矿山地质环境问题研究现状论文

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.

浅论露天煤矿开采环境问题及防治对策论文

一、露天煤矿开采引发的环境问题

(一)对土地的破坏

露天煤矿区对土地资源的破坏主要表现在露天采场的直接挖损、外排土场压占土地和工业广场的占用等。挖损是对原地表形态、浅部地层、生物种群的直接摧毁,致使原土地不复存在,压占是挖损过程中产生的废弃岩土堆置于外排土场上造成原地貌功能的丧失。挖损和压占等工程活动直接破坏了表层的植被,导致这一区域原先处于相对稳定的系统受到干扰,使区域内的土地利用、植被覆盖、地貌、保水力等生态因子发生巨大的变化。

(二)水污染问题

露天煤矿开采对地表水和地下水污染最严重的是煤矿排土场淋溶水。排土场的煤矸石中富含碱金属、碱土金属和硫等,大气降水淋溶了煤矸石中的无机盐类,含无机盐类的淋溶水流入地表水体会对地表永体造成污染,渗入地下含水层,也会污染地下水体。此外,采场周围水体和大气降水汇入采场矿坑,也会由于矿坑积水浸润采场的残煤露头,而使煤层中的硫和重金属等污染物质溶入水体而使地下水受到污染。

(三)空气染污问题

露天煤矿排土场污染最严重的因子为剥采区、排土区和运输道路两侧一定范围内的粉尘。此外,露天煤矿排土场大多没有土地复垦和再植被,每个露天煤矿的外排土场都会形成一个几百到几千公顷的人为荒漠化土地,春秋时节,荒漠化的排土场所产生的扬尘等亦会使周围大气造成严重的污染。

(四)环境地质问题

露天采矿形成的矿坑边坡及排土场边坡,由于地质构造、边坡岩体、地表水及地下水作用、采矿工程活动等原因诱发一系列诸如滑坡、塌陷、泥石流等突发性或缓变性地质灾害,危及该地区周边工业企业与民居建筑的安全,造成人员伤亡及巨大的经济损失。因此,滑坡、塌陷等地质灾害贯穿于露天矿开采的始终,并有可能延续到闭坑后。

二、露天煤矿开采引发环境问题的防治对策

(一)土地破坏的防治措施

1、耕作层土壤和表层土壤是经过多年耕作和植物作用而形成的熟化土壤,是深层生土所不能替代的,对于植物种子萌发和幼苗生长有着重要作用。应对矿区拟破坏的露天采矿场熟化的表土进行剥离,用汽车运输到指定表土堆放场堆存,闭矿后直接作为露天采矿场复垦用土。

2、修建运输道路时,要充分利用已有矿山运输道路、乡村道路,不占或少占耕地、林地。避开土壤状况良好、植被生态复杂地段,减少对矿区植被和土壤的破坏。

3、采用机械、人工等方式对采场边坡进行清理,清除松动、凸起的碎(块)石。对平台进行人工、机械平整,清除场地内较大石块;休息室、表土堆放场建筑进行拆除、平整;区内道路进行平整、回填;平整后场地坡度要满足复垦场地需求。

4、对平整后的平台场地穴状坑及采场边坡平台进行覆土,覆土来源为矿山开拓时剥离堆存于表土堆放场的表土。采用机械、人工等方式,剩余的表土采取就近的原则平覆于拟复垦林地的场地,覆土平均厚度≥0、5米。

5、矿区复垦土壤以生土为主,土壤养分含量和地力不足,恢复待复垦土地的肥力和生物生产效能,就必须采取恢复土壤、肥化土壤的`措施。因此复垦的地块根据当地情况增施农家肥与生物菌,林木落叶留底以提高土壤的有机物含量,改良土壤结构,改善土壤理化性状,增加土壤肥力。

(二)空气污染的防治措施

1、施工扬尘防治措施。土石方开挖避免在大风天气进行,完工后及时回填、平整场地;工业场地辅助配套工程施工,首先做好路面硬覆盖;易产生扬尘的建筑材料采用封闭车辆运输;设置围布、挡板,禁止高空抛撒建筑垃圾和起尘的料、渣土的 外溢;施工扬尘防治关键要加强施工管理,管理到位,可以有效减轻对环境的影响。

2、运营期地面运输系统的防尘措施。输煤系统带式输送机栈桥露天部分均加设皮带罩棚,筛上设布袋除尘器集尘;在其周围设置彩色防风挡板,阻挡煤尘的扩散。储煤设施应采用圆筒仓储煤方式;转载点、原煤卸载站设置通风除尘装置和喷雾洒水装置。

3、采场、排土场扬尘治理。对采掘工作面,合理布置炮孔,正确选择爆破参数和加强装药、 冲填等作业的管理,爆破前向岩体注射高压水,或利用洒水装置;钻机设袋式集尘器,爆破后洒水降尘;配备洒水车往返于坑内外道路,对排土场工作面及其与采掘场之间的道路进行经常性地洒水,以增加路面、 作业面积尘湿度。排土场定期碾压,降低起尘。对已经结束排弃的排土场平台,在不影响整个露天矿排土作业的条件下及时覆土绿化;沿固定帮坡种植防风林带。

(三)边坡防治措施

1、高度重视露天矿边坡管理工作,建立健全边坡安全管理机构制度,剥采生产应严格按照设计给出的边坡角、平台进行留设,严禁越采超挖。

2、采用边坡稳定性雷达或边坡监测机器人加强边坡变形监测工作,及时掌握边坡变形的动态情况和规律,对于出现的任何局部、小规模的边坡坍塌滑落还要进行专门的分析和治理方案设计。

3、露天矿地下水丰富,建议建立完善的疏干排水系统,在采场发现出水点,详查后打水平孔,释放静水压力,夏季暴雨会给采场边坡稳定性带来威胁,此时要加强疏干,特别是断裂带和煤层顶底板的弱层,一定要详查,做到“有疑必探,先探后采”。

4、建立日常的巡查监测制度,特别是春季解冻期、雨季或坡面上出现沉陷裂缝时更要加强巡查监测,一旦发现异常情况(如边坡有明显失稳先兆)及时预警避让,或采取防治工程措施。

5、抗滑桩是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱,用以支挡滑体的滑动力,起稳定边坡的作用,适用于浅层和中厚层的滑坡,是一种抗滑处理的主要措施。

(四)水污染的防治措施

1、修筑截矿山排水沟渠。矿山排水沟渠沟建于矿场四周,当雨季降水量大,既起到阻挡作用,而且还起到梳流作用。

2、河流改道。针对穿过矿区的河流,必须对河流进行改道迁徙,路线改道应选择短,地势平缓弱渗水地段。同时还要考虑矿山的发展前景,避免二次分流。新河道的起点应该在河床冲刷易发区进行选择,并与原有的河道河势想适应。

3、调洪水库。季节性的地表水流横穿开采境界时,除采取改道措施外,须在矿区上游修筑调洪水库截流和贮存洪水。

4、修筑拦河堤。当露天开采和附近的河流周围地面水平的境界,湖白的岸边标高相差较小,甚至低于岸边地形时,应该修建岸边护堤堰。防止河水漫灌到采矿场。

5、防渗帷幕。防渗帷幕防水是在露天矿开采境界以外,在地下水涌人采场的通道上,设定若干一定距离的注浆钻孔,并依靠浆料在裂缝中的扩散,凝结组成一道挡水隔墙,所谓防渗帷幕就是指由若干个注浆钻孔所组成的挡水隔墙。

三、结语

露天煤矿开采环境问题的防治是一项复杂的、综合的、庞大的系统工程。要应用环境地质学、环境科学、采矿学、水土保持学、系统工程、工程经济学等学科的原理和思路研究防治对策,追求最优的经济效益、社会效益和环境效益。实现煤炭开采与环境保护协调发展,实现矿区的可持续发展。