在矿山周边采集水样品

采集煤矸石样品

日前，自然资源部中国地质调查局郑州矿产综合利用所将《江西省萍乡市安源区白源煤矿地下空间开发利用适宜性评价报告》《江西省萍乡市煤矸石调查与评价报告》等7个地质调查成果报告和一系列配套图件，通过网签形式移交给江西省萍乡市人民政府。

这一系列成果的及时移交，将为萍乡市资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价提供技术支撑，进一步推进煤矿地下空间资源综合利用，实现资源保护、开发利用、生态修复的“三统一”，为国土空间科学规划和重大项目实施提供可靠的地质支撑系统方案。特别是有关煤矿采空区地下空间和煤矸石等固废资源综合利用的相关成果，为资源枯竭型城市绿色可持续发展提供了新思路。

服务地方发展的新模式

2019年，依托《长江中游黄石—萍乡—德兴矿山集中区综合地质调查》二级项目，郑州综合利用所在萍乡开展了煤矿地下空间开发利用适宜性评价、煤矸石及典型固废综合利用调查评价、水工环地质调查评价、水土质量调查评价、地质文化村建设可行性研究等工作。

通过一系列工作的开展，项目形成了七大地质调查成果：建立了煤矿地下空间判识和估算方法，提出煤矿地下空间利用的方向、技术及构想；查明萍乡市地面沉降影响范围；查明湘东区冬瓜槽地区地质灾害危险性，在危险性预测评估的基础上提出防治措施建议；编制高滩村地质文化村建设方案，支撑乡村振兴和脱贫攻坚；制订萍乡市地下水开发利用方案，实施探采结合井工程，建立后备水源地，有效保障居民旱季用水安全，新发现矿泉水资源地2处，为优化该地区的产业结构提供保障；查清萍乡市煤矸石空间分布及对生态环境的影响，研发高附加值利用产品；查明矿山周边水土污染现状，以及矿业活动对周边水土质量的影响。

基于这些成果，目前萍乡市已有多个煤矸石加工利用企业对煤矸石高附加值产品产生了浓厚兴趣，有意与郑州综合利用所联合申报科研基金。中国节能环保集团、中国黄金集团公司等企业也对萍乡市表达了矿山生态修复治理方面的合作意向。

值得一提的是，在项目实施过程中，郑州综合利用所坚持以需求、问题、目标和任务为导向，精准对接需求，服务地方经济社会发展，探索建立了国家引导、地方支持、市场跟进、合作共享的地质工作新模式。

煤炭资源利用的老难题

萍乡市被誉为“江南煤都”，是我国华东地区重要的煤炭生产基地。但煤炭资源的大规模开发利用产生了大量煤矸石。煤矸石的大量堆积，及其引发的一系列环境问题，让萍乡市承受着巨大环境代价。

大量的煤矸石长时间堆存，不仅占用大量土地、污染水土环境，而且由于煤矸石引发的大气污染问题也十分突出。“在干旱或大风天气下，堆积的煤矸石易形成扬尘，自燃后更是会产生一氧化碳、二氧化硫等有害气体，污染大气环境。”郑州综合利用所所长张海啟介绍说。此外，由于萍乡市煤炭资源多采用地下开采方式，因而在煤炭开采区引发了地面塌陷和地裂缝等地质灾害。调查显示，在萍乡巨源、安源、青山、高坑、三田等煤矿区，伴随地面塌陷出现较大地裂缝49条，累计长度达到1.63万米。

“所谓工业废弃物，其实是暂时未开发利用的资源。”项目负责人、郑州综合利用所助理研究员刘玉林表示，只要对现有的工业废弃物开展深入研究，就会找到它们的新用途。“而这正是我们的优势。”刘玉林说，郑州综合利用所是我国开展矿产资源综合利用的重要平台，拥有开展矿物材料研究的学科优势，一定能帮萍乡市的煤矸石找到一条高附加值利用的途径。

“变废为宝”的新妙方

项目组在收集相关资料的基础上，深入到各矿山进行实地调研。调查发现，目前萍乡市在产的煤矿主要有安源煤矿、白源煤矿等11家中小型煤矿，关停矿山共121家；全市煤矸石堆存总量为1994.85万立方米，占地面积约为20.25平方千米。利用方式主要为煤矸石制砖，虽然每年能消耗掉一定的煤矸石存量，但产品附加值不高，属典型的低端化利用。

项目组在萍乡市选取了50个典型矿区的煤矸石代表性样品，通过多种技术手段，分析了煤矸石的化学组成、矿物组成、放射性核素限量、煅烧白度等属性特征。在充分进行资源评价后，项目组得出了新的结论：萍乡市堆存的50个煤矸石堆场中，除1个因放射性核素超标无法利用外，其他均可以作为建材行业的原料，其中32个煤矸石可用于建筑砂石骨料。通过煤矸石的煅烧白度检测，采集的66个煤矸石样品中有23个煅烧白度在40以上，其主要成分为高岭石、伊利石、石英，可用作陶瓷的原料。若将煤矸石整体利用于陶瓷胚料原料，可满足本地陶瓷行业的部分原料需求。这不仅解决了大量煤矸石堆存问题，还将极大改变萍乡这个“工业陶瓷之都”大部分原料需要从外地运输购入的局面。

随后，项目组又开展了煅烧煤矸石粉体应用于塑料填料的评价与研究工作，并将相关数据、成果提供给江西省萍乡市轩品塑胶制品有限公司使用。项目组还根据煤矸石矿物组分特点，开展了煤矸石制备4A分子筛的技术研究，使煤矸石的应用扩展到石油、化工、冶金、环保、航空航天等领域。

此外，针对萍乡市垃圾焚烧飞灰目前需以每吨400～500元的成本进行固化，且固化体中的铁、铜、锌等离子易浸出造成环境污染等问题，项目组开展了垃圾焚烧的危废无害化利用研究，用飞灰与煤矸石、铁尾矿、石灰岩按一定比例及粒级配比烧制成透水砖，在解决环境问题的同时也为海绵城市建设提供了新产品。

萍乡市相关负责人表示，该系列地质调查成果将进一步助推老区走出一条“变废为宝”的新路。萍乡市将加强成果的转化应用，使成果更及时、有效服务于当地经济社会发展和生态文明建设。