峰峰集團(tuán)煤矸石及矸石山生態(tài)治理模式的探索與實(shí)踐

代其彬，郝育紅

（冀中能源峰峰集團(tuán)，河北 邯鄲 056107）

0 引 言

冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司前身為峰峰煤礦，是我國最早開發(fā)利用的礦區(qū)之一，至今已有130 多年開采歷史。

峰峰集團(tuán)是以煤炭為主，化工、電力、裝備制造、現(xiàn)代物流等產(chǎn)業(yè)為輔，綜合發(fā)展的特大型現(xiàn)代企業(yè)集團(tuán)，下屬10 個(gè)生產(chǎn)煤礦，2 個(gè)中央洗煤廠，3 座矸石熱電廠以及機(jī)械制造、焦化等公司。企業(yè)現(xiàn)有18 座矸石山，堆存矸石量約3 600 萬t，占地約9.8×105m2，這些矸石山具有數(shù)量多、堆存量大、坡度陡、施工難度大、植被成活率低、初期投資大、短期見效慢等缺點(diǎn)。

為此，企業(yè)按照“源頭減量化、利用資源化、末端生態(tài)化”的思路，積極探索多種綜合技術(shù)途徑，開展煤矸石及矸石山的治理。

1 煤矸石及矸石山管理模式的歷史和背景

煤礦的排矸量約占煤炭開采量的8%～20%，平均約為12%，且以傳統(tǒng)矸石山的形式堆存于各礦區(qū)地面，矸石山已經(jīng)成為煤礦所在地的典型標(biāo)志。

煤矸石山現(xiàn)狀有如下缺點(diǎn)。

（1） 體積大，占用大量土地資源。

（2） 綜合利用率低、浪費(fèi)現(xiàn)象普遍。大量的煤矸石以矸石山的形式堆存，需要走合理利用化途徑來解決。

（3） 災(zāi)害頻發(fā)，環(huán)境破壞嚴(yán)重。堆放極不穩(wěn)固，特別是一些經(jīng)過氧化、風(fēng)化、雨水滲透浸泡后、含有殘煤和膨潤(rùn)土及硫分過高等因素的煤矸石山，存在自燃、坍塌、揚(yáng)塵等污染環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

（4） 經(jīng)雨水沖洗的煤矸石水液，可能出現(xiàn)酸堿性、伴有重金屬集聚，污染土地等，嚴(yán)重制約煤礦可持續(xù)發(fā)展，與生態(tài)文明建設(shè)構(gòu)成矛盾。

根據(jù)《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》 《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》 《河北省生態(tài)環(huán)境保護(hù)十三五規(guī)劃》 《河北省固體廢物污染環(huán)境防治條例》 《河北省大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施方案》 《京津冀及周邊地區(qū)2019 年大氣污染防治工作方案》 及《邯鄲市2018-2019 年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅(jiān)行動(dòng)工作方案》 等政策法規(guī)，煤炭開采礦區(qū)長(zhǎng)期積累下來的煤矸石山已成為刻不容緩、亟待解決的重大社會(huì)問題和環(huán)境問題。

2 煤矸石及矸石山生態(tài)治理模式的內(nèi)涵

（1） 采取“源頭減量化”，實(shí)現(xiàn)矸石井下分選、分裝、分運(yùn)等措施。

（2） 擴(kuò)大“資源化利用”途徑，實(shí)現(xiàn)低熱值煤及煤矸石發(fā)電供熱、制作建材及原料利用、修筑路基。

（3） “末端生態(tài)化”治理，實(shí)施煤矸石及矸石山自然修復(fù)、植被綠化、土地復(fù)墾等技術(shù)工程。

把煤矸石及矸石山生態(tài)治理與礦區(qū)生態(tài)建設(shè)、環(huán)境污染治理相結(jié)合，促進(jìn)生態(tài)的動(dòng)態(tài)平衡和良性循環(huán)，推動(dòng)資源合理開發(fā)利用，做到發(fā)展與環(huán)境相協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)煤矸石及矸石山生態(tài)治理與礦區(qū)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益的同步提高，全方位展現(xiàn)綠色生態(tài)礦山新形象，用生態(tài)保護(hù)促進(jìn)礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

3 煤矸石及矸石山生態(tài)治理模式探索與實(shí)踐的主要做法

冀中能源峰峰集團(tuán)積極響應(yīng)國家、省、市、礦區(qū)對(duì)環(huán)境保護(hù)的相關(guān)政策和要求，認(rèn)真研究《煤矸石山生態(tài)修復(fù)綜合技術(shù)規(guī)范》 《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》 《煤礦矸石山災(zāi)害防治與治理工作指導(dǎo)意見》等標(biāo)準(zhǔn)，將環(huán)保工作擺在突出位置，積極開展煤矸石及矸石山治理。

3.1 一礦一策實(shí)現(xiàn)矸石總量減排

煤矸石及矸石山產(chǎn)生的根源在煤礦開采及礦井基本建設(shè)、煤炭洗選加工過程中。因此，從煤炭開采源頭，科學(xué)施策，強(qiáng)化管理，實(shí)現(xiàn)煤矸石的減量化及煤矸石的不升井，是落實(shí)“源頭治理”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

峰峰集團(tuán)多個(gè)礦井采取優(yōu)化開拓、采區(qū)設(shè)計(jì)布局，盡量少走巖巷、半煤巖巷道、多布設(shè)煤巷，合理集中生產(chǎn)，科學(xué)過斷層等構(gòu)造帶，強(qiáng)化工作面開采管理，減少“割頂割底”等系列技術(shù)措施，從開采源頭減少了煤矸石的產(chǎn)生量；同時(shí)，實(shí)施井下煤與矸石的分揀、動(dòng)態(tài)分選、分裝、分運(yùn)等措施，將煤與矸石從井下分開；采取巷道形式充填煤矸石置換呆滯資源、解放構(gòu)造帶邊角資源，消納煤矸石，實(shí)現(xiàn)煤矸石總產(chǎn)量減排，解放煤炭資源，控制開采區(qū)沉陷及巖層、地表移動(dòng)變形的多重生態(tài)開采效果。

3.2 因礦制宜煤矸石及矸石山資源化發(fā)電利用

在煤炭生產(chǎn)過程中，排放大量的煤矸石等特色污染物，對(duì)其依然沿襲著“先污染、后治理”的防治方式，廢物資源化利用率較低，污染物排放總量居高不下，給周圍環(huán)境容量承載帶來較大壓力。

2007 年1 月17 日，國家發(fā)改委和建設(shè)部發(fā)布《熱電聯(lián)產(chǎn)和煤矸石綜合利用發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)管理暫行規(guī)定》。

2011 年11 月25 日，國家能源局發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)低熱值煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》[國能電力 （2011） 396 號(hào)]。

2015 年1 月，國家發(fā)改委等發(fā)布《煤矸石綜合利用管理辦法》 等相關(guān)政策，在國家政策層面上鼓勵(lì)包括煤矸石發(fā)電項(xiàng)目在內(nèi)的資源化綜合利用。規(guī)模化煤矸石發(fā)電符合我國政策，發(fā)展空間和前景好。

通過管理創(chuàng)新，企業(yè)積極參與到了河北省《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 （DB13/2209-2015） 的制定工作，成功爭(zhēng)取到科學(xué)合理的地方標(biāo)準(zhǔn)有別于地方燃煤火電廠，并通過技改完全達(dá)到了地方標(biāo)準(zhǔn)的排放要求。

峰峰集團(tuán)電業(yè)公司的薛村矸石熱電廠、九龍矸石熱電廠，均為獨(dú)立熱網(wǎng)，擔(dān)負(fù)著煤礦安全生產(chǎn)、井口保溫、職工洗澡、衣服烘干、棚戶區(qū)居民供暖、部分城市集中供熱等職責(zé)，消化煤矸石約30萬t/a，開拓了煤矸石資源化利用的推進(jìn)，促進(jìn)了企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展，同時(shí)也體現(xiàn)了國有大型企業(yè)的社會(huì)擔(dān)當(dāng)，帶頭治理污染，積極推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和企業(yè)建設(shè)，主動(dòng)為政府分憂，積極容納勞動(dòng)力就業(yè)，穩(wěn)定了社會(huì)發(fā)展。

3.3 因地制宜煤矸石及矸石山資源化制磚利用

煤矸石制備墻體材料包括混凝土砌塊、蒸養(yǎng)煤矸石砌塊和微孔輕質(zhì)燒結(jié)磚。利用煤矸石制磚是節(jié)土、節(jié)煤、保護(hù)環(huán)境的有效途徑，符合國家政策的要求。

煤矸石制磚的工藝流程和設(shè)備與傳統(tǒng)黏土燒結(jié)磚基本相同，以煤矸石代替黏土，利用煤矸石自身的發(fā)熱量?jī)?nèi)燃，節(jié)約了外加燃料，可做到制磚不用土、燒磚不用或少用煤。

煤矸石燒結(jié)磚的工藝流程為給料—粗碎—細(xì)碎—篩選—加水?dāng)嚢琛惢獢嚢琛獙?duì)輥—成型—切碼坯—干燥—焙燒—卸磚。

檢測(cè)表明，峰峰礦區(qū)的煤矸石成分組成適合制磚，峰峰礦區(qū)已建成二座矸石磚廠，生產(chǎn)矸石磚2.7 億塊/a，利用矸石88 萬t/a，產(chǎn)值2 000 萬元，效果顯著。

煤矸石制磚一方面消耗了大量煤矸石廢棄物，另一方面代替黏土保護(hù)了土地資源。

在今后發(fā)展煤矸石制磚項(xiàng)目中，應(yīng)該以發(fā)展高摻量煤矸石承重及非承重?zé)Y(jié)空心磚、輕質(zhì)料等新型建材為重點(diǎn)，逐步替代黏土。同時(shí)鼓勵(lì)煤矸石建材及制品向多功能、多品種、高檔次方向發(fā)展。

3.4 煤矸石及矸石山資源化水泥建材原料利用

煤矸石可以提供水泥生料成分中的硅、鋁等成分，配料生產(chǎn)水泥，其伴生熱值在水泥燒制過程中具有降低煤耗、節(jié)省燃料、增加產(chǎn)量、降低電耗、變廢為寶及保護(hù)環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn)。

煤矸石生產(chǎn)出的工業(yè)廢渣經(jīng)低溫?zé)粕a(chǎn)出的水泥熟料有硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥及堿膠凝材料新型等諸多水泥系列產(chǎn)品，企業(yè)部分矸石山的矸石，已經(jīng)在多個(gè)水泥廠得到資源化利用。

3.5 煤矸石及矸石山資源化筑路材料路基利用

根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》 （JTG D30-2015）的有關(guān)要求，填方路基應(yīng)優(yōu)先選用強(qiáng)度較高、硬度較大的煤矸石作為路基填料。

煤矸石經(jīng)過篩分、破碎及分選等工藝環(huán)節(jié)，可生產(chǎn)砼骨料及道路基材等建材產(chǎn)品。這一用途煤矸石的使用量大、應(yīng)用廣泛、市場(chǎng)空間廣闊，為煤矸石資源化利用的主要途徑和技術(shù)之一。

礦區(qū)的很多座煤矸石山已經(jīng)堆放了多年，經(jīng)歷過自然發(fā)火等，已成“紅矸”，故更適合作為道路基材使用。

企業(yè)積極響應(yīng)有關(guān)政策，強(qiáng)化矸石山作為路基材料的應(yīng)用，使用羊東礦、二礦、一礦、四礦、通順及牛兒莊礦等矸石作為道路基材，以實(shí)現(xiàn)減少土方開挖、消除矸石山污染及保護(hù)生態(tài)環(huán)境的多重效益。

3.6 煤矸石及矸石山資源化填溝造田復(fù)墾利用

煤矸石填充塌陷區(qū)，復(fù)墾造田、對(duì)礦區(qū)固體廢物治理及生態(tài)環(huán)境恢復(fù)具有積極作用。

國務(wù)院頒布的《土地復(fù)墾規(guī)定》，以法規(guī)的形式對(duì)復(fù)墾地的實(shí)施原則、責(zé)權(quán)關(guān)系、組織形式、規(guī)劃、資金來源及復(fù)墾土地使用等做了原則性的規(guī)定，提高了全國各行業(yè)的復(fù)墾意識(shí)，在一定程度上推動(dòng)了我國煤礦利用煤矸石開展沉陷區(qū)土地復(fù)墾及山區(qū)、丘陵區(qū)域利用溝壑地勢(shì)，實(shí)施煤矸石填溝、充壑、分層壓實(shí)，再覆土造田工作的新進(jìn)展。

煤矸石回填和復(fù)墾可以抑制礦區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化和保護(hù)土地資源，對(duì)改善生態(tài)環(huán)境、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、推進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展等具有十分重要的意義。

峰峰集團(tuán)在積極結(jié)合國土等部門，開展煤矸石及矸石山填溝造田及土地復(fù)墾，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益雙贏。

3.7 一山一策矸石山生態(tài)綠化美化的探索與實(shí)踐

煤矸石主要是以露天堆存為主，國家尚無統(tǒng)一矸石山的治理標(biāo)準(zhǔn)，隨著國家對(duì)環(huán)保的高度重視，要求加強(qiáng)矸石山的治理，傳統(tǒng)的圍擋、苫蓋已經(jīng)不能滿足當(dāng)前國家環(huán)保部門的監(jiān)管要求，為確保符合日益嚴(yán)峻的環(huán)保要求，必須對(duì)矸石山進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)治理。

煤礦矸石山堆存量大，但用地受限，使用傳統(tǒng)治理方式已不能完全適應(yīng)環(huán)境保護(hù)及生態(tài)文明建設(shè)新要求。

峰峰集團(tuán)采取“一山一策、一礦一策”，在地方政府有關(guān)部門的配合下，實(shí)施了煤矸石山覆土綠化方式，研究了適宜種植的樹種與灌木，通過優(yōu)選確定種植耐寒易成活的火炬樹和松柏，并開展前期試驗(yàn)。

目標(biāo)植被依據(jù)恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論定位為鄉(xiāng)土灌叢群落。灌叢群落高度<5 m，郁閉度為0.3～0.4，且生長(zhǎng)較好。

峰峰集團(tuán)在實(shí)踐與治理研究中總結(jié)形成了“煤矸石山穩(wěn)定性治理+表層土壤構(gòu)建+植被恢復(fù)三位一體綜合治理模式”。在矸石山生產(chǎn)區(qū)采取噴淋降塵措施，對(duì)非排矸區(qū)域采取削坡分級(jí)、砌筑擋墻、排水系統(tǒng)、道路建設(shè)、客土改良、植被恢復(fù)、噴灌系統(tǒng)及電控系統(tǒng)等治理措施，進(jìn)行科學(xué)合理、切實(shí)可行、無害化處置，累計(jì)覆土26.7 萬m3，綠化面積122.3 萬m2，植樹23.3 萬棵，噴淋管路36 320 m，噴頭584 個(gè)，削坡135.8 萬m3，圍擋18 032 m，建設(shè)導(dǎo)排水31 147 m，雨水收集池32個(gè)（5 227 m3），達(dá)到了礦山經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境雙受益的效果。

4 取得的效果

4.1 煤矸石及矸石山未發(fā)生安全事故

企業(yè)煤矸石及矸石山的綜合治理與生態(tài)修復(fù)，沒有發(fā)生安全事故，且有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1） 提升了礦區(qū)及周邊居民生活水平。

（2） 改善了附近居民的人居環(huán)境。

（3） 提高了居民的健康水平。

（4） 促進(jìn)了礦區(qū)周邊居民就業(yè)，提高了礦區(qū)職工和周邊居民的收入，對(duì)于社會(huì)穩(wěn)定具有積極的促進(jìn)作用。

（5） 提升了煤礦的整體形象，改善了周邊環(huán)境，使道路交通條件得到改善。

（6） 建設(shè)了環(huán)境友好型企業(yè)，社會(huì)效益顯著。

4.2 為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境

峰峰集團(tuán)通過對(duì)煤矸石及矸石山的綜合治理，總結(jié)出矸石山治理方式體系，建設(shè)了峰峰集團(tuán)辛安礦等煤矸石山環(huán)境治理恢復(fù)的示范基地，形成了一批可復(fù)制、可推廣的矸石山多元化生態(tài)治理模式，為相關(guān)專業(yè)及領(lǐng)域提供實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)，為相關(guān)企業(yè)提供可借鑒的治理模板。

冀中能源積極實(shí)施煤矸石山的生態(tài)治理，是踐行習(xí)近平生態(tài)文明思想、“綠水青山就是金山銀山”的重要組成部分，有效解決了企業(yè)發(fā)展與環(huán)境生態(tài)保護(hù)之間的矛盾，得到國家有關(guān)部門的關(guān)注和認(rèn)可，為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好的外部環(huán)境。

4.3 煤矸石及矸石山生態(tài)治理的綜合效益

通過煤矸石及矸石山的生態(tài)治理探索與實(shí)踐，綜合效益顯著表現(xiàn)在以下2 個(gè)方面。

（1） 源頭減量化，促使煤炭生產(chǎn)從設(shè)計(jì)布局到管理提升都有了質(zhì)的飛躍。從生產(chǎn)一線減少煤矸石產(chǎn)生量約30 萬t/a，按照進(jìn)行運(yùn)輸提升節(jié)省電費(fèi)10 元/t 計(jì)算，可節(jié)省300 萬元。

（2） 綠化亮化生態(tài)安全修復(fù)，煤矸石稅費(fèi)以5 元/t 計(jì)算，每年可減少環(huán)境稅支出約2 000 萬元。

5 結(jié) 語

煤矸石及矸石山堅(jiān)持因地制宜、因礦制宜、因山制宜、一山一策原則，采取資源化利用、靚麗化披裝、生態(tài)化修復(fù)、源頭上減量、無害化處置，可達(dá)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的雙贏效果。峰峰集團(tuán)煤矸石山因地制宜、因害設(shè)防、生態(tài)修復(fù)與綜合治理，在實(shí)踐與探索煤矸石山生態(tài)治理中打造了“峰峰新模式”。