在山西某煤礦的井下巷道，一種乳白色漿體正通過管道被注入采空區，40 分鐘后便形成堅實的支撐體—這種由中國礦業大學“矸戈為帛”團隊研發的“智凝壹號”高水速凝材料，正悄然改變著傳統煤炭開采的生態圖景。當行業還在為每年6.5億噸矸石堆放、2億噸選礦廢水排放發愁時，這支跨學科團隊用材料創新與工藝重構，為地下空間充填領域帶來了從“被動治污”到“主動創效”的范式革命。

巖層下的生態困境：傳統開采的環保之痛

走進任何一座傳統煤礦，矸石山與廢水池都是繞不開的景象。這些因采煤而生的“副產品”不僅侵占土地、污染水源，更讓井下開采面臨巖層垮落的安全隱患。盡管國家大力推行充填開采技術，但材料強度不足、工序干擾、成本高企等難題，讓這項“綠色工藝”始終停留在實驗室—全國充填開采產量僅占煤炭總產量的0.2%，不足800萬噸，與每年新增的6.5億噸矸石量形成刺眼對比。

“課堂上老師展示的充填工藝，為何在礦區卻用不上？”2021年，采礦工程專業學生劉家豪的一次發問，點燃了團隊探索的起點。在王襄禹教授指導下，這群年輕人帶著地質錘與pH試紙走進礦井，在巷道粉塵與廢水異味中，逐漸勾勒出技術突圍的三重方向：如何讓廢水變原料？如何讓充填與采煤并行？如何讓支撐體強韌如巖？

破局“不可能三角”：三項技術重構充填邏輯

在煤炭資源與安全開采國家重點實驗室，團隊用兩年時間完成了材料科學與采礦工藝的跨界融合。他們將稀土催化劑嵌入納米TiO2，讓原本渾濁的選礦廢水經過光催化反應后，竟能成為充填材料的“營養基”；通過神經網絡算法規劃輸送路徑，使傳統單向充填變為雙向循環作業，井下巷道里首次出現了“充填與采煤互不干擾”的平行作業場景；而當聚丙烯纖維以三維亂向結構融入高水材料時，原本1MPa的初始強度被拉升至10MPa，40分鐘內便能撐起整個巖層重量。

“這不是簡單的材料改良，而是重構了充填開采的價值鏈條。”團隊技術總監陳曉峰指著實驗數據介紹，當廢水處理與材料制備形成閉環，當巷道從“采完就廢”變為“永久留巷”，當支護成本因材料自增強而大幅降低，那些曾讓煤礦企業望而卻步的環保投入，正轉化為噸煤增收的經濟效益。在山西科興趙莊煤業的應用現場，原本需要三天完成的充填工序，現在只需一個班就能搞定，作業環境也因 Y 型通風工藝改善得讓人幾乎忘了這是在地下千米。

從實驗室到千米井下：產學研聯動的“智凝”速度

在晉煤集團的調度中心大屏上，一組實時數據正在刷新行業認知：某應用“智凝壹號”的工作面，月推進度提升85%，矸石消耗量相當于10個標準足球場的體積。這種肉眼可見的效益，讓原本持觀望態度的礦企主動敲開了團隊的門。與傳統技術需要巨額設備改造不同，團隊開發的袋式隔離體快速施工工藝，只需在現有支架上增加液壓裝置，就能實現“邊采邊充”的無縫銜接。

“我們在井下待了187天，光配方就調了200多次。”團隊成員張軒洋翻開磨損的實驗筆記，里面夾著不同礦坑廢水的色度對比照片。這種扎根現場的研發模式，讓技術落地少了許多“水土不服”—當新疆某礦的高礦化度廢水讓傳統材料失效時，團隊迅速迭代出的耐鹽配方已提前完成中試；當東北某礦提出低溫施工需求，他們又在零下20℃的實驗艙里攻克了速凝難題。

綠色礦山的未來圖景：當矸石成為生態“積木”

在矸石山治理現場，原本灰蒙蒙的廢料堆已被植被覆蓋，而山體內正在發生更深刻的變化—那些曾被視為污染物的選礦廢水，正通過管道注入地下，在“智凝壹號”的催化下變成支撐巖層的“生態混凝土”。這種材料不僅能吸附重金屬，其水化產物還能為微生物提供生存環境，形成地下空間的自凈系統。

按照團隊的規劃，未來三年將在晉陜蒙甘寧地區建設5個示范礦山，讓充填開采從“政策驅動”變為“效益驅動”。當被問及技術推廣的最大障礙時，劉家豪指向巷道巖壁上的滲水痕跡：“不是技術難題，而是觀念轉變—當每噸矸石的處理成本轉化為資源收益，當礦工不再需要在粉塵中作業，綠色開采自然會成為行業自覺。”

此刻，在千米井下，新的充填體正在成型，它支撐的不僅是巖層，更是一個資源型產業向生態友好型轉身的可能。從矸石到帛，這場由青年學者發起的技術革命，正在重新定義“挖煤”二字的生態內涵。