废弃矿井资源研究论文

露天煤矿的矿区环境污染的问题和策略论文

我国煤炭资源量占一次能源资源总量的90%以上,每年消耗的一次能源中煤炭占70%以上,而且今后相当长的一段时期内这种状况都不会有大的变化。我国适于露天开采的煤炭资源储量大约为490亿吨。目前,我国露天矿煤炭产量占总产量的5%左右,预计到2020年将达到12-14%。据统计,我国露天开采每万吨煤炭约破坏土地公顷,其中挖掘破坏公顷,外排土场占压公顷。露天开采时破坏土地面积为露天矿采场本身面积的2-11倍。下面谈一谈露天煤矿开采过程中的环境保护问题。

1 露天矿开采过程对环境的影响

对生态环境的影响

露天矿开采对土地的破坏主要表现为挖损、占压、塌陷,造成土壤的酸化、盐碱化和盐渍化,从而使得土地沙化和土壤贫瘠化。一般来说,裸沙1亩,风力和水力侵蚀将影响邻近3亩土地;沙化土壤有机含量将减少,全氮量减少,全磷量减少,物理性粘粒减少50%,造成原始土壤的严重贫化。

所有挖损、占压、塌陷和其它一切对地表的人为扰动,都会破坏原有的自然景观和生态植被,有些破坏是毁灭性的、不可逆的,在风力和水力侵蚀的作用下使得水土流失情况加剧。

烟尘与粉尘及有害气体

有组织排放的烟尘

矿区内各类锅炉、燃煤电厂等排放的烟尘。

矿区作业面产生的烟尘

采场工作面、采场煤帮暴露时间过长、煤层氧化燃烧;煤层中作为剥离物进入排土场的损失煤引起自燃;选煤厂煤矸石的自燃;露天储煤厂和储煤堆的自燃等产生的烟尘。

烟尘中含有SO2、NOX、CO、H2S等有害气体,对生态系统构成影响。遇到雨水和潮湿的空气生成酸性硫化物,其腐蚀性非常强,从钢铁、水泥构件到人体均会受到腐蚀和侵害。

矿区粉尘

矿区尘源主要来自大型剥离设备的采掘、运输及排土作业粉尘;煤的采掘、运输、储煤、粉碎及作业过程粉尘;辅助设备作业粉尘;穿孔爆破粉尘;选煤厂;道路运输粉尘等。粉尘附着在植物叶片,影响植物的光合作用,太阳爆晒温度升高会灼伤植物。

煤层气排放

煤层气的主要成分是甲烷,通过直接排放、燃烧排放、通风系统排放。甲烷是一种重要的温室效应气体,能使对流层中的臭氧增加,使平流层中的臭氧减少。

对水循环系统的影响

对地下水的污染

煤矿开采不但对地下水的正常循环与补给产生影响,而且造成严重污染。例如:煤层中硫含量高,且伴有硫铁矿,氧化成酸过程大大加快而形成酸性水造成pH值超标、硫酸根离子含量偏高、铁离子含量高等;矿坑水在氧化成酸的过程中对含水体围岩不断溶蚀,造成地下水总硬度偏大;开采条件下酚类有机反应加快造成矿坑水中酚含量增加;汞主要与煤系地层中的黄铁矿与朱砂伴生,在煤矿开采时,朱砂被加速氧化溶解,而使汞离子进入水体;受矿坑水污染的地表水,直接补给浅层地下水,致使浅层地下水也受到不同程度的污染。

对地表水的影响

首先,随着煤矿开采量的不断增加,矿坑水排出量增加,由于河水的自净能力很弱,在河水断流时期,河道容纳的几乎全是污水。因此,未经处理的矿井污染水直接排放,造成对地表水、土壤等的环境污染;其次,由于煤层浅埋藏区煤矿开采采空面积不断扩大,采空区导水裂隙带和地面塌陷范围也随之扩大,造成河川径流量大量渗漏,使地表水与地下水、矿坑水发生了直接的水力联系地表水在汇流区及径流区水量漏失严重,河川径流明显减少。

噪声与振动

噪声与振动源主要有以下类型:

1)空气动力源。如风机、风扇、跳汰机和风阀等。

2)机械动力源。如铆枪、振动筛、溜槽、各种采掘设备和运输设备,以及其它各种机械设备。

3)电磁动力源。如电机、电焊机、电器设备等。

4)人工动力源。如爆破、人力施工等。

2 防范及治理措施

加强有关法律法规的宣传力度,提高环保意识

煤炭能源的开发是经济发展的重要基础,而土地资源,生态环境,又是人类赖以生存的最重要条件。矿区可持续发展的'核心内容之一是保持矿区经济与环境的协调发展。树立保护环境就是保护生产力的意识,改变过去那种将经济发展与环境保护相对立的落后观念,实行矿区环境与经济发展的综合决策机制。制定切实可行的矿山生态治理与恢复的方案,并予以实施。

矿区的生态恢复

根据“以防为主、防治结合”的原则,采取工程措施与生物措施相结合的办法,对内外排土场层层碾压、修建挡水墙、排水沟、集水池等,在坡面修挖水平沟、鱼鳞坑,坑内植树种草,采取网障固沙、林草绿化相结合的多层次防护体系。针对露天开采对土地的破坏,严格执行《土地复垦规定》,一边开挖,一边分层回填。借鉴国内外经验,结合本地区的环境特点制定采场和排土场的土地复垦计划,确定复垦措施,使复垦区逐步转变为现代化的人造生态园。

大气污染源的治理

(1)针对露天矿区的防尘主要措施是采用湿式作业和洒水降尘,采掘机械配套袋式集尘器。

(2)对储煤场实施全封闭,场内设置洒水喷头,四周设置挡风抑尘网。

(3)联络道路硬化、外排道路硬化、道路洒水降尘。

(4)工业场地内设置集中供热锅炉房配置脱硫除尘设施。

水环境污染源的治理

(1)针对生活污水采取建化粪池、生化处理设施等措施,处理后废水可作为道路的洒水降尘及绿化。

(2)针对矿坑疏干水修建净化车间、调节池、沉泥池和回用水池,处理后的水可作为水源用于场地绿化及生产用水等。

噪声治理

针对不同类型的噪声源采取将设备置于厂房内、安装双层玻璃、配备机器隔声降噪设施、配发耳塞等措施,将噪声危害降到最低。

煤矸石的综合利用

据统计,所有的洗矸、煤泥和部分的采掘出的煤矸石,都具有一定的发热量(300~3 500千卡/千克),可以用于循环硫化床锅炉燃烧发电,真正毫无热值的白矸只有15%左右。煤矸石、洗矸、煤泥中的不可燃物质部分,经过循环硫化床低温燃烧后,同时具脱炭和活化作用,其灰渣是很好的建材原料,部分可以直接掺入水泥中,部分可用于制砖,其经济效益和环境效益十分可观。

露天矿开采环境保护的总体目标是:在矿区地质环境勘察的基础上,以露天开采为重点,对环境进行治理,开展露天矿区环境综合治理,确保露天矿区安全生产,延长露天矿区服务年限,恢复露天矿区生态环境和改善露天矿区大气环境,实现露天矿区废水零排放,使固体废弃物资源化、减量化。

实现露天煤矿生产与矿区生态环境重建一体化,是煤矿企业自身和国民经济可持续发展的必然要求与必然结果。

参考文献

[1]蒋仲安. 矿山环境工程. 冶金工业出版社.2009-9-1.

[2]尹国勋. 矿山环境保护 中国矿业大学出版社 2010-5-1.

[3]何国清,杨伦,凌赓娣等 矿山开采沉陷学. 中国矿业大学出版社, 1991.

煤矸石是煤炭开采，洗选加工过程中产生的固体废弃物，也是可利用的资源，具有双重性。若将其作为废弃物堆放处理，不仅要占用大量的土地，而且因其含硫，在自燃、风化时还会严重污染环境。本人根据不同种类煤矸石组成特点，介绍了国内外煤矸石资源化利用的多种方法，并重点分析了采用化学法制备絮凝剂、净水剂技术。同时指出了国内煤矸石资源化利用的发展方向。

山东煤矸石产值达两亿 提前三年达规划目标（ 2008-03-31 08:07 ） 来源：大众日报山东省煤炭工业局30日发布的最新统计显示，截至2007年底，我省煤矿煤矸石综合利用总产值达到2亿元，煤矸石利用率达到，提前三年达到了“十一五”末的规划目标。其中省属煤炭企业的煤矸石综合利用率达到了，不但当年的煤矸石全部利用，还消耗了一部分以前产生的煤矸石。我省现有256处在生产煤矿。煤炭生产和加工过程中产生的煤矸石，既占用大量土地，又造成自燃，污染大气和地下水质，为此，山东煤炭行业把煤矸石综合利用作为节能减排的重要工作。来自省煤炭局的统计显示，目前全省已建成的以燃烧煤矸石、煤泥为主的低热值综合利用电厂装机容量达到万千瓦，发电量120亿千瓦时，年利用煤矸石、煤泥1411万吨。煤矸石不仅能发电、制砖，我省还将其用于置换开采，下井充填换得大量优质煤炭升井。我省煤炭系统大力推广以煤矸石充填开采为主的绿色采煤新技术，目前在新矿集团、枣矿集团、兖矿集团、淄矿集团、临矿集团以及济宁市、枣庄市等煤矿实现了充填开采，年产煤炭300万吨，充填矸石500万吨，部分煤矿实现了矸石不上井或地面矸石下井回填，减少了地面煤矸石堆放和对环境的污染，保护和改善了生态环境。同时，大力实施采煤塌陷区域煤矸石充填复垦和土地再造工程，部分煤矿利用矸石充填塌陷区复垦造田，已占采煤沉陷面积的85%以上。2007年，山东70个村庄的10万人将搬迁，为亿吨煤炭让出地方。这一行动，将缓解日趋紧张的煤炭需求压力。但另一方面，从长远看，产业升级和经济结构调整必须加快推进鲁西南平原村庄稠密。这一次，一个涉及近10万人的搬迁行动将要进行，目的是为这些稠密村庄下埋藏的煤炭资源让路。与山西的富煤地多为山区不同，山东煤集聚在平原，其中有一半被村庄压占。许多煤矿已面临无煤可采的窘境，这个煤炭生产量在过去排名第二的省份，近两年产量不断降低。煤对山东至关重要。“十五”期间，山东的钢铁、冶金产量和发电量全都保持了两位数以上的增长，有的年份增长速度甚至高达40％。目前，山东的GDP总量已跃居全国第二，这之中，做为主要能源的煤炭功不可没。为了更多地开采，搬走煤层之上的村庄成为不得不为的选择。2007年，山东省宣布要“解放”亿吨煤炭资源，为此需要搬迁70个村庄，近10万人。在此之前，建国至今的57年中，山东共有一座县城和近150个村庄因此搬了家。目前全省仍有压煤村庄400多个，他们中的许多将在今后次第搬家。因采煤而动迁的人口总数在当地并没有确切统计数据，但许多人估计至少有七八十万，仅次于三峡移民。“这是一个浩大工程，一头系着山东的发展，一头系着山东的稳定，任务之重难以想象。”山东省压煤村庄搬迁办公室副主任陈文根说。这一办公室设立已有20多年历史，从省、市、县一直设到乡与镇，是山东独有的机构。人为煤让路在山东济宁市十里营村，上千村民亲眼见证了“桑田沧海”———离村庄几百米开外，他们种了一辈子的地在两三年前渐渐下沉，变成一个巨大的湖，据说有好几千亩，面积仍在继续扩大。“看着地裂缝，看着水就冒出来。”樊老汉的两亩菜地正在湖中。腊月初八，他缩在湖边一堆柴火旁，一根一根努力烤弯竹竿做鱼网。60岁的樊老汉世代在此种地为生，日子一直平静，直到1990年代末兖州矿业集团2号井在这里开采。从这块庄稼地下每年掏出400多万吨煤，地表很快出现裂缝，波及不远处的村庄。两年多前，地下煤层掘尽后，煤矿撤出。随着矿井顶部的支护被拆除，樊老汉们的菜地就向着地下600多米处的空洞跌落，地下水涌成了湖。济宁过去只有微山湖等少数湖泊，而现在，新的大湖正不断出现———平均每年产生近3万亩塌陷地。而在1949－2000年的50年里，山东全省土地塌陷的总和不过37万亩。济宁城周边，煤矿越来越多。这个城市的煤炭储量，占了全省的一半，目前聚集着8个煤矿集团。人们传说，倘若这些矿全部采完塌陷，济宁城将变成一座四面环水的孤岛。随着煤炭的大规模开采，全市将有437个村庄受到不同程度的影响，有317个需要搬迁，60万人将因此搬家。十里营村正是其中之一。庄稼地里的煤炭采完了，接下来便轮到了地下同样埋着煤的村子。2005年春节前，济宁政府和兖矿集团的人员一起出现，宣布全村将整体搬迁，并马上挨家挨户丈量完了所有房屋面积。“国家搞建设，我们应该让路。”樊老汉说，“再说人家还赔了钱。”这似乎是山东含煤村庄共同的命运。应对煤荒他们的命运与煤矿的命运紧紧相连。如果村庄不搬迁，许多煤矿将无煤可采，数以万计煤矿工人面临失业。在山东的历史上，煤一直有着重要地位。这个以资源著称的省份，自明朝开始煤业兴盛。19世纪末引来德国殖民局局长三次入鲁，写出《山东的煤矿》等调查报告。后来德国出兵强占胶州湾，并大肆开矿。洋务派随后意识到“船炮机器之用，非铁不成，非煤不济”，于是继河北开平矿务局之后，在山东枣庄创建官督商办中兴矿局，不久后成为当时中国最大的民族资本煤矿。建国初期，山东煤炭产量几乎每两年翻一番。除了1990年代末（当时经济紧缩、关闭小煤窑）产量有所下降，其他年份大多都维持着近两位数的增长幅度。全速开掘多年，煤层渐现衰竭，山东煤矿普遍手中无粮。年鉴记载，仅仅从1976年到1990年，全省统配矿就报废矿井40对，年生产能力1000多万吨。目前，全省七大矿业集团大多都已接续紧张，其中新汶集团的储量只能开采17年。“以前总以为煤多，”一位在煤炭系统多年的人士说，“其实甚至干不了一代人。”按现有储量和产能计算，山东的煤炭只能开采不足40年，其中50％都被压在村庄之下。即使全部完成搬迁，开采成本也将异常高昂———由于深埋在几百米甚至上千米的地下，每一吨山东煤炭的开采成本原来就已经比山西高出上百元。发展非煤产业已经被视为煤矿的共同出路。在1990年代，当兖州矿业集团高层去东北一个资源枯竭的矿务局开会时，见到煤矿职工的孩子衣着破烂，靠捡矿渣为生，回来后就决心发展非煤产业。那以后山东煤矿有的做衬衫，有的做皮带，“副业”五花八门。直到本世纪初，煤矿才发现只有围绕着煤才有优势，“副业”渐渐回归煤炭的中间产品———煤化工、煤电铝。现在，兖矿集团的非煤产业已占收入的一半，而投资依然持续增加，仅煤制油一项，投资将超过1000亿。中间产品能带来丰厚利润，却也带来对煤炭更为迫切的需求，尽管这些中间产品中许多利用的是煤矸石、高硫煤等过去难以利用的资源。然而山东煤矿的产量却在连年下降：以兖矿集团为例，连续3年以来，这个全国第四大煤炭企业在本省的产量以每年几百万吨的速度下降，旗下上市公司的利润深受影响。找矿，于是成为新世纪里所有山东煤矿的主题词，他们的足迹甚至远至澳大利亚、印度尼西亚。目前7大矿业集团已取得省外煤炭资源探矿权或采矿权32处，可采储量约164亿吨，按现有产能计算能开采101年。位于烟台的龙矿集团，在资源压力中被逼下了海。去年夏天，他们从渤海海面下350米深的海底采出了煤炭。未雨绸缪煤荒，并非仅关乎煤矿，整个山东都为此担忧。此时，山东的工业正在以前所未有的速度增长，而煤炭是其“黑色血液”。两个世纪前，在英格兰斯塔福德郡，一个债台高筑的工程师通过燃烧煤炭来带动活塞，抽出了深井里的水。那是人类第一次自由地驾驭能源，也是这种肮脏的冒着浓烟的黑色燃料头一次展示它的魔力。工业革命由此起源，世界自此翻天覆地。此后煤炭一直占据着工业世界的舞台中心，直到20世纪初石油世纪来临。在富煤少油的中国，“煤炭世纪”延续至今。随着新世纪以来新一轮经济周期崛起，煤炭越来越成为硬通货。在前两年的“电荒”中，缺电省份纷纷由省长书记带队前往煤炭大省“找煤”，甚至出现过发改委下令截留铁路上的煤炭，直接送进地方电厂的事情。在24个缺电省市的一片焦灼之中，山东却气定神闲———它既不缺煤也不缺电。底子厚实，帮助山东成为增长周期中耀眼的明星。从1980年代到现在，山东的GDP排名从全国的十几位跃升到第二，过去五年里年均增长率高达13％。经济列车飞驰多年，却突然在2004年发现燃料不足。省统计局发布统计报告，全省能源消费总量已超过生产总量，从能源输出省变为能源输入省。这一年，山东煤炭净调入量比上年猛增％，达到3816万吨，接近全省煤炭产量的1／3。2005年，山东消耗了亿吨标准煤，为全国之最。对资源饥渴的经济体依然在以两位数的速度膨胀着，保证能源的充足供应，关系着这个省的命脉。省长韩寓群在《政府工作报告》中明确将“能源资源供需矛盾”视为制约未来发展的因素之一。当山东越来越依赖于外部能源时，运输成为难以逾越的瓶颈。煤炭运力的高度紧张历来是全国通病，以致每年的煤炭订货会往往被称为“车皮会”，铁路上的每一个事件，都会使得脆弱的链条绷紧几圈，受到惊吓的价格上蹿下跳。在电荒期间，山东少有的一次拉闸，便是因为铁路运力不足导致省内东部以山西煤为主要燃料的电厂缺煤停机，烟台、潍坊、青岛限电数日，省经贸委官员赶赴铁道部请求支援。这场小小的停电对普通山东人来说不值一提，然而却让有识之士前所未有地感到担忧，节约能源的呼声由此日强。现在山东已成为最重视太阳能的省份之一，齐鲁大地放眼望去几乎每个居民区顶楼都密布着吸收阳光的转换器，在德州市甚至连路灯都用上了太阳能。但太阳能毕竟只能替代能源需求中极为微小的一部分，面对日益增长的需求，更为现实的疗法显然是“造血”———加快开采深埋在村庄底下的那些煤炭。搬迁的日子，便一天天近了。生活在别处在山东，采煤的历史几乎就是搬迁和争吵的历史，不过以前通常是宗族力量的谈判。到1900年，山东巡抚袁世凯与德国铁路公司签订矿务公司章程，是山东最早的关于采矿引起地面建筑物损害赔偿的地方法规。30年后，第二次《山东矿业报告》记载了峄县中兴公司开矿后“居民如燕巢幕上岌骸自危”，村人申请诉讼，并第一次由县、省两级政府出面解决。建国以来，村庄搬迁在大跃进中起步并不断加速。自1975开始的21年里，国家投入资金亿，搬走了肥城县整个县城和周围7座村庄，解放煤炭1922万吨。正是在山东历史上最大规模的这次迁移中，省政府制定了压煤村庄搬迁的补偿标准，并于1999年进行修订，提高了补偿价格，楼房最高可以达到300元／平方米。尽管按规定标准可以依据物价上涨水平上浮，但记者走访的三个县级压煤搬迁办公室都承认，这一指数的变动并不多。其中邹城所属的济宁市去年上浮了近17％，已是全省最高。在离邹平市平阳寺镇（搬迁镇）不远的一个村子里，尽管没有任何要搬迁的音讯，村民们还是赶着盖起了楼房，每层只有一人高，有的楼板是用稀稀疏疏的木板搭成的。据说附近村子里还有人盖了四层楼，好几千平方米，按照面积补偿应该拿到上百万。这些问题让煤矿和政府都头疼不已。这些年来煤矿开采带来的摩擦引起矛盾重重，甚至有村民扒火车偷煤。至于采煤引起的斑裂、塌陷赔偿，更是纠纷不断，以致有压煤村庄搬迁办公室的人自嘲为“第二信访局”。不过并非所有人都不愿搬迁，在肥城王瓜店镇东大封村，村民们都很高兴因此住进了“新农村”。村支书杨仁庚觉得这是他这些年来做的最大的一件事，“如果不是搬迁，我们现在还住在坑坑洼洼的旧村里，连一条直路都没有。”十年前，在采煤造成村里一条两里多长的路出现裂缝后，这个千年老村就希望能整体搬迁，却由于那时候煤炭企业困难到工资都发不出而搁浅，直到几年后当地肥城矿业集团的大封煤矿采完了除村庄之外所有的煤。抓住这个机会，村子底下含煤并不多的东大封村主动要求搬迁。为了省钱，他们将村子搬到一块没有多少地下水的采煤塌陷地上，这能让煤矿少掏近3000万。不过就在决定建房的那天，因为一则地基不稳的传言，一夜之间有300多户原打算盖楼房的人家改成了平房。尽管如此，新的东大封村依然让村民们感到“很漂亮，过去可不敢想”。别墅、楼房、平房区统一规划，下水道等设施统一施工，学校、敬老院、广场全都是新盖的，“连整个村的门槛都是统一修的”。这些漂亮的新村常常修建在离乡镇更近、交通更便利的地方，让那些地下没有煤炭的村子无比羡慕。在邹城市平阳寺镇附近的一个村子里，几位村民懊恼不已，他们村庄的四周都有煤，惟独村子底下没有，“真倒霉，只怕是几十年也赶不上隔壁村（搬迁新建村）那水平了。”去年年底，山东省发改委主任倪永康总结说：“（2005年以来全省搬迁工作解放可采煤炭资源7000多万吨），既有效缓解了部分煤炭企业开采连续紧张的局面，又有利于加快矿区建设社会主义新农村步伐。”另一方面，就在宏观调控不断加强的这两年，土地政策越收越紧，这让山东的压煤村庄搬迁一度陷于停滞，因为批不到建设新村的土地指标。“一边是越来越严的国家政策，一边是越来越紧张的煤炭产量，中间还要平衡煤矿和村庄之间复杂的利益纠葛，”一位压煤村庄搬迁办公室负责人说，“我们天天都在踩钢丝。”踩着钢丝的并不只是他们，一位在山东煤炭业浸淫数十年的人士也深有同感。在东大封村，旧村尚未搬迁完，迫不及待的煤矿已经开始开采。到现在搬迁完毕，村下并不富裕的煤炭也已被开采殆尽，大封煤矿随之关闭。不过这并不是一件糟糕的事情。恰恰相反，山东省社科院经济研究所所长张国强认为能源紧张是件好事，“对山东来说，那一天迟早要来，早来一天就会逼着山东经济早一天升级。”新华网山东频道5月15日电 四川汶川发生地震后，深深牵动着煤矿职工的心，山东新汶矿业集团立即组织了一次向灾区人民献爱心捐款活动，据初步统计，本次活动共捐款近300万元。灾情传来，新矿集团召开专门会议，对捐款活动进行安排部署，全集团干部职工捐款达到了局级领导每人不少于1000元，矿处级每人不秒于500元，科级每人不少于200元。离退休职工和家属们纷纷主动捐款。天下矿工是一家。新矿集团董事长郎庆田希望尽快将这批捐款用于灾区煤矿恢复生产和救助受灾矿工。此外，新矿集团已经成立了两个救灾小分队，抽调身体素质好、实战经验丰富的救护队员待命，随时听候上级指示奔赴救灾一线。干部职工们表示，把对灾区人民的牵挂转化为力量，立足本职岗位，抓好安全生产，保证煤炭调运和资源供给