淺析某煤礦環(huán)境問題與對策

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摘  要： 從礦區(qū)的水污染、矸石堆放、大氣污染、地表塌陷等4個(gè)方面分析了內(nèi)蒙古煤礦環(huán)境問題，及其對礦區(qū)環(huán)境造成的影響和破壞，指出了解決這類問題的方法。

關(guān)鍵詞： 煤炭資源特點(diǎn)；采后環(huán)境問題；解決方案 1前言 煤炭在我國一次能源的生產(chǎn)和消費(fèi)中一直占有極其重要的地位。煤炭的大規(guī)模開發(fā)和利用，不可避免地帶來一系列環(huán)境問題。僅礦區(qū)而言，就存在著水污染、矸石堆放、礦區(qū)大氣污染、地表塌陷等諸多問題。 煤炭是內(nèi)蒙古最具優(yōu)勢的礦產(chǎn)資源，其產(chǎn)值幾乎占到該區(qū)工業(yè)產(chǎn)值的一半。由于歷史及政策等因素的影響，煤礦開發(fā)破壞礦區(qū)環(huán)境資源，導(dǎo)致環(huán)境污染。國有大中型老礦區(qū)地面塌陷問題較為嚴(yán)重，成為制約礦山持續(xù)發(fā)展的主要因素之一。鄉(xiāng)鎮(zhèn)及個(gè)體小煤礦只開發(fā)，不治理加劇了礦山環(huán)境的惡化。在西部大開發(fā)中，要吸取先開發(fā)，后治理的歷史教訓(xùn)，走資源合理利用與礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)的綠色礦業(yè)之路。 內(nèi)蒙古煤炭資源的特點(diǎn)可以概括為：一是資源分布廣、總量多；二是種類齊全、品質(zhì)優(yōu)良，以低變質(zhì)煙煤和褐煤為主，低硫優(yōu)質(zhì)煤占總儲量的70%，低灰、低硫煙煤又占優(yōu)質(zhì)煤的60%；三是煤層埋藏淺、厚煤層多、地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)條件相對比較簡單、層位穩(wěn)定、煤田規(guī)模大、易開采；四是主要煤系中的共生、伴生礦產(chǎn)資源豐富，為其他礦產(chǎn)資源的綜合開發(fā)提供了便利。 為了煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，必須搞好煤礦環(huán)保，這就要求我們對煤礦環(huán)境問題有一個(gè)全面的認(rèn)識。本文就內(nèi)蒙古煤礦礦區(qū)存在的環(huán)境問題展開論述，并提出相應(yīng)的措施。 2礦區(qū)環(huán)境問題及控制 2.1礦區(qū)水污染及控制 煤礦污水主要來自于礦井水和生活用水。礦井水是煤礦排放量最大的一種污水[1]，所含物質(zhì)主要是巖粉和煤粉、懸浮物、化學(xué)耗氧量、生化需氧量，還有微生物。生活污水是人們使用過的水，除懸浮物、化學(xué)需氧量、生物需氧量外，還含有大量的細(xì)菌、油類和異味，洗澡水中還含有ABS。 目前，國內(nèi)外對煤礦水的處理技術(shù)主要有：氧化溝處理技術(shù)[2]、聚合硫酸鐵處理技術(shù)[3]、生物接觸氧化法處理技術(shù)[4]、曝氣生物濾池處理技術(shù)、硅藻土在污水處理中的應(yīng)用[5]、蘭綠藻處理技術(shù)。經(jīng)處理后的洗澡水，還可用于井下消防降塵灑水，地面矸石山灑水和地面廠區(qū)灑水等[6]。處理生活污水用于農(nóng)業(yè)灌溉或排入附近水體，各礦井的生活污水經(jīng)過一級或二級生化處理，然后進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉或排放。在臨近沙漠地區(qū)的礦井，則排至附近沙漠荒原進(jìn)行滲透。下面以神東礦區(qū)榆家梁煤礦為例，研究礦井水井下處理的效果。工程處理的礦井水為原礦井水經(jīng)井下土壤滲濾后的出水，進(jìn)水水質(zhì)：懸浮物30 mg/L，濁度10NTU，鐵6.5 mg/L，錳0.16 mg/L，處理水量為100 m3/h。工藝流程：礦井水→采空區(qū)處理→復(fù)合沉淀池→盤式過濾器→精過濾器→阻垢系統(tǒng)→供水。運(yùn)行結(jié)果：①懸浮物的濃度由30 mg/L降到了1 mg/L，處理效果顯著。②鐵的濃度由超標(biāo)的0.39 mg/L降到了0.1 mg/L，處理效果顯著。③錳的濃度由0.092 mg/L降到了0.003 3 mg/L，處理效果顯著。④pH值一直保持在6～9。⑤粒度由50～60μm降到了出水的0.3～0.4μm，完全滿足工業(yè)循環(huán)冷卻用水、煤礦井下消防、灑水用水等相應(yīng)分析項(xiàng)目的水質(zhì)要求[7]。 2.2煤矸石及利用 在煤炭洗選和加工過程中，要排出大量的煤矸石，長期堆放于地表，不僅占有大量的土地、破壞自然景觀和礦區(qū)生態(tài)平衡，而且矸石的自燃，會(huì)排出大量的煙塵、SO2、CO2、H2S等有害氣體，損害人體健康，抑制生物生長，腐蝕構(gòu)筑物等。目前，對煤矸石的利用途徑很多：（1）直接利用矸石，如鋪設(shè)道路，回填煤礦采空區(qū)和地表塌陷坑。（2）利用矸石作為發(fā)電燃料，是矸石利用的有效途徑。目前很多礦區(qū)建立了坑口電廠，補(bǔ)充礦區(qū)用電，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤。（3）可以做建筑材料的原料，如磚瓦、水泥、骨料等。（4）熱量高的煤矸石可以采用氣化的方法獲得煤氣。我國目前的矸石利用率為30%，無論從環(huán)保還是從社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益考慮，都與煤炭生產(chǎn)不相適應(yīng)。但現(xiàn)有的煤矸石的利用方法還存在許多問題，有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究。下面以煤矸石磚為例具體說明一下煤矸石的用途。煤矸石的含碳量一般為10%～40%，燃燒熱值一般在2 090～4 180 kJ/kg，燒制煤矸石磚時(shí)僅需少量的煙煤作為引燃物，引發(fā)煤矸石內(nèi)碳的燃燒，就可以保持窯內(nèi)較高的溫度，比燒制黏土磚的窯內(nèi)溫度高100℃，還能用余熱干燥坯體。所以在煤礦附近建設(shè)磚廠，利用煤矸石制磚，可以節(jié)約大量的土地和能源，會(huì)有很好的環(huán)境效益[8]。 2.3礦區(qū)大氣污染及控制 礦區(qū)的大氣污染以煤煙型為主要特征。礦區(qū)煤煙型污染主要來自3方面：一是礦區(qū)的各種燃煤鍋爐排放的污染物；二是煤礦運(yùn)輸車尾氣排放的污染物；三是矸石自燃和煤堆放自燃排放的污染物。 為了控制煤煙型污染，我國已采取了一些對策，包括控制開采高硫煤炭，增加煤炭洗選加工，推廣固硫型煤，發(fā)展煤氣和集中供熱，改造和更新陳舊鍋爐，配備高效除塵設(shè)備，加強(qiáng)煤道氣脫硫研究和工程設(shè)施等。以配備高效除塵設(shè)備為例，一般的鍋爐可設(shè)旋風(fēng)式、袋式、濕式除塵器，其除塵效率為80%～90%。陶瓷多管旋風(fēng)器耐磨性較好，濕式除塵器還能除去煙塵中部分二氧化硫和氮氧化物，但要有污水處理裝置。水泥粉塵、坑口電站煙塵排放量較大，塵粒細(xì)小，設(shè)靜電除塵器較好，其除塵效率可達(dá)99.9%[9]。 2.4地表塌陷及控制 地表沉陷是地下采動(dòng)破壞發(fā)育到地表的一種表現(xiàn)形式。在沉陷過程中，地表高度、坡度、水平位置發(fā)生變化，因此，對位于沉陷影響范圍內(nèi)的地下水、土地、植被、建（構(gòu)）筑物等都將受到不同程度的影響[10]。 關(guān)于地表沉陷的處理，其主要措施是：（1）復(fù)墾與排矸系統(tǒng)相結(jié)合；（2）復(fù)墾與電廠排灰相結(jié)合；（3）改進(jìn)采掘方法，實(shí)現(xiàn)煤炭資源的合理開采。下面以復(fù)墾與排矸系統(tǒng)相結(jié)合為例：煤矸石中的巖石成分主要屬于沉積巖，矸石一般可分為粘土巖矸石、砂巖矸石、粉砂巖矸石、鈣質(zhì)巖矸石和鋁質(zhì)巖矸石等。煤矸石是由無機(jī)質(zhì)和少量有機(jī)質(zhì)組成的混合物。無機(jī)質(zhì)中主要包括礦物質(zhì)和水，一般以硅鋁為主要成分，SiO2含量40%～60%，砂巖矸石的SiO2含量可高達(dá)70%，Al2O3含量為15%～30%，鋁質(zhì)巖矸石的Al2O3可達(dá)40%以上；含有數(shù)量不等的Fe2O3、CaO、MgO、SO3、K2O、Na2O、P2O5等無機(jī)物以及微量的稀有金屬，如鈦、釩、鈷等。所含堿金屬中，一般K的含量大于Na。有機(jī)質(zhì)主要包括C、H、O、N、S等。矸石充填復(fù)墾的方法流程為：井下矸石→地面→架線電機(jī)車→塌陷坑→平整→復(fù)土→種植綠化[11]。 3結(jié)語 煤炭工業(yè)是我區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，對內(nèi)蒙古經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展有舉足輕重的作用。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對煤炭需求量越來越大，當(dāng)采煤規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，對我區(qū)自然環(huán)境的影響也將越來越大。因此，分析研究采煤引起的環(huán)境問題的防治措施和對策，是解決能源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾，保障人與自然的和諧，全面實(shí)現(xiàn)我區(qū)以及我國其他地區(qū)煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的迫切需要。在西部大開發(fā)的過程中，這也算得上是前車之鑒了，為加快西部開發(fā)的步伐，我們一定要吸取先開發(fā)，后治理的歷史教訓(xùn)，走資源合理利用與礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)的綠色礦業(yè)之路。 參考文獻(xiàn)： ［1］周海東，張業(yè)健.論煤礦三廢與環(huán)境保護(hù)［J］.煤礦環(huán)境保護(hù)，2002，16（3）：5-8. ［2］董金岳，李愛花.氧化溝污水處理技術(shù)的發(fā)展及在煤礦中的應(yīng)用［J］.煤礦環(huán)境保護(hù)，1998，12（3）：26-29.  ［3］田永淑.聚合硫酸鐵處理煤礦污水的工業(yè)性試驗(yàn)［J］.河北化工，1999，（3）：32-33. ［4］成志強(qiáng).生物接觸氧化法處理煤礦生活污水的工藝探討［J］.能源環(huán)境保護(hù).2000，14（1）：53-55. ［5］于漧，包亞芳.硅藻土在污水處理中的應(yīng)用［J］.中國礦業(yè)，2002，11（2）：33-36. ［6］王小慧，施宅辛.煤礦污水的處理和回用［J］.陜西煤炭，2001，（3）：44-45. ［7］魏永勝，邵立南，何緒文.神東礦區(qū)礦井水井下處理就地復(fù)用關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.煤礦環(huán)保，2008，（2）：96-97. ［8］李文宇.煤矸石在建筑材料中的應(yīng)用［J］.建材技術(shù)與應(yīng)用，2009，（11）：3-4. ［9］郝華.淺談煤礦大氣污染與防治［J］.環(huán)境保護(hù)，2003，（3）：61-62. ［10］王亞博.煤礦開采沉陷非污染生態(tài)環(huán)境影響［J］.能源與環(huán)境，2008，（3）：110-111. ［11］李雪.粉煤灰和煤矸石充填復(fù)墾基礎(chǔ)研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)，2009，（20