神東礦區(qū)地處毛烏素沙地與黃土高原過(guò)渡地帶，干旱缺水、地表植被退化嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境十分脆弱，礦區(qū)建設(shè)面臨超大規(guī)模開采與極脆弱生態(tài)環(huán)境保護(hù)的矛盾，如果仍走傳統(tǒng)煤炭開采的老路，先采后治，勢(shì)必會(huì)造成礦區(qū)地面矸石山林立、污水橫流、煤塵飛揚(yáng)、地下水嚴(yán)重流失、地表植被枯黃，脆弱的生態(tài)環(huán)境必將面臨毀滅性破壞；加之礦區(qū)煤層埋藏淺，開采漏風(fēng)嚴(yán)重，煤層極易自燃,使礦區(qū)的快速和諧發(fā)展受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。神東煤炭分公司通過(guò)與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院聯(lián)合攻關(guān)，突破了制約礦區(qū)健康發(fā)展的“荒漠化地區(qū)大型煤炭基地生態(tài)環(huán)境綜合防治技術(shù)”和“特大井田淺埋藏易自燃防滅火關(guān)鍵技術(shù)”兩大關(guān)鍵技術(shù)，取得了創(chuàng)造性成果。
　　“荒漠化地區(qū)大型煤炭基地生態(tài)環(huán)境綜合防治技術(shù)”以地處毛烏素沙地邊緣、生態(tài)環(huán)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(qū)生態(tài)環(huán)境為研究對(duì)象，創(chuàng)造性地應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)健康理論，成功解決了在生態(tài)環(huán)境極度脆弱條件下大規(guī)模煤炭開采與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間矛盾的世界性難題，創(chuàng)建了荒漠化地區(qū)煤炭開采過(guò)程中的“井上井下互動(dòng)，大范圍生態(tài)環(huán)境防治，控制采礦沉陷造成的局部沙化”的主動(dòng)型生態(tài)環(huán)境綜合防治技術(shù)體系———神東環(huán)境防治模式。該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)創(chuàng)新：1.首創(chuàng)井下煤炭開采與地面生態(tài)環(huán)境相互響應(yīng)的綜合防治技術(shù)，研發(fā)出采前生態(tài)防護(hù)功能圈構(gòu)建、采中生態(tài)保護(hù)性采煤、采后生態(tài)修復(fù)與功能優(yōu)化等技術(shù)，成功解決了大規(guī)模開采與脆弱生態(tài)環(huán)境的矛盾，構(gòu)建了可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。2.開創(chuàng)性地將“三圈”模式應(yīng)用于荒漠化地區(qū)大型煤炭生產(chǎn)基地生態(tài)環(huán)境防治，研發(fā)出生態(tài)防護(hù)功能圈劃分指標(biāo)體系與構(gòu)建技術(shù)體系。開發(fā)出植被人工調(diào)控與導(dǎo)向演替、林分結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置、植物種優(yōu)化選擇、抗逆生態(tài)建設(shè)等技術(shù)。構(gòu)建了以外圍防護(hù)圈、周邊常綠圈、中心美化圈為基礎(chǔ)的礦區(qū)生態(tài)防護(hù)功能圈。增強(qiáng)了礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)大規(guī)模開采擾動(dòng)影響的抵抗能力。3.首創(chuàng)保護(hù)地表生態(tài)環(huán)境的煤礦清潔開采技術(shù)。研發(fā)出井下輔運(yùn)系統(tǒng)無(wú)軌化、立交巷道平交化的無(wú)巖巷布置技術(shù)，結(jié)合矸石井下處理技術(shù)，與傳統(tǒng)煤炭開采相比，從源頭上消除了因大規(guī)模開采產(chǎn)生的大量煤矸石外排造成的占用土地和環(huán)境污染；研發(fā)出煤炭生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)封閉式防塵技術(shù)，有效控制了煤塵污染。4.首創(chuàng)保護(hù)荒漠化礦區(qū)水資源開采技術(shù)。研究揭示了礦區(qū)水資源承載力與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，研發(fā)了控制地下水流失的開采技術(shù)、井下水采空區(qū)過(guò)濾凈化技術(shù)與礦井污水回用技術(shù)，構(gòu)建了礦區(qū)水循環(huán)利用系統(tǒng)，為大規(guī)模開采與生態(tài)建設(shè)用水提供了保障。該項(xiàng)目經(jīng)過(guò)近18年的技術(shù)開發(fā)與工程實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了特大型礦區(qū)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(qū)治理生態(tài)面積185km2，接近開采面積的3倍（65km2），礦區(qū)植被覆蓋率由建設(shè)前的11%提高到目前的59.4%,礦區(qū)生態(tài)環(huán)境得到明顯改善，近3年產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益66.6億元。獲國(guó)家專利11項(xiàng)，其中發(fā)明專利6項(xiàng)、實(shí)用新型專利5項(xiàng)。

　　“特大井田淺埋藏易自燃防滅火關(guān)鍵技術(shù)”是針對(duì)神東礦區(qū)井田面積大、埋藏淺、漏風(fēng)嚴(yán)重、煤層極易自燃，地表多砂少土，常規(guī)防滅火技術(shù)難以實(shí)施而開發(fā)的新技術(shù)，項(xiàng)目通過(guò)技術(shù)攻關(guān)實(shí)現(xiàn)了“降壓”防火、以“快”防火、以“砂”治火，為億噸級(jí)礦區(qū)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展提供了重要的技術(shù)保障，確保了安全生產(chǎn)。項(xiàng)目核心創(chuàng)新點(diǎn)：1.首創(chuàng)稠化砂漿防滅火技術(shù)。針對(duì)礦區(qū)多砂少土的條件，首次開發(fā)出一種能完全懸浮山砂的稠化劑，獲得國(guó)家發(fā)明專利。懸砂稠化劑是從天然植物中提取出來(lái)的多糖聚合物，親水性極強(qiáng)，在水中形成松散的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，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(wěn)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(shí)間長(zhǎng)，具有優(yōu)良的阻化防火功能，無(wú)毒無(wú)味無(wú)害，不污染環(huán)境。2.研制出自動(dòng)控制的稠化劑制備和砂漿生產(chǎn)系統(tǒng)，其制備方法及裝置獲得國(guó)家發(fā)明專利，可以從原料經(jīng)過(guò)消化反應(yīng)直接制備出稠化劑，并經(jīng)上料、上砂、攪拌和出漿等工藝環(huán)節(jié)，生產(chǎn)出稠化砂漿。通過(guò)可編程控制器對(duì)整個(gè)工藝流程實(shí)現(xiàn)定量控制。開發(fā)出適合特大井田特點(diǎn)的地面相對(duì)固定制漿，井下靈活移動(dòng)運(yùn)漿、注漿的防滅火新技術(shù)工藝。3.發(fā)明綜采工作面輔巷多通道快速搬家技術(shù)，縮短了采空區(qū)煤炭氧化時(shí)間。在停采線預(yù)掘出平行于工作面的回撤輔巷和運(yùn)輸輔巷，在兩條輔巷之間再掘若干條聯(lián)巷。靠工作面停采線一側(cè)的回撤輔巷作為液壓支架回撤時(shí)的調(diào)向通道，運(yùn)輸輔巷作為工作面液壓支架的撤出通道，兩輔巷之間的聯(lián)巷則成為工作面多頭作業(yè)、分段放頂?shù)倪\(yùn)輸出口。4.集成創(chuàng)新了特大井田“降壓防火”技術(shù)。突破傳統(tǒng)的井田開拓設(shè)計(jì)理念，取消多盤（采）區(qū)布置方式，直接在大巷兩側(cè)布置超大綜采工作面，優(yōu)化了礦井開拓與通風(fēng)系統(tǒng)，采用“大斷面、多通道”巷道設(shè)計(jì)，創(chuàng)建了低風(fēng)壓、大風(fēng)量的特大礦井通風(fēng)模式，降低了礦井通風(fēng)阻力。5.集成創(chuàng)新了特大井田“以快防火”技術(shù)。優(yōu)選大功率高強(qiáng)度重型綜采設(shè)備、首創(chuàng)井下信息化技術(shù)，提升了裝備水平和系統(tǒng)的可靠性，工作面平均日推進(jìn)17m，實(shí)現(xiàn)了快采；采用巷道快速隔風(fēng)裝置和永久密閉施工新工藝。在達(dá)到安全高效的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)防火，極大地縮短煤氧化時(shí)間，有效地防止煤炭自燃。該項(xiàng)成果在神東礦區(qū)獲得了成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了零自然發(fā)火，并取得重大經(jīng)濟(jì)效益。2005—2007年，通過(guò)在礦區(qū)大柳塔礦、補(bǔ)連塔礦、石圪臺(tái)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(yīng)用，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益159688萬(wàn)元。為特大井田建設(shè)和礦井火災(zāi)防治提供了新的技術(shù)途徑。

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