聶斌磊

（山西威德睦方煤礦設(shè)計(jì)咨詢有限公司，山西 太原 030006）

1 概述

煤矸石不僅會(huì)產(chǎn)生粉塵顆粒污染周圍環(huán)境，堆放侵占土地、浪費(fèi)資源，污染水源及破壞生態(tài)環(huán)境，而且煤矸石自然、松散堆放時(shí)，易發(fā)生泥石流等自然災(zāi)害。山西離柳焦煤集團(tuán)有限公司宏巖煤礦年產(chǎn)矸石總量4.5萬t。矸石全部由膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出地面后，除綜合利用的矸石外，需由封閉汽車運(yùn)往排矸場(chǎng)堆存，堆滿后復(fù)墾造林。宏巖礦矸石場(chǎng)位于主井工業(yè)廣場(chǎng)東920m處的一條自然荒溝。該溝整體呈“U”字型，南北走向，為一條封閉盲溝。溝口向北，矸石場(chǎng)上游匯水面積約7.5ha?？傉嫉孛娣e為5.56ha，矸石溝基巖出露，地質(zhì)條件良好，溝內(nèi)主要為雜草、灌木，植被零散，植被以草地為主。

2 排矸場(chǎng)環(huán)境問題

2.1 對(duì)大氣環(huán)境及水環(huán)境的污染

煤炭在開采過程中常用全部垮落法處理采空區(qū)，煤層上部巖層產(chǎn)生大量裂隙，形成導(dǎo)水通道，且會(huì)出現(xiàn)地表沉陷等問題，從而易引起地下和地表水的流失。煤炭在井下開采、運(yùn)輸和提升過程中會(huì)產(chǎn)生大量煤塵，隨著礦井空氣排出地表，且在地表堆放的煤矸石也會(huì)風(fēng)化破壞產(chǎn)生煤塵，其懸浮在空氣中，不僅污染空氣，也會(huì)危害人體健康。

2.2 對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

煤矸石的排放會(huì)不同程度地侵占耕地。煤矸石在地表的大量堆放，會(huì)損壞地表原有地貌和植被，破壞地表植被的生長(zhǎng)環(huán)境，使得地表植被覆蓋率低，植物生長(zhǎng)變得緩慢，危害礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和人類生長(zhǎng)環(huán)境。

2.3 對(duì)土壤的損害

煤矸石的大量排放，會(huì)使得煤矸石中所含的重金屬元素侵入土壤和地表水，導(dǎo)致土壤和地表水重金屬超標(biāo)，從而影響植物生長(zhǎng)。煤塵隨風(fēng)飛揚(yáng)，擴(kuò)大了煤矸石對(duì)土壤的影響范圍，且煤塵侵入土壤也會(huì)破壞土壤的養(yǎng)分。

2.4 對(duì)景觀的破壞

煤矸石對(duì)景觀的影響主要表現(xiàn)為：破壞地表植被和地表生態(tài)，導(dǎo)致地表植被生長(zhǎng)緩慢或死亡，且煤矸石風(fēng)化后產(chǎn)生的煤塵降落在植被表面，改變植被的原本色彩，影響自然風(fēng)光；空氣中的煤塵使得空氣混濁，建筑物表面也會(huì)被煤塵覆蓋，影響人類生活。

2.5 地質(zhì)災(zāi)害的危害

煤矸石在堆放時(shí)，如果采用過去“由上向下，自然堆積，平整頂部，不斷延伸”的錯(cuò)誤排矸方式，未分層碾壓，呈松散式堆積，易發(fā)生泥石流等自然災(zāi)害，造成人為地質(zhì)災(zāi)害。

3 綜合治理技術(shù)

3.1 矸石運(yùn)輸

根據(jù)宏巖礦當(dāng)?shù)氐匦蔚葘?shí)際情況，矸石外運(yùn)采用汽車運(yùn)輸方式，矸石運(yùn)輸應(yīng)做到以下措施：（1）工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)矸石倉儲(chǔ)存的矸石必須做到及時(shí)清運(yùn)，防止形成場(chǎng)內(nèi)堆積；（2）在運(yùn)矸時(shí)需對(duì)路面定期灑水，減少揚(yáng)塵，同時(shí)要建設(shè)矸石場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)矸道路，矸石場(chǎng)內(nèi)運(yùn)矸道路寬3.0m，長(zhǎng)約1.38km，為砼路面，道路邊設(shè)0.4m×0.4m的漿砌片石排水溝；（3）矸石運(yùn)輸采用汽車運(yùn)輸，且應(yīng)封閉，禁止順坡傾倒。

3.2 矸石填埋

矸石場(chǎng)采用邊排放邊治理的原則，矸石堆放采用“從內(nèi)向外，從下向上，縮小凌空，分層壓實(shí)”的排矸工藝。新填埋的矸石要分層卸載，每堆0.3m要進(jìn)行碾壓，壓實(shí)系數(shù)達(dá)0.95，堆高5.0m以后，再以0.5m厚黃土隔離，以防止矸石自燃。嚴(yán)禁成堆傾倒和長(zhǎng)期露天堆放，以阻止空氣的上下流通，既防止煤矸石自燃，也可以減少地表水下滲，降低煤矸石淋溶物質(zhì)，減少污染程度。覆土壓實(shí)后，矸石堆場(chǎng)上部按照前述方法繼續(xù)堆放煤矸石和土層，這樣逐層填筑、逐層碾壓，既可以增大排矸場(chǎng)的貯矸能力，也可形成堅(jiān)固的堆砌體。隨著矸石面分層逐漸抬高，矸石坡面的下游邊坡按1：3放坡處理，每抬高5m設(shè)3.0m寬的馬道。采用工程、植物措施相結(jié)合防護(hù)進(jìn)行邊坡防護(hù)。為防止上游洪水匯入矸石場(chǎng)，在堆矸體與山體的結(jié)合處設(shè)截洪溝；馬道內(nèi)側(cè)設(shè)馬道排水溝，馬道排水溝應(yīng)接入截洪溝；在攔矸壩下游設(shè)置陡坡漸變段，漸變段與上游截洪溝相連，直接排入矸石場(chǎng)下游溝道。矸石場(chǎng)閉庫后可進(jìn)行覆土綠化，抑制揚(yáng)塵，平時(shí)要灑水降塵、降溫。

3.3 欄桿壩及護(hù)面墻

攔矸壩設(shè)置漿砌石重力式攔矸壩，長(zhǎng)度158.0m，高為8.0m，基礎(chǔ)埋深至最大凍土深度以下，最大埋深2.0m，頂寬1.0m，基底寬3.36m，基底坡比為0.15:1，墻面邊坡1:0.05。在墻身上布設(shè)排水孔，孔徑100mm，間距2.5m，交錯(cuò)排列，梅花形布置，在排水孔內(nèi)側(cè)設(shè)置反濾體。堆矸體在擋墻以上按1:3進(jìn)行削坡開級(jí)，每升高5m設(shè)一平臺(tái)并留3.0m寬馬道，并設(shè)馬道排水溝。對(duì)矸石場(chǎng)內(nèi)形成的永久邊坡用漿砌石骨架進(jìn)行護(hù)坡，網(wǎng)格尺寸1.5m×1.5m，網(wǎng)格內(nèi)植草，漿砌石部分寬0.4m，厚0.3m。矸石場(chǎng)護(hù)坡面面積5350m2。

3.4 場(chǎng)頂處理及防洪

煤矸石堆放后，必須對(duì)場(chǎng)頂進(jìn)行壓實(shí)、整平處理，并用黃土進(jìn)行覆蓋，厚度不小于1.0m，種植適應(yīng)性強(qiáng)、成活率高的荊棘和草。為預(yù)防地表洪水侵入排矸場(chǎng)內(nèi)部，造成對(duì)排矸場(chǎng)的影響，排矸場(chǎng)頂部應(yīng)設(shè)置一定坡度，排矸場(chǎng)橫向中間高、兩側(cè)低，縱向場(chǎng)內(nèi)高、壩頂?shù)?，坡度均?.5%，易于排矸場(chǎng)內(nèi)的地表水通過排水溝流出。

3.5 邊坡穩(wěn)定

矸石堆的邊坡坡角直接關(guān)系到矸石堆邊坡的穩(wěn)定及水土流失的防治，確定合理的邊坡坡角，充分利用矸石自身的穩(wěn)定，防止排矸邊坡出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的重中之重。

3.6 生態(tài)恢復(fù)

樹種選擇要做到“因地制宜、適地適樹”，結(jié)合當(dāng)?shù)氐耐寥莱煞诌x擇抗逆性強(qiáng)、有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，且對(duì)空氣狀況、氣候溫度等不同大氣生態(tài)環(huán)境抵抗能力強(qiáng)的樹種。植被選擇如下：

（1）坡面防護(hù)

矸石場(chǎng)初期壩以上邊坡采用漿砌石骨架進(jìn)行護(hù)坡。對(duì)矸石場(chǎng)內(nèi)形成的永久邊坡，網(wǎng)格尺寸1.5m×1.5m，網(wǎng)格內(nèi)植草。

（2）頂面植被恢復(fù)

矸石堆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，頂面進(jìn)行平整覆土，并采取植物措施。草種為沙打旺，樹種為沙棘；穴狀整地，0.4×0.4×0.4m；草種種植密度0.3kg/100m2；草種播種方式為條播，株行距1.5m×1.5m，4444穴/hm2，每穴3株；要求3年生一級(jí)苗，生長(zhǎng)健壯，無病蟲危害。草籽要籽粒飽滿。

（3）排矸場(chǎng)周邊措施布置

在矸石場(chǎng)周邊種植防護(hù)林帶，采用喬灌結(jié)合的方法，種植寬度為10m。樹種為毛白楊和沙棘；毛白楊×沙棘混交，株行距2.0m×2.0m，25株/100m2；穴狀整地，喬木采用60×60×60cm的穴，灌木采用40×40×40cm的穴，每穴三株；要求3年生一級(jí)苗，生長(zhǎng)健壯，無病蟲危害。

4 結(jié)語

煤礦排矸場(chǎng)（尤其是多年生產(chǎn)礦井的排矸場(chǎng)）通過綜合治理后，煤矸石按規(guī)定堆放，排矸場(chǎng)的粉塵排放量大大減少。礦區(qū)周圍的生態(tài)環(huán)境得到較快恢復(fù)，被污染無法耕作的土地得以恢復(fù)正常生產(chǎn)。復(fù)墾綠化后，恢復(fù)了原生態(tài)景觀環(huán)境，并控制了水土流失量，排矸場(chǎng)周圍生態(tài)環(huán)境得到很大改善。