浅析某煤矿环境问题与对策

关键词： 煤炭资源特点；采后环境问题；解决方案

1前言

煤炭在我国一次能源的生产和消费中一直占有极其重要的地位。煤炭的大规模开发和利用，不可避免地带来一系列环境问题。仅矿区而言，就存在着水污染、矸石堆放、矿区大气污染、地表塌陷等诸多问题。

煤炭是内蒙古最具优势的矿产资源，其产值几乎占到该区工业产值的一半。由于历史及政策等因素的影响，煤矿开发破坏矿区环境资源，导致环境污染。国有大中型老矿区地面塌陷问题较为严重，成为制约矿山持续发展的主要因素之一。乡镇及个体小煤矿只开发，不治理加剧了矿山环境的恶化。在西部大开发中，要吸取先开发，后治理的历史教训，走资源合理利用与矿山生态环境保护的绿色矿业之路。

内蒙古煤炭资源的特点可以概括为：一是资源分布广、总量多；二是种类齐全、品质优良，以低变质烟煤和褐煤为主，低硫优质煤占总储量的70%，低灰、低硫烟煤又占优质煤的60%；三是煤层埋藏浅、厚煤层多、地质构造和水文地质条件相对比较简单、层位稳定、煤田规模大、易开采；四是主要煤系中的共生、伴生矿产资源丰富，为其他矿产资源的综合开发提供了便利。

为了煤炭工业的可持续发展和实现现代化，必须搞好煤矿环保，这就要求我们对煤矿环境问题有一个全面的认识。本文就内蒙古煤矿矿区存在的环境问题展开论述，并提出相应的措施。

2矿区环境问题及控制

2.1矿区水污染及控制

煤矿污水主要来自于矿井水和生活用水。矿井水是煤矿排放量最大的一种污水[1]，所含物质主要是岩粉和煤粉、悬浮物、化学耗氧量、生化需氧量，还有微生物。生活污水是人们使用过的水，除悬浮物、化学需氧量、生物需氧量外，还含有大量的细菌、油类和异味，洗澡水中还含有ABS。

目前，国内外对煤矿水的处理技术主要有：氧化沟处理技术[2]、聚合硫酸铁处理技术[3]、生物接触氧化法处理技术[4]、曝气生物滤池处理技术、硅藻土在污水处理中的应用[5]、兰绿藻处理技术。经处理后的洗澡水，还可用于井下消防降尘洒水，地面矸石山洒水和地面厂区洒水等[6]。处理生活污水用于农业灌溉或排入附近水体，各矿井的生活污水经过一级或二级生化处理，然后进行农业灌溉或排放。在临近沙漠地区的矿井，则排至附近沙漠荒原进行渗透。下面以神东矿区榆家梁煤矿为例，研究矿井水井下处理的效果。工程处理的矿井水为原矿井水经井下土壤渗滤后的出水，进水水质：悬浮物30 mg/L，浊度10NTU，铁6.5 mg/L，锰0.16 mg/L，处理水量为100 m3/h。工艺流程：矿井水→采空区处理→复合沉淀池→盘式过滤器→精过滤器→阻垢系统→供水。运行结果：①悬浮物的浓度由30 mg/L降到了1 mg/L，处理效果显著。②铁的浓度由超标的0.39 mg/L降到了0.1 mg/L，处理效果显著。③锰的浓度由0.092 mg/L降到了0.003 3 mg/L，处理效果显著。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，完全满足工业循环冷却用水、煤矿井下消防、洒水用水等相应分析项目的水质要求[7]。

2.2煤矸石及利用

在煤炭洗选和加工过程中，要排出大量的煤矸石，长期堆放于地表，不仅占有大量的土地、破坏自然景观和矿区生态平衡，而且矸石的自燃，会排出大量的烟尘、SO2、CO2、H2S等有害气体，损害人体健康，抑制生物生长，腐蚀构筑物等。目前，对煤矸石的利用途径很多：（1）直接利用矸石，如铺设道路，回填煤矿采空区和地表塌陷坑。（2）利用矸石作为发电燃料，是矸石利用的有效途径。目前很多矿区建立了坑口电厂，补充矿区用电，节约标准煤。（3）可以做建筑材料的原料，如砖瓦、水泥、骨料等。（4）热量高的煤矸石可以采用气化的方法获得煤气。我国目前的矸石利用率为30%，无论从环保还是从社会经济效益考虑，都与煤炭生产不相适应。但现有的煤矸石的利用方法还存在许多问题，有待进一步实验研究。下面以煤矸石砖为例具体说明一下煤矸石的用途。煤矸石的含碳量一般为10%～40%，燃烧热值一般在2 090～4 180 kJ/kg，烧制煤矸石砖时仅需少量的烟煤作为引燃物，引发煤矸石内碳的燃烧，就可以保持窑内较高的温度，比烧制黏土砖的窑内温度高100℃，还能用余热干燥坯体。所以在煤矿附近建设砖厂，利用煤矸石制砖，可以节约大量的土地和能源，会有很好的环境效益[8]。

2.3矿区大气污染及控制

矿区的大气污染以煤烟型为主要特征。矿区煤烟型污染主要来自3方面：一是矿区的各种燃煤锅炉排放的污染物；二是煤矿运输车尾气排放的污染物；三是矸石自燃和煤堆放自燃排放的污染物。

为了控制煤烟型污染，我国已采取了一些对策，包括控制开采高硫煤炭，增加煤炭洗选加工，推广固硫型煤，发展煤气和集中供热，改造和更新陈旧锅炉，配备高效除尘设备，加强煤道气脱硫研究和工程设施等。以配备高效除尘设备为例，一般的锅炉可设旋风式、袋式、湿式除尘器，其除尘效率为80%～90%。陶瓷多管旋风器耐磨性较好，湿式除尘器还能除去烟尘中部分二氧化硫和氮氧化物，但要有污水处理装置。水泥粉尘、坑口电站烟尘排放量较大，尘粒细小，设静电除尘器较好，其除尘效率可达99.9%[9]。

2.4地表塌陷及控制

地表沉陷是地下采动破坏发育到地表的一种表现形式。在沉陷过程中，地表高度、坡度、水平位置发生变化，因此，对位于沉陷影响范围内的地下水、土地、植被、建（构）筑物等都将受到不同程度的影响[10]。

关于地表沉陷的处理，其主要措施是：（1）复垦与排矸系统相结合；（2）复垦与电厂排灰相结合；（3）改进采掘方法，实现煤炭资源的合理开采。下面以复垦与排矸系统相结合为例：煤矸石中的岩石成分主要属于沉积岩，矸石一般可分为粘土岩矸石、砂岩矸石、粉砂岩矸石、钙质岩矸石和铝质岩矸石等。煤矸石是由无机质和少量有机质组成的混合物。无机质中主要包括矿物质和水，一般以硅铝为主要成分，SiO2含量40%～60%，砂岩矸石的SiO2含量可高达70%，Al2O3含量为15%～30%，铝质岩矸石的Al2O3可达40%以上；含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、SO3、K2O、Na2O、P2O5等无机物以及微量的稀有金属，如钛、钒、钴等。所含碱金属中，一般K的含量大于Na。有机质主要包括C、H、O、N、S等。矸石充填复垦的方法流程为：井下矸石→地面→架线电机车→塌陷坑→平整→复土→种植绿化[11]。

3结语

煤炭工业是我区经济建设的主导产业，对内蒙古经济建设与发展有举足轻重的作用。随着国民经济的发展，对煤炭需求量越来越大，当采煤规模进一步扩大，对我区自然环境的影响也将越来越大。因此，分析研究采煤引起的环境问题的防治措施和对策，是解决能源开发与生态环境之间的矛盾，保障人与自然的和谐，全面实现我区以及我国其他地区煤炭工业可持续发展战略的迫切需要。在西部大开发的过程中，这也算得上是前车之鉴了，为加快西部开发的步伐，我们一定要吸取先开发，后治理的历史教训，走资源合理利用与矿山生态环境保护的绿色矿业之路。

参考文献：

［1］周海东，张业健.论煤矿三废与环境保护［J］.煤矿环境保护，2002，16（3）：5-8.

［2］董金岳，李爱花.氧化沟污水处理技术的发展及在煤矿中的应用［J］.煤矿环境保护，1998，12（3）：26-29. 

［3］田永淑.聚合硫酸铁处理煤矿污水的工业性试验［J］.河北化工，1999，（3）：32-33.

［4］成志强.生物接触氧化法处理煤矿生活污水的工艺探讨［J］.能源环境保护.2000，14（1）：53-55.

［5］于漧，包亚芳.硅藻土在污水处理中的应用［J］.中国矿业，2002，11（2）：33-36.

［6］王小慧，施宅辛.煤矿污水的处理和回用［J］.陕西煤炭，2001，（3）：44-45.

［7］魏永胜，邵立南，何绪文.神东矿区矿井水井下处理就地复用关键技术研究［J］.煤矿环保，2008，（2）：96-97.

［8］李文宇.煤矸石在建筑材料中的应用［J］.建材技术与应用，2009，（11）：3-4.

［9］郝华.浅谈煤矿大气污染与防治［J］.环境保护，2003，（3）：61-62.

［10］王亚博.煤矿开采沉陷非污染生态环境影响［J］.能源与环境，2008，（3）：110-111.

［11］李雪.粉煤灰和煤矸石充填复垦基础研究［J］.农业工程学，2009，（20