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20xx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0.22公顷,其中挖掘破坏0.12公顷,外排土场占压0.1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
1.1 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79.2%,全氮量减少77.7%,全磷量减少15.5%,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。
1.2 烟尘与粉尘及有害气体
1.2.1 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。
1.2.2 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。
1.2.3 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。
1.2.4 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。
1.3 对水循环系统的影响
1.3.1 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。
1.3.2 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。
1.4 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
2.1 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。
2.2 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。
2.3 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。
2.4 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。
2.5 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。
2.6 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.20xx-9-1.
[2]尹国勋. 矿山环境保护 中国矿业大学出版社 20xx-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.