煤炭資源開采過程中的生態(tài)環(huán)境保護對策

王付柏

（西山煤電集團有限責任公司， 山西 太原 030053）

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對煤炭的消費需求逐年遞增，煤炭目前在我國能源消費體系中占73%左右。煤炭能源雖給人們的生活帶來改變，但是開采會引起地面塌陷、水位下降、植被退化、生態(tài)破壞和環(huán)境污染等問題，也是制約煤炭行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。創(chuàng)新引領(lǐng)集約開采，以清潔、高效、低碳為目標探索出一套煤炭行業(yè)綠色開采的新模式。實現(xiàn)煤炭開采與生態(tài)環(huán)境保護同步和諧共贏[1]。

1 煤炭開采對生態(tài)環(huán)境的影響

隨著市場消費需求的逐年遞增，開采規(guī)模的擴大，煤炭開采過程引起了地面塌陷、地下水位下降、大氣污染、植被退化、產(chǎn)生固體廢棄物污染和噪聲污染等問題。

1.1 地面塌陷

煤礦開采必然引起地面沉降，嚴重影響后續(xù)采掘和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。塌陷面積和采煤量成正比例。據(jù)統(tǒng)計，我國每年因煤炭開采引起的地面塌陷面積已達35.5萬hm2，且以每年563 hm2的速度遞增。煤炭開采大都采取井下開采，隨著開采規(guī)模的擴大，采空區(qū)面積日漸增加，破壞了其上覆蓋的巖層的應(yīng)力平衡，導致巖層發(fā)生斷裂和塌陷，從而引起地表崩塌、山體滑坡、沉降、斷裂和塌陷，同時造成房屋、交通設(shè)施、水利設(shè)施大面積破壞，人畜掉入塌陷深坑的事情時有發(fā)生，嚴重影響礦區(qū)百姓的生活、生計和生產(chǎn)。隨著煤炭開采地面塌陷耕地遭到破壞，礦區(qū)周圍農(nóng)民還面臨生計無著的境地；地面塌陷形成的裂縫使地下水位下降，加速土地的荒漠化、鹽堿化。

1.2 水資源污染

在煤礦開采過程中，工業(yè)廢水的直接排放易對地下水資源造成嚴重污染。工業(yè)廢水主要是煤巖注水、巖石孔隙水、灌漿的污水等。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)有生產(chǎn)工藝每開采1 t煤的排水量大約為3 m3左右。煤炭開采也會影響地下水資源，造成水的遷移運動，造成水土資源的流失和污染，間接影響礦區(qū)居民的生活。地表水位的下降，還會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成破壞，導致農(nóng)作物的減產(chǎn)。

1.3 粉塵和廢氣污染

煤炭開采和利用過程中會向大氣釋放大量的二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)性有機化合物和煤矸石自燃產(chǎn)生的有毒有害氣體；粉塵主要是由掘進爆破、煤炭運輸過程產(chǎn)生的；同時煤炭運輸裝卸過程所產(chǎn)生的浮散在空氣中的煤灰和粉塵，也增加了空氣中的固體小顆粒物濃度，都嚴重危害人體健康和生態(tài)環(huán)境。此外，礦井的掘進和采煤工作面也是煤塵的主要來源，占煤礦總產(chǎn)塵量的70%左右。同時，在開采過程中產(chǎn)生大量的甲烷氣體，對大氣臭氧層也有一定的危害。

1.4 固體廢棄物污染

在煤礦開采過程中，巷道掘進和綜采煤矸石是煤礦生產(chǎn)的主要固體廢棄物。由于煤矸石具有自燃性，在燃燒過程中會釋放出SO2、H2S等有毒有害氣體，矸石中含有的大量重金屬，如果不加處理會直接污染地下水資源和土壤，會對礦區(qū)居民的身體健康造成嚴重危害。

1.5 噪聲污染

當前，我國煤礦井下掘進和綜采工作面所使用的電動鑿巖機、采煤機、扇風機等生產(chǎn)設(shè)備噪音嚴重，導致開采區(qū)域的噪聲污染嚴重，甚至高達120 dB，大大超出國家標準。由于煤礦開采中的噪聲污染強度大、聲源多、頻帶寬，容易對礦工的聽力系統(tǒng)造成嚴重損害，甚至會引發(fā)耳聾、心血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的疾病，影響礦工身體健康，降低工作效率，對煤礦安全生產(chǎn)也造成嚴重隱患。

2 煤炭開采的生態(tài)環(huán)境保護與治理措施

2.1 采煤沉陷區(qū)的治理

由于地面塌陷具有一定的隨機性和突發(fā)性，但井下煤炭開采是根本原因，應(yīng)以井下治理為主。明確主體責任，完善監(jiān)督機制，既治標又治本，借鑒國外先進的治理經(jīng)驗，邊開采、邊治理。加大技術(shù)創(chuàng)新，在地質(zhì)沉陷區(qū)推行連采連充的充填開采技術(shù)，在回采工作面推進的同時不斷向采空區(qū)充填煤矸石和膏體等，有效預防控制地面塌陷，以進行地壓管理、控制圍巖崩落和地表移動，在充填體的保護下進行回采，也是當前比較成熟、有效的控制地面塌陷的技術(shù)。結(jié)合水文地質(zhì)資料，合理留設(shè)保護煤柱寬度；做好雨季三防工作，特別是地表和地下水的排水工作；做好地質(zhì)勘查和地質(zhì)災(zāi)害防控工作；對塌陷區(qū)破壞的土地填充平整修復成可利用的耕地。例如太原西銘礦在500 m深井下，使用矸石充填機把篩選后的煤矸石重新回填到采空區(qū)巷道里，這種煤矸石回填充技術(shù)，可使煤矸石不出礦區(qū)直接用于填充，提高生產(chǎn)效率同時減少二次污染[2]。

2.2 井下污水的處理

由于井下開采過程中需要對煤層注水降塵，采掘設(shè)備液壓用水，特別是采空區(qū)和尾礦水未經(jīng)處理直接排放都會造成水污染。采用新型水處理技術(shù)，使用井下復用水處理系統(tǒng)，將污水通過設(shè)備過濾和沉淀后存儲到清水池，使用復用水泵房的多級離心泵將工業(yè)用水輸送到用水工作面，以此來實現(xiàn)煤礦井下開采用水的重復利用，對于過濾后的煤泥水可回收輸送至選煤廠二次加工處理。新技術(shù)的應(yīng)用可代替自來水在礦井開采過程中的重復循環(huán)利用，降低了礦井污水處理排放壓力，保護了地下水資源，還節(jié)約開采過程中的用水成本。

2.3 粉塵和廢氣污染的治理

針對煤礦開采所產(chǎn)生的廢氣，應(yīng)研究其特性開展針對性的治理。例如對于一氧化碳的治理，對采空區(qū)的注漿、注氮氣及密封措施，可防治煤自燃產(chǎn)生的一氧化碳。此外，還通過對煤巖注水和噴霧等防治，既降塵又防止煤塵燃爆產(chǎn)生一氧化碳；對于氮氧化物的防治，給柴油動力機械設(shè)備加裝廢水凈化器可有效降低排放。目前，煤塵治理技術(shù)主要采用機械除塵、袋式除塵、濕式除塵與電式除塵。各類除塵技術(shù)應(yīng)結(jié)合自身優(yōu)勢和實際情況有效應(yīng)用，此外，煤礦地面防塵應(yīng)采取噴霧灑水技術(shù)，防止煤塵飄散，有效降低粉塵對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響。

2.4 固體廢物的治理

目前，煤炭固體廢氣物處理技術(shù)有：綜合處理技術(shù)、焚燒技術(shù)、堆肥和填埋。綜合利用是對煤矸石等固體廢棄物的回收和再利用。例如煤矸石的綜合利用，可作為采煤塌陷區(qū)充填的充填材料。還可深加工生產(chǎn)SAC硅鋁填充材料用在建筑防水涂料中。充分利用煤矸石的熱值，建設(shè)煤矸石發(fā)電廠，既提高資源使用效率，還降低二次污染，對于燃燒的粉煤灰還可用于制磚和陶粒。采用新技術(shù)對固體廢物回收利用，變廢為寶，產(chǎn)生新的經(jīng)濟效益，減輕對環(huán)境的壓力。

2.5 噪聲污染的治理

煤礦生產(chǎn)過程中造成的噪聲遠遠超出國家標準85 dB，由于煤礦井下工作面狹窄，反射面大，設(shè)備工作過程中產(chǎn)生的噪聲會嚴重影響煤礦工人的身體健康，同時還對煤礦安全生產(chǎn)造成一定的影響。因此，在采礦過程中，礦工應(yīng)佩戴消聲設(shè)備，安裝消聲隔離裝置，有效降低采煤所產(chǎn)生噪聲，并控制在標準范圍內(nèi)[3]。

3 結(jié)語

煤炭作為我國重要的基礎(chǔ)能源。在改變?nèi)藗兩钔瑫r，又不可回避開采對生態(tài)環(huán)境造成的嚴重影響。煤炭開采造成的環(huán)境污染根源是地下開采，以井下治理為主，采用高產(chǎn)高效的綠色開采技術(shù)。正確處理好煤炭開采利用與生態(tài)環(huán)境破壞的突出矛盾，堅持煤炭開采與生態(tài)治理再造并重的方針，整體布局將保護環(huán)境與煤炭開采、環(huán)保效益和經(jīng)濟效益放在同等重要位置的科學觀念。樹立綠色理念和思維，大力實施綠色開采，將生態(tài)環(huán)境和生態(tài)文明建設(shè)提高到一個新高度，實現(xiàn)煤炭行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

[1] 智通.煤炭循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式探討[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2006（3）：9-11.

[2] 李忠.淺析煤礦開采過程中的環(huán)境問題及防治辦法[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2013（21）：105-106.

[3] 吳紅林.煤礦井下噪聲危害及其防治[J].河北煤炭，2007（4）：6-8.

（編輯：王瑾）