，需進(jìn)行預(yù)處理后方可開展生態(tài)修復(fù)。1.3編制依據(jù)本方案嚴(yán)格遵循以下標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范編制：《煤矸石綜合利用管理辦法》（2025年修訂版）《一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18599-2020）《煤礦土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)技術(shù)規(guī)范》（GB/T43934-2024）《土地整治煤矸石回填技術(shù)規(guī)范》（NB/T11431-2023）《煤矸石堆場生態(tài)恢復(fù)技術(shù)規(guī)范》（HJ1164-2021）二、施工總體部署2.1施工分區(qū)與流程規(guī)劃工程劃分為三個功能區(qū)平行作業(yè)：預(yù)處理區(qū)：負(fù)責(zé)矸石篩分、降硫、滅火處理，配置顎式破碎機(jī)（處理能力50t/h）、滾筒篩分機(jī)（孔徑5/10/20mm三級篩分）及深孔注漿系統(tǒng)。資源化利用區(qū)：包含制磚車間（配置雙級真空擠出機(jī)、18門隧道窯）和井下充填站（采用PLC自動控制系統(tǒng)，充填能力100m3/h）。生態(tài)修復(fù)區(qū)：按"削坡整形-防滲處理-覆土綠化"流程施工，劃分A、B、C三個作業(yè)段，同步實施截排水系統(tǒng)。2.2施工進(jìn)度計劃總工期14個月，關(guān)鍵節(jié)點控制如下：第1-2月：施工準(zhǔn)備及預(yù)處理區(qū)建設(shè)第3-6月：矸石山滅火及整形工程第5-10月：制磚生產(chǎn)線建設(shè)與調(diào)試第7-12月：井下充填系統(tǒng)安裝第11-14月：生態(tài)修復(fù)及驗收2.3資源配置機(jī)械設(shè)備：配置挖掘機(jī)3臺（1.2-2.0m3）、振動壓路機(jī)2臺（20t）、防滲膜焊接機(jī)2臺、注漿泵3臺（壓力15MPa）、灑水車4輛。材料供應(yīng)：防滲膜（HDPE，1.5mm，滲透系數(shù)＜1×10?12cm/s）、生態(tài)袋（聚丙烯材質(zhì)，規(guī)格40×60cm）、鄉(xiāng)土樹種（紫穗槐、沙打旺等）。人員配置：項目經(jīng)理1人，技術(shù)負(fù)責(zé)人2人，施工班組6個（預(yù)處理組、充填組、制磚組、修復(fù)組、機(jī)電組、監(jiān)測組），高峰期人數(shù)85人。三、關(guān)鍵施工工藝3.1矸石山預(yù)處理工程3.1.1自燃矸石滅火處理采用"深孔注漿+表面密封"聯(lián)合工藝：鉆孔布置：按2.5m×3m網(wǎng)格布設(shè)注漿孔，孔徑110mm，孔深8-12m（穿透自燃層以下1m），采用XY-100型鉆機(jī)施工。注漿材料：選用水泥-粉煤灰-石膏混合漿液（配比1:0.8:0.2），水灰比1.2，添加2%膨脹劑，注漿壓力控制在2.5-3.5MPa。溫度監(jiān)測：每孔注漿后埋設(shè)測溫探頭，當(dāng)連續(xù)7天溫度＜50℃且無回升趨勢時判定滅火合格。表面處理：滅火完成后采用20t壓路機(jī)分層碾壓（壓實度≥90%），覆蓋1.2m厚黃土并布設(shè)復(fù)合土工膜（兩布一膜）。3.1.2矸石分級處理破碎篩分：大塊矸石經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎至粒徑＜50mm，再經(jīng)三級篩分分為：粗骨料（10-20mm）：用于井下充填骨料中骨料（5-10mm）：制磚原料細(xì)骨料（＜5mm）：土壤改良基質(zhì)降硫處理：對含硫量＞1.5%的矸石，采用石灰乳浸泡法（Ca(OH)?濃度8%），液固比3:1，攪拌反應(yīng)2小時，使硫含量降至1.0%以下。3.2井下充填施工采用"高水材料-矸石"膠結(jié)充填工藝，具體流程：充填系統(tǒng)布置：在井下-450m水平建立充填站，配置雙攪拌桶（容積4m3）、螺旋輸送機(jī)（輸送能力80t/h）及充填管路（Φ200mm耐磨鋼管）。配比設(shè)計：A料（硫鋁酸鹽水泥）:B料（石膏基緩凝劑）:矸石=1:0.4:6，水灰比0.85，初凝時間控制在45-60分鐘，28天抗壓強(qiáng)度≥3.5MPa。充填作業(yè)：采用"后退式"充填，步距1.5m，充填高度3.2m，管頭距充填體距離＜1.5m，防止骨料分離。每班充填結(jié)束后進(jìn)行管路沖洗，壓力≥0.8MPa。質(zhì)量檢測：每50m3制作3組試塊，同時采用超聲波檢測儀監(jiān)測充填體密實度（要求＞95%）。3.3燒結(jié)磚生產(chǎn)工藝原料制備：處理后矸石（5-10mm）與頁巖按7:3配比混合，經(jīng)雙軸攪拌機(jī)加水（含水率18-20%），陳化倉堆放72小時。成型干燥：采用真空擠出機(jī)（真空度≥0.092MPa）擠出成型，坯體尺寸240×115×90mm，碼坯機(jī)自動碼放至干燥室，80℃熱風(fēng)烘干48小時，殘余含水率＜8%。焙燒工藝：隧道窯分預(yù)熱（300℃）、燒成（950-1050℃）、冷卻三帶，燒成周期22小時，余熱回收用于干燥系統(tǒng)，熱效率≥85%。成品要求：抗壓強(qiáng)度≥MU15，吸水率＜20%，放射性符合GB6566-2010標(biāo)準(zhǔn)，年產(chǎn)能1500萬塊標(biāo)磚。3.4生態(tài)修復(fù)工程3.4.1邊坡整形與防護(hù)削坡處理：采用臺階式削坡，坡比1:1.75，每8m高度設(shè)置3m寬馬道，臺階坡面采用液壓錘修整，平整度誤差≤15cm。防滲系統(tǒng)：馬道及平臺鋪設(shè)1.5mmHDPE防滲膜，采用雙軌熱熔焊接（搭接寬度10cm），焊接合格率≥98%，真空檢測負(fù)壓≥25kPa。截排水：坡頂設(shè)置截水溝（寬0.6m×深0.8m，漿砌石結(jié)構(gòu)），馬道設(shè)排水溝（寬0.4m×深0.5m），坡腳建集水池（容積50m3），配置潛水泵（流量50m3/h）。3.4.2土壤重構(gòu)與植被恢復(fù)覆土工程：采用"矸石粗骨料（30cm）+粉煤灰改良層（20cm）+表土（30cm）"三層結(jié)構(gòu)，壓實度分別控制在85%、90%、80%。植被配置：采用"灌木+草本"混播，紫穗槐（30%）、沙打旺（25%）、苜蓿（20%）、黑麥草（25%），播種量150kg/hm2，采用液壓噴播機(jī)施工。生態(tài)袋防護(hù)：坡面每10m×10m網(wǎng)格設(shè)置生態(tài)袋擋墻（高度0.5m），內(nèi)裝改良土與草灌種子混合物，袋間采用連接扣固定。四、質(zhì)量控制體系4.1原材料質(zhì)量控制建立"三檢制"質(zhì)量驗收流程：矸石：每5000t檢測一次成分（SiO?、Al?O?等）、發(fā)熱量、含硫量，不合格品單獨堆放處理。水泥：進(jìn)場時查驗合格證，每200t檢測強(qiáng)度、安定性，采用罐車密封運(yùn)輸，存儲期不超過3個月。防滲膜：每批次檢測拉伸強(qiáng)度（≥18MPa）、耐候性（人工加速老化2000h），現(xiàn)場抽樣做撕裂試驗。4.2施工過程控制4.2.1關(guān)鍵工序控制點工序名稱控制指標(biāo)檢測方法頻率注漿滅火溫度＜50℃，無CO溢出紅外測溫儀、氣體檢測儀每孔/每天充填體強(qiáng)度28d抗壓≥3.5MPa試塊養(yǎng)護(hù)+回彈儀每50m3/1次防滲膜焊接剝離強(qiáng)度≥3N/cm拉伸試驗+真空檢測每100m/1組燒結(jié)磚質(zhì)量抗壓≥15MPa，吸水率＜20%壓力試驗機(jī)+稱重法每萬磚/1組4.2.2檢測與驗收程序分項工程驗收：每個工序完成后，施工班組自檢→技術(shù)部門復(fù)檢→監(jiān)理驗收，驗收合格簽署《工序交接單》。隱蔽工程驗收：對注漿孔深度、防滲膜焊接等隱蔽工程，留存影像資料（每50m2不少于1張），邀請第三方檢測機(jī)構(gòu)參與驗收?？⒐ぞC合驗收：分階段進(jìn)行環(huán)保驗收（廢氣、廢水、噪聲）、安全驗收（邊坡穩(wěn)定性、消防設(shè)施）、功能驗收（制磚產(chǎn)能、充填效果）。4.3質(zhì)量通病防治注漿不密實：采用"先稀后濃"注漿工藝，當(dāng)注漿壓力驟升1.5倍時停止注漿，確保漿液擴(kuò)散半徑≥1.5m。防滲膜破損：鋪設(shè)前清理基層尖銳物，采用"沙袋壓邊+分段焊接"施工，焊接前對膜面進(jìn)行電火花檢測（電壓30kV）。植被成活率低：采用生根粉（濃度500ppm）浸泡種子，干旱季節(jié)設(shè)置滴灌系統(tǒng)（間距3m，流量2L/h），成活率要求≥85%。五、安全與環(huán)保措施5.1安全生產(chǎn)管理5.1.1危險源管控自燃防治：作業(yè)面配備CO檢測儀（報警值24ppm），當(dāng)溫度＞70℃時立即停止作業(yè)，采用霧炮降溫并布設(shè)防火隔離帶（寬度5m）。邊坡穩(wěn)定：每日監(jiān)測坡頂位移（精度1mm），雨季加密至2次/天，當(dāng)位移量＞5mm/天時啟動預(yù)警，撤離施工人員。機(jī)械作業(yè)：破碎機(jī)、篩分機(jī)等設(shè)備設(shè)置安全防護(hù)罩，操作人員佩戴防塵口罩（KN95級）和隔音耳塞，設(shè)備檢修執(zhí)行"上鎖掛牌"制度。5.1.2應(yīng)急保障編制專項應(yīng)急預(yù)案，配置應(yīng)急物資：滅火器材：干粉滅火器（8kg）20具，消防水帶（50m）4條醫(yī)療救護(hù)：急救箱2個（含止血帶、燒傷膏等），擔(dān)架2副通訊設(shè)備：對講機(jī)8臺（防爆型），應(yīng)急照明30套每季度組織1次應(yīng)急演練，重點訓(xùn)練火災(zāi)撲救和邊坡坍塌救援。5.2環(huán)境保護(hù)措施5.2.1污染防治大氣污染控制：堆場設(shè)置6m高防風(fēng)抑塵網(wǎng)（孔隙率40%），配備8臺旋轉(zhuǎn)霧炮（覆蓋半徑30m）制磚車間安裝布袋除塵器（效率≥99%），廢氣排放濃度＜10mg/m3運(yùn)輸車輛必須加蓋篷布，出場前沖洗輪胎（沖洗平臺長15m，寬4m）水污染控制：建設(shè)3座沉淀池（總?cè)莘e300m3），滲濾液經(jīng)處理后回用（回用率≥80%）井下充填廢水采用"混凝沉淀+過濾"工藝，pH值控制在6-9生活污水經(jīng)一體化處理設(shè)備（處理能力5m3/h）處理后用于綠化灌溉固廢處置：篩分過程產(chǎn)生的廢土（約5%）用于覆土工程制磚廢坯經(jīng)破碎后重新制坯（回用率100%）廢機(jī)油等危險廢物交由有資質(zhì)單位處置，建立轉(zhuǎn)移聯(lián)單5.2.2監(jiān)測與評估環(huán)境監(jiān)測：在廠界布設(shè)4個監(jiān)測點，每月監(jiān)測PM2.5、SO?、噪聲，每季度監(jiān)測地下水（pH、COD、重金屬等18項指標(biāo)）。生態(tài)監(jiān)測：設(shè)置5個植被樣方（1m×1m），每半年調(diào)查物種多樣性和覆蓋率，連續(xù)監(jiān)測3年。碳排放核算：按《煤矸石利用率計算方法》（GB/T43761-2024）要求，建立碳排放臺賬，年減排量預(yù)計達(dá)8000tCO?當(dāng)量。六、投資與效益分析6.1投資估算總投資5800萬元，具體構(gòu)成：工程費(fèi)用：4650萬元（預(yù)處理區(qū)850萬，制磚線2200萬，修復(fù)區(qū)1100萬，充填系統(tǒng)500萬）設(shè)備購置：820萬元（含監(jiān)測設(shè)備150萬）其他費(fèi)用：330萬元（設(shè)計監(jiān)理180萬，預(yù)備費(fèi)150萬）6.2經(jīng)濟(jì)效益直接收益：制磚銷售收入（1500萬塊×0.3元/塊=450萬元/年），充填服務(wù)收入（10元/m3×3萬m3=30萬元/年）成本節(jié)約：減少矸石外運(yùn)費(fèi)（30萬噸×20元/噸=600萬元/年），土地復(fù)墾補(bǔ)貼（2000畝×3000元/畝=600萬元）稅收優(yōu)惠：享受增值稅即征即退（退稅比例70%），所得稅"三免三減半"政策6.3環(huán)境與社會效益生態(tài)效益：治理后恢復(fù)土地4.2萬㎡，年減少SO?排放120t，揚(yáng)塵污染降低85%社會效益：提供就業(yè)崗位65個，年節(jié)約耕地30畝（替代黏土磚），符合"無廢城市"建設(shè)要求七、后期管護(hù)與監(jiān)測7.1長效管護(hù)機(jī)制機(jī)構(gòu)設(shè)置：成立專職管護(hù)隊（5人），負(fù)責(zé)植被養(yǎng)護(hù)、設(shè)施維護(hù)和日常監(jiān)測管護(hù)措施：植被撫育（澆水、施肥、病蟲害防治），每年修剪灌木2次，補(bǔ)種死亡植株設(shè)備維護(hù)：制磚生產(chǎn)線每月小修，每半年中修，建立設(shè)備臺賬（含運(yùn)行記錄、維修記錄）7.2監(jiān)測體系建設(shè)在線監(jiān)測：安裝自動監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)控堆場溫度、滲濾液水位、大氣污染物濃度，數(shù)據(jù)接入地方環(huán)保平臺定期監(jiān)測：每季度進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性檢測（采用全站儀），每年開展土壤重金屬檢測（采樣深度0-20cm）長期評估：每3年進(jìn)行一