高會(huì)國(guó)

(鄭州煤電股份有限公司 告成煤礦,鄭州 450052)

煤是我國(guó)支柱性能源[1],但煤礦開(kāi)采導(dǎo)致了大氣污染、地下水污染和土壤污染等一系列環(huán)境問(wèn)題[2]。其中大氣污染、地下水污染和土壤污染的原因主要是在開(kāi)采過(guò)程中,將污染物直接或間接地排放到環(huán)境中[3],或?qū)⑾疵寒a(chǎn)生的有毒物質(zhì)排放到水體、空氣和土壤中。另外,開(kāi)采引起的水土流失、泥石流等問(wèn)題也尤為重要,其重要原因是礦區(qū)土地復(fù)墾和水土保持不及時(shí)[4]。煤礦開(kāi)采還對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、微生物等造成破壞,并帶來(lái)廢水、廢渣等排放問(wèn)題。要徹底解決這些問(wèn)題,關(guān)鍵在于通過(guò)合理規(guī)劃、科學(xué)開(kāi)采并合理利用煤炭資源,綜合防治污染。現(xiàn)有研究表明,大氣環(huán)境對(duì)煤礦開(kāi)采影響較大,煤礦產(chǎn)生的大氣污染物中以懸浮顆粒為主要排放形式[5],主要包括粉塵和煤塵,其中粉塵占65%～90%。除此之外還伴有各類其他粉塵,如石塵等。采礦引起的水土流失主要是由礦井涌水和礦區(qū)地表徑流產(chǎn)生的。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前中國(guó)每年排入污水中的煤炭約占總儲(chǔ)量的20%～30%,其中大部分是用于煤矸石排放[6]。此外,礦區(qū)洗煤廠排放的污水中還含有大量的工業(yè)廢渣、廢水。煤礦開(kāi)采產(chǎn)生的廢水、廢渣也是環(huán)境污染的一大來(lái)源。土壤污染主要表現(xiàn)為土壤中重金屬的富集和污染[7]。礦區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量中,重金屬主要來(lái)自于采礦活動(dòng),如露天礦山開(kāi)采時(shí)產(chǎn)生的尾礦、煤矸石、冶煉廢渣等[8-9]。這些尾礦庫(kù)及廢礦石的堆積不僅占用了大量土地資源,而且對(duì)土地造成嚴(yán)重污染。

為量化分析煤礦普遍存在的礦山環(huán)境問(wèn)題,并有針對(duì)性地提出綠色生產(chǎn)策略,本文以河南省某年產(chǎn)60萬(wàn)t的中型煤礦為研究對(duì)象,量化分析并評(píng)價(jià)了大氣污染、水污染、固廢污染和土壤污染的環(huán)境影響,同時(shí)研究了產(chǎn)生各類環(huán)境問(wèn)題的共性原因,并由此提出了適用于中小型煤礦資源綠色開(kāi)發(fā)清潔生產(chǎn)的策略建議。

1 工程概況

河南省某煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模60萬(wàn)t/a,服務(wù)年限34.8 a,礦區(qū)走向長(zhǎng)約1.65 km,傾向平均寬1 km,面積1.793 km2。采用穿層斜井開(kāi)拓方案開(kāi)拓全井田,設(shè)置一個(gè)地面生產(chǎn)場(chǎng)地,共布置3條井筒。產(chǎn)品方案為原煤,不設(shè)洗選設(shè)施。井下原煤經(jīng)地面簡(jiǎn)易篩分后外賣。除少量為貧瘦煤,其他均屬焦煤。井下原煤經(jīng)地面簡(jiǎn)易篩分后運(yùn)輸至集團(tuán)公司洗煤廠統(tǒng)一洗選。區(qū)內(nèi)煤層可作為煉焦、工業(yè)動(dòng)力、民用取暖、一般工業(yè)鍋爐、窯爐的燃料和部分氣化原料用煤。粉煤可用于制型煤、高爐噴吹等,型煤氣化、制造生產(chǎn)碳素材料、制備橡膠及城市水處理用濾料等工業(yè)用煤。本礦井原煤主要用于鋼鐵廠煉焦用煤,部分作動(dòng)力煤供給電廠。矸石周轉(zhuǎn)場(chǎng)選在工業(yè)產(chǎn)地附近的山里,井下矸石通過(guò)窄軌鐵路運(yùn)至工業(yè)場(chǎng)地卸矸站,再轉(zhuǎn)運(yùn)至矸石周轉(zhuǎn)場(chǎng)。矸石周轉(zhuǎn)場(chǎng)占地9 200 m2,環(huán)境主導(dǎo)風(fēng)向常年為東南風(fēng)。每層風(fēng)化帶防水煤礦高度14.28～39.51 m,采取沿煤層露頭向內(nèi)平推30 m為煤層風(fēng)氧化帶下層。礦區(qū)地形地貌中等,巖性組成主要為碎屑巖。礦區(qū)范圍內(nèi)出露地層屬沉積巖類,為碎屑巖,另外還零星分布第四系巖層。礦井可劃分為堅(jiān)硬巖類、半堅(jiān)硬巖類、軟弱巖類及松散巖類,共計(jì)4類工程地質(zhì)巖組。開(kāi)采過(guò)程中,井下、地面引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的可能性較大。同時(shí)還可能引發(fā)泉水枯竭或流量減少、水土流失等問(wèn)題,將可能改變?cè)嫉刭|(zhì)環(huán)境條件?？傮w上礦井內(nèi)工程地質(zhì)條件復(fù)雜程度屬第三類(層狀巖類)中等類型。

圖1 煤礦周邊環(huán)境污染Fig.1 Environmental pollution around coal mines

礦區(qū)內(nèi)總體地勢(shì)北高南低,分布于區(qū)域水文地質(zhì)單元補(bǔ)給區(qū),地層總體呈單斜產(chǎn)出,斷裂構(gòu)造不發(fā)育,礦井內(nèi)地形地貌較單一,煤系地層中含全區(qū)可采及大部可采煤層13層,分別發(fā)育于中部及上部。富水性較弱,含裂隙水,為煤層直接頂、底板,屬于今后礦井開(kāi)采的直接充水層。當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面為1 118 m,所開(kāi)采的煤炭資源大部分位于最低侵蝕基準(zhǔn)面以下,大部分地段有利于地下水的排泄。故本礦床屬于以大氣降水補(bǔ)給為來(lái)源的裂隙充水礦床,水文地質(zhì)條件中等,水文地質(zhì)類型屬二類二型。礦井900 m水平以上正常涌水量為79.0 m3/h,最大涌水量為141.4 m3/h。礦井采用斜井開(kāi)拓,三級(jí)排水方式,一采區(qū)采用一級(jí)排水方式。在900 m水平設(shè)井底水泵房和主、副水倉(cāng)。井下涌水由井底水泵房水泵經(jīng)管道、副斜井排至地面污水處理站。

2 礦山環(huán)境分析與評(píng)價(jià)

2.1 大氣污染

根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則大氣環(huán)境》的規(guī)定,對(duì)該煤礦大氣環(huán)境展開(kāi)分析。項(xiàng)目建設(shè)期采用空氣源熱泵進(jìn)行供熱,后期瓦斯電站建成后,供熱采暖利用瓦斯電站的余熱,不設(shè)置燃煤鍋爐。儲(chǔ)煤場(chǎng)采用全封閉式棚架結(jié)構(gòu),且采取噴霧灑水防塵措施,煤塵對(duì)外環(huán)境影響較小。礦井大氣污染物主要來(lái)自于臨時(shí)排矸場(chǎng)產(chǎn)生的揚(yáng)塵污染,污染源為面源排放。根據(jù)分析,覆蓋壓實(shí)和噴灑水降塵后臨時(shí)排矸場(chǎng)揚(yáng)塵年產(chǎn)生量為0.50 t。儲(chǔ)煤場(chǎng)采區(qū)全封閉并配備灑水抑塵設(shè)施,揚(yáng)塵年排放量為0.66 t,主要污染源調(diào)查清單見(jiàn)表1所示。大氣污染物的排放量如表2所示。

表1 污染源列表Table 1 Pollution sources

表2 大氣污染物排放量Table 2 Emissions of air pollutants

由表1和表2中大氣污染物的追蹤結(jié)果可知,煤炭在開(kāi)采、運(yùn)輸過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵和煤塵[10]。這些污染物排放的主要來(lái)源是生產(chǎn)中的通風(fēng)設(shè)備、爆破和排矸場(chǎng)。由于煤礦采場(chǎng)高度、工作面長(zhǎng)度及煤層厚度都較大,往往產(chǎn)生大量的浮塵,產(chǎn)生的粉塵具有擴(kuò)散快、懸浮時(shí)間長(zhǎng)、污染范圍大等特點(diǎn)。在開(kāi)采過(guò)程中,為了防止空氣污染和煤矸石自燃,礦井內(nèi)必須保持適當(dāng)?shù)耐L(fēng)量才能降低粉塵含量,但與此同時(shí)通風(fēng)量過(guò)大又會(huì)導(dǎo)致空氣對(duì)流增加,反而易導(dǎo)致粉塵含量增加。另外,在煤層開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的瓦斯和煤塵可作為主要的燃料,一旦發(fā)生自燃和爆炸,將會(huì)產(chǎn)生巨大的安全隱患。據(jù)中國(guó)科學(xué)院環(huán)境研究所對(duì)全國(guó)400多個(gè)礦區(qū)的調(diào)查發(fā)現(xiàn),60%以上的礦區(qū)空氣中含有大量煤塵,其中50%以上的礦區(qū)粉塵含量超過(guò)國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。這將會(huì)影響周圍人群健康,并導(dǎo)致礦區(qū)周圍的農(nóng)作物減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)。除此之外,煤礦開(kāi)采不僅會(huì)產(chǎn)生大量煤塵,同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的放射性粉塵。追蹤結(jié)果表明:固廢也會(huì)帶來(lái)大氣污染問(wèn)題。造成該現(xiàn)象的原因是礦山開(kāi)采所產(chǎn)生的大量廢渣,包括矸石、煤泥和各種礦渣等,這些廢料往往堆砌于露天礦區(qū)周圍及山坡上,產(chǎn)生大量氣態(tài)廢物進(jìn)而對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

2.2 土壤污染

2.2.1監(jiān)測(cè)與物質(zhì)追蹤

對(duì)煤礦周邊土壤環(huán)境進(jìn)行分析。由于地貌、氣候、生活、巖性、成土母質(zhì)的多樣性,以及人類生產(chǎn)活動(dòng)的影響,評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的土壤類型分布具有明顯的山原土壤垂直帶譜和隱性水平分布規(guī)律。根據(jù)調(diào)查,項(xiàng)目所在區(qū)域及周邊1 km范圍內(nèi)分布的土壤類型主要為黃壤,土體厚度一般大于60 cm。對(duì)土壤總重金屬進(jìn)行檢測(cè)得到的結(jié)果如表3所示。

由于金屬是土壤污染的重要因素[11],采用土壤單項(xiàng)污染指數(shù)法進(jìn)行量化。單項(xiàng)污染指數(shù)法反映了土壤中各個(gè)重金屬元素的污染程度,以污染物含量實(shí)測(cè)值與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)相比來(lái)計(jì)算污染指數(shù)。

(1)

式中:Pi為土壤中污染物i的單項(xiàng)污染指數(shù);Ci為土壤中污染物i的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),mg/kg;Si為污染物i的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值,mg/kg。

表3 重金屬對(duì)土壤污染Table 3 Soil pollution caused by heavy metals

2.2.2原因分析

由表3可知,土壤中重金屬的主要來(lái)源是采礦過(guò)程中產(chǎn)生的大量廢渣,如煤矸石、尾礦和礦井廢水等。由于處理不及時(shí),這些物質(zhì)通過(guò)浸出的方式進(jìn)入土壤。土壤重金屬污染破壞了礦區(qū)周圍的土地植被,嚴(yán)重影響了土壤的正常結(jié)構(gòu)和肥力。除此之外,水體排放也是重要途徑,礦山廢水和尾礦水雖然無(wú)色無(wú)味,但其含有各種污染物質(zhì),不經(jīng)過(guò)處理直接排放到水體中,造成了有毒物質(zhì)的遷移。采礦由于破壞了土壤結(jié)構(gòu),使土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,從而影響其肥力和土地生產(chǎn)力。同時(shí)礦山開(kāi)采還造成了大量矸石堆積,引起復(fù)墾難度大、復(fù)墾質(zhì)量差等問(wèn)題,進(jìn)一步降低了土壤對(duì)重金屬的降解能力。矸石中含有大量的有害物質(zhì),如硫、磷、砷等有毒有害物質(zhì)及放射性物質(zhì)等會(huì)造成礦區(qū)周邊土壤和地下水的污染。不同類型煤礦在開(kāi)采過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生大量的廢水、廢渣或礦山廢水、尾礦,其中大部分是有毒有害物質(zhì)和放射性物質(zhì)。研究結(jié)果同時(shí)指出,采煤過(guò)程中產(chǎn)生的廢水主要是礦井涌水和礦區(qū)地表徑流產(chǎn)生的污染;尾礦主要是煤矸石、鐵精礦、銅精礦及非金屬礦廢料等;此外,采煤過(guò)程中產(chǎn)生的其他廢渣也會(huì)對(duì)土壤和地下水造成污染。

2.3 水污染

2.3.1監(jiān)測(cè)與物質(zhì)追蹤

煤礦污水物質(zhì)排放情況如表4所示。通過(guò)對(duì)SS、COD、石油類、Fe、Mn污染物質(zhì)追蹤發(fā)現(xiàn),煤礦開(kāi)采中所產(chǎn)生的污水、廢水和固體廢棄物均會(huì)對(duì)地下水環(huán)境產(chǎn)生影響。首先,由于地下水是一種非飽和帶含水層,開(kāi)采煤礦導(dǎo)致水位下降甚至使井下水位低于地表;其次,煤礦在開(kāi)采過(guò)程中會(huì)形成許多煤矸石及固體廢棄物,由于這些廢棄物含有多種有害成分且不易降解和處理,因此會(huì)對(duì)地下水造成一定程度的污染。煤礦生產(chǎn)中還會(huì)產(chǎn)生大量廢水及廢渣。據(jù)統(tǒng)計(jì),煤炭開(kāi)采過(guò)程中所產(chǎn)生的廢水和廢渣約占煤炭總產(chǎn)量的15%左右。這些廢水和廢渣中含有大量有害成分,如氟、砷、汞等及重金屬離子,如鋅、銅、鉛等,若直接排入水體或土壤中可能對(duì)水體及土壤造成嚴(yán)重污染。

2.3.2原因分析

礦區(qū)地下含水層一般為第四系松散層孔隙裂隙水和基巖裂隙水,具有自凈能力。但由于煤炭開(kāi)采過(guò)程中,礦井涌水及洗煤水未經(jīng)處理直接排入含水層,使含水層受到嚴(yán)重污染,影響了煤炭資源的開(kāi)采利用。通常煤礦開(kāi)采所造成的地下水污染是由于在采礦過(guò)程中將煤炭直接或間接地排放到大氣或土壤中,或?qū)⑾疵寒a(chǎn)生的廢水直接排放到水體或土壤中。除此之外,礦井涌水形成的地下水對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工礦企業(yè)供水、居民生活用水等都有較大影響。在自然條件下,通過(guò)地表水、大氣降水、地表徑流等直接污染地下水是很少的;但是由于煤礦開(kāi)采是一個(gè)復(fù)雜的工程,地下水污染往往不是單一因素導(dǎo)致,而是多種因素綜合作用的結(jié)果,如礦井涌水進(jìn)入地表水和淺層地下水后,地表水中的重金屬離子會(huì)逐漸被地下含水層吸收,而對(duì)地下水水質(zhì)產(chǎn)生影響,造成水體重金屬污染;另一方面,由于洗煤廢水含多種有毒有害物質(zhì),排放后會(huì)污染地下水源。

2.3.3污染加劇原因分析

進(jìn)一步對(duì)地下水進(jìn)行分析,結(jié)果如表5所示。結(jié)合以上分析可知,開(kāi)采活動(dòng)對(duì)地表土壤及地下水的污染主要是由于礦井排水和地表水滲漏造成的,以礦井水、礦坑涌水及地表徑流為主要污染來(lái)源。由于礦井水未經(jīng)處理直接排放或排入地表水系統(tǒng)中,導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐叵滤|(zhì)惡化、水量減少。煤礦開(kāi)采對(duì)地下水的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1)礦區(qū)開(kāi)采后形成的松散層孔隙裂隙水和基巖裂隙水是礦區(qū)地下水的主要組成部分,煤礦開(kāi)采造成地表塌陷形成松散層。由于開(kāi)采擾動(dòng),松散層破壞后的空隙中存在著大量空隙水和孔隙,而這些空隙水和孔隙中所含污染物較多。

2)煤礦開(kāi)采后產(chǎn)生的固體廢棄物是影響區(qū)域環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要因素。在地表塌陷形成松散層后,地下空間大量擴(kuò)大或變小,導(dǎo)致地下水徑流方向發(fā)生改變且含水層厚度變薄。隨著地質(zhì)條件和地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律的改變會(huì)產(chǎn)生不同程度的潛水蒸發(fā)和潛水面下降現(xiàn)象,使大量被破壞的植被根系不能及時(shí)有效地恢復(fù)和補(bǔ)充。

3)由于煤炭開(kāi)采造成大量地表沉陷塌陷形成了松散層,該層中所含污染物在大氣、地表水或地下水的作用下向下遷移轉(zhuǎn)化、積累和擴(kuò)散,因此造成土壤污染、水資源污染以及生態(tài)環(huán)境污染等一系列環(huán)境問(wèn)題。

表5 地下水綜合情況分析Table 5 Comprehensive analysis of groundwater 單位:mg/L

2.4 固體廢物污染

固體廢物主要有工作面建設(shè)中的掘進(jìn)矸石,地面、地下建構(gòu)筑物施工過(guò)程中產(chǎn)生的建筑垃圾,另外還有施工人員產(chǎn)生的生活垃圾等。排放的固體廢物主要為煤矸石、礦井水處理站煤泥、生活垃圾,此外還有少量生活污水處理站污泥和廢機(jī)油等。每年礦井生活垃圾排放總量為163.4 t,礦井水處理站所產(chǎn)生的煤泥量約為500 t,污水處理站所產(chǎn)生的污泥約40 t,機(jī)修車間產(chǎn)生的廢機(jī)油約5 t,井下液壓支柱產(chǎn)生的廢乳化液約1 t,在線監(jiān)測(cè)設(shè)備產(chǎn)生的廢液約0.5 t,更換的廢鉛酸蓄電池約5 t。

土壤污染主要是由于堆放在礦井周圍的廢渣與土壤相互作用而產(chǎn)生的,特別是廢渣中所含的有毒有害物質(zhì)會(huì)直接污染土壤,并隨著雨水徑流進(jìn)入到農(nóng)田中,嚴(yán)重威脅著農(nóng)作物的生長(zhǎng)。同時(shí)廢渣還會(huì)改變土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì),造成水土流失,并對(duì)地下水造成一定污染,煤矸石中含有大量重金屬,如果不經(jīng)處理排放到水體中,會(huì)對(duì)水源造成污染。煤矸石堆放在土壤中,會(huì)影響土壤的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),使土壤的持水能力降低,從而導(dǎo)致土壤板結(jié),影響植物的生長(zhǎng)。煤矸石對(duì)地下水的污染是由于煤矸石中含有大量重金屬,經(jīng)雨水沖刷進(jìn)入到地下水中,使水中重金屬含量超標(biāo)。在井下開(kāi)采過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的煤矸石,這類煤矸石堆放在礦井周圍,不僅占用土地資源、破壞土壤結(jié)構(gòu),還會(huì)使大量廢水、廢渣和有毒有害物質(zhì)進(jìn)入到大氣或地下水中。由于這些廢棄物堆放在地下空間內(nèi),不僅不利于植物生長(zhǎng)和空氣流通,而且還會(huì)產(chǎn)生二次污染。

煤矸石中還含有大量重金屬成分,如銅、鎳、鉛、鋅等,這些金屬對(duì)農(nóng)作物及人體健康都有一定的危害。煤矸石堆放在地表的表層土中含量較高時(shí),會(huì)對(duì)地表植被造成污染。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的矸石堆積在礦區(qū)周圍,這些煤矸石除了堆放在地面上,有的還會(huì)被排入到地下,成為礦山環(huán)境的污染源。這類固體廢物占用土地資源、破壞土壤結(jié)構(gòu)并造成土壤污染,如果不加以處理排放到水體中或進(jìn)入人體中會(huì)造成嚴(yán)重危害。另外,煤礦開(kāi)采產(chǎn)生的固體廢物堆積在礦區(qū)周圍還會(huì)影響周圍居民的生活環(huán)境。一般情況下煤礦固體廢物的堆放是有規(guī)律的,但偶爾也會(huì)有不遵守規(guī)律的情況發(fā)生,如有的煤礦固體廢物在堆放過(guò)程中隨意丟棄、不加任何處理排放到自然水體中等。煤矸石中還含有鉀、鈣等礦物質(zhì),會(huì)對(duì)土壤和水源造成危害。

煤矸石的處理被認(rèn)為是可行的。煤矸石可分為兩類:一類是不能直接作為燃料的煤矸石,另一類是可作為建材利用的煤矸石。由于中國(guó)煤炭資源豐富,礦井排出的固體廢物量較大,經(jīng)化驗(yàn)分析,煤礦固體廢物主要成分是粉煤灰、煤矸石和廢塑料。粉煤灰一般含水分、灰分、揮發(fā)份等雜質(zhì),還含有某些重金屬;煤矸石則含有大量的揮發(fā)份、碳酸鹽和鐵等,其中灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)80%。目前煤炭開(kāi)采中所產(chǎn)生的煤矸石大部分并未得到很好地利用。這一方面是由于煤矸石本身具有一定質(zhì)量,不易移動(dòng);另一方面是由于對(duì)煤矸石沒(méi)有統(tǒng)一的管理制度等原因造成的。

在此,對(duì)煤矸石的成分進(jìn)行分析,其物化性質(zhì)與主要成分如表6和表7所示。本礦井類比分析的矸石化學(xué)成分SiO2的含量偏低、Fe2O3含量偏高、CaO含量偏高。煤矸石成分分析表明,本礦井的煤矸石適合制磚用,尋找周邊矸石制磚廠進(jìn)行合作或進(jìn)行自主生產(chǎn)矸石磚,解決了矸石長(zhǎng)期堆放的問(wèn)題。煤矸石制磚化學(xué)成分如表8所示。

表6 煤礦矸石物化性質(zhì)Table 6 Physicochemical properties of coal mine gangue

表7 煤矸石主要成分Table 7 Main components of coal gangue

表8 煤矸石制磚化學(xué)成分Table 8 Chemical composition of coal gangue brick

3 清潔生產(chǎn)策略

煤炭生產(chǎn)和加工是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,涉及到原煤的開(kāi)采、洗選加工、銷售、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)。因此,要實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔高效利用,應(yīng)從煤礦的開(kāi)采、運(yùn)輸和利用環(huán)節(jié)入手,實(shí)施清潔生產(chǎn)。基于上述問(wèn)題從技術(shù)、管理、源頭與設(shè)計(jì)上多方面開(kāi)展治理是降低煤礦環(huán)境問(wèn)題的可行對(duì)策。

1)發(fā)展煤炭洗選加工技術(shù)。建設(shè)大型潔凈煤廠,將煤炭從礦井直接輸送到洗選加工中心,提高煤矸石和洗選煤產(chǎn)品的附加值。采取相應(yīng)措施使煤矸石、洗煤水和煤泥等工業(yè)廢物資源化和無(wú)害化。利用煤礦工業(yè)廢水處理技術(shù),將其轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)需氧量(COD)和總磷(TP)為零的高附加值產(chǎn)品。

2)建立礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)和土地復(fù)墾制度[12]。首先,應(yīng)對(duì)礦區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和設(shè)計(jì),合理布局露天煤礦和地下煤礦,嚴(yán)格控制礦山開(kāi)采深度,建立礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)和土地復(fù)墾制度。制定并嚴(yán)格執(zhí)行煤礦企業(yè)污染防治方案,把環(huán)保要求貫穿于生產(chǎn)全過(guò)程,防止地表水、地下水和土壤受到污染。加強(qiáng)礦區(qū)綠化,對(duì)已遭到破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)或重建,使其恢復(fù)到自然狀態(tài)。

3)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)煤炭產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)方式,推廣清潔生產(chǎn)技術(shù),提高資源綜合利用水平。煤礦生產(chǎn)中,大量的煤矸石、礦井水和采空區(qū)積水都需要通過(guò)處理才能加以利用,目前這些廢棄物處理方式大多采用露天堆放或排空等簡(jiǎn)單方式是不行的。應(yīng)嚴(yán)格控制矸石、洗煤水及煤泥等工業(yè)廢水向外排放,不允許將煤礦廢水直接排入水體。

4)根據(jù)煤礦開(kāi)采類型、礦井涌水量、地表水資源以及礦區(qū)內(nèi)原有植被分布情況等進(jìn)行合理規(guī)劃。針對(duì)不同區(qū)域開(kāi)發(fā)不同類型煤礦,采取不同技術(shù)方案,確保在實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的同時(shí),最大程度地保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源。

4 結(jié)論

以河南某年產(chǎn)60萬(wàn)t的煤礦為代表,量化分析和評(píng)價(jià)了其大氣、土壤、地下水和固廢對(duì)周邊環(huán)境的污染情況。結(jié)果表明:NO2、PM10、PM2.5和O3是煤礦大氣污染的主要表征物質(zhì),矸石周轉(zhuǎn)場(chǎng)和儲(chǔ)煤場(chǎng)在大氣污染中需要被重點(diǎn)關(guān)注。土壤污染以鎘為主要污染元素,其余重金屬均有一定的排放。重金屬的排放以煤的洗選為主要排放途徑,但是由于排放的種類較多且較復(fù)雜,因此環(huán)境治理會(huì)消耗較大成本,應(yīng)當(dāng)以改進(jìn)工藝為主要措施。地下水作為污染的重點(diǎn)環(huán)節(jié)受工況影響較大,主要污染物為SS、COD、石油類、Fe、Mn,并表現(xiàn)出多種污染物質(zhì)共存并相互影響。同時(shí)煤礦開(kāi)采對(duì)地下的影響由于開(kāi)采擾動(dòng),松散層破壞后的空隙中存在著大量空隙水和孔隙,而這些空隙水和孔隙中所含污染物較多。這種松散層中所含污染物在大氣、地表水或地下水的作用下向下遷移轉(zhuǎn)化、積累和擴(kuò)散,又造成土壤污染、水資源污染以及生態(tài)環(huán)境污染等一系列環(huán)境問(wèn)題。多種環(huán)境影響類型互相影響和轉(zhuǎn)化,因此需要綜合治理、系統(tǒng)化治理。中型煤礦的固廢主要以矸石為主,結(jié)合煤矸石的物理組成,制磚是有效的可行手段。最后提出了從源頭治理、政策制定、技術(shù)迭新與共同治理為核心的清潔生產(chǎn)策略。