李 靜，張義平，白 洋

(1.貴州大學(xué)礦業(yè)學(xué)院， 貴州貴陽(yáng) 550003;2.貴州非金屬礦產(chǎn)資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 貴州貴陽(yáng) 550003)

貴州省某小型煤礦環(huán)境治理現(xiàn)狀及其建議

李 靜1，2，張義平1，2，白 洋1

(1.貴州大學(xué)礦業(yè)學(xué)院， 貴州貴陽(yáng) 550003;2.貴州非金屬礦產(chǎn)資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 貴州貴陽(yáng) 550003)

目前煤炭資源的開(kāi)采與環(huán)境問(wèn)題的矛盾日益突出，以貴州省某小型煤礦為例，總結(jié)其環(huán)境治理現(xiàn)狀，并分析存在的問(wèn)題，提出了該礦山應(yīng)對(duì)土地資源、粉塵、水污染和塌陷區(qū)采取的措施，對(duì)貴州省小型煤礦環(huán)境綜合治理具有借鑒意義。

小型煤礦;生態(tài)環(huán)境;土地破壞;水污染;綜合治理

0 引言

貴州省煤炭資源儲(chǔ)量十分豐富，煤炭資源的開(kāi)發(fā)對(duì)貴州省經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。不過(guò)隨著對(duì)資源開(kāi)采力度的加大，采煤所引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題逐漸凸現(xiàn)出來(lái)，已經(jīng)成為影響社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的絆腳石。貴州省的小型煤礦占煤炭企業(yè)總數(shù)的比例較大，小型煤礦一般生產(chǎn)規(guī)模小、設(shè)備簡(jiǎn)陋、人員素質(zhì)低，這些因素會(huì)使煤炭開(kāi)采對(duì)環(huán)境的破壞更加嚴(yán)重。因此，做好小型煤礦環(huán)境治理工作已迫在眉睫。

礦山位于貴州省平塘縣城正南方向，直線平距約20 km，礦區(qū)至平塘有鄉(xiāng)村道路相連，交通較為方便。該礦區(qū)面積為6.1184 km2，保有資源量為537萬(wàn)t，生產(chǎn)能力為15萬(wàn)t/a，采用地下開(kāi)采方式。礦區(qū)位于貴州高原中部，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，季節(jié)性變化不甚明顯，雨量充沛，周圍植被生長(zhǎng)茂盛。礦區(qū)地面設(shè)施已修建有生產(chǎn)區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、辦公生活區(qū)、風(fēng)井場(chǎng)地、爆破器材庫(kù)、排矸場(chǎng)、連接道路等。煤礦生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)工藝流程

1 礦山生態(tài)環(huán)境及治理現(xiàn)狀

1.1 土地及植被資源破壞

該煤礦建設(shè)施工和生產(chǎn)對(duì)土地破壞環(huán)節(jié)為:

(1)連接道路修建破壞土地的環(huán)節(jié):挖路基、土石方開(kāi)挖、塊石砌路肩和碎石墊層均會(huì)對(duì)土地造成破壞;

(2)生活及管理區(qū)建設(shè)破壞土地的環(huán)節(jié):場(chǎng)地平整挖損地表、建筑物修建壓占土地、生活廢水廢渣排放污染土地等;

(3)礦井建設(shè)破壞土地的環(huán)節(jié):井口開(kāi)挖造成對(duì)土地的挖損;

(4)生產(chǎn)建設(shè)過(guò)程中破壞土地的環(huán)節(jié):工業(yè)廣場(chǎng)、排矸場(chǎng)和場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸系統(tǒng)等建設(shè)挖損和壓占土地。

生產(chǎn)項(xiàng)目建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程對(duì)土地的破壞順序與其進(jìn)度安排一致。該順序?yàn)?修建道路—場(chǎng)地平整—修建生活及管理區(qū)—礦井建設(shè)—生產(chǎn)區(qū)及場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸系統(tǒng)建設(shè)—生產(chǎn)過(guò)程對(duì)土地的破壞。

該煤礦地面建設(shè)部分對(duì)土地的主要破壞方式為壓占，包括工業(yè)場(chǎng)地對(duì)土地的壓占、風(fēng)井場(chǎng)地對(duì)土地壓占、建設(shè)期間掘進(jìn)產(chǎn)生的矸石、生產(chǎn)期間產(chǎn)生的矸石的堆放壓占土地。其破壞土地現(xiàn)狀見(jiàn)表1。目前，該礦地面建設(shè)區(qū)占地面積較大，破壞了原有農(nóng)田及生態(tài)植被，削弱了該區(qū)原有水土保持能力，進(jìn)而導(dǎo)致水土流失。工業(yè)場(chǎng)地部分沒(méi)有進(jìn)行綠化，排矸場(chǎng)未修建攔擋、防污處理措施。

表1 占用土地現(xiàn)狀

1.2 井下廢氣、粉塵污染

該煤礦大氣環(huán)境影響主要污染源有:主要扇風(fēng)機(jī)排放的井下污風(fēng);露天運(yùn)輸?shù)缆?爆破產(chǎn)生的有毒、有害氣體;裝車場(chǎng)揚(yáng)起的粉塵、污水產(chǎn)生的惡臭等。

雖然該煤礦采取的灑水防塵措施取得了一定的效果，但措施還不全面，管理體制上有待加強(qiáng)。礦區(qū)南部約600 m處分布有居民住戶，并且工業(yè)場(chǎng)地周圍分布有農(nóng)田，這些有害污染源可能對(duì)居民的正常生活、生產(chǎn)造成影響。

1.3 水污染

隨著井下開(kāi)采的進(jìn)行，采空區(qū)面積逐步擴(kuò)大，將在礦井的上覆地層中形成導(dǎo)水裂隙帶，地表水、地下水、老窯水均可能向礦井中滲流，井下抽排地下水可造成礦區(qū)水均衡破壞，導(dǎo)致地下水位下降和水資源枯竭;地表泉水水位也會(huì)下降，可能對(duì)當(dāng)?shù)厝诵箫嬎娃r(nóng)田灌溉造成一定的困難;礦井抽排水和職工生活污水以及井下的防塵用水中含有硫化物等有毒有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)礦區(qū)環(huán)境和區(qū)域地表水環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。

該礦礦井最大涌水量為720 m3/d，水污染源主要是井下排水、工業(yè)場(chǎng)地生產(chǎn)、生活廢水，排矸場(chǎng)經(jīng)雨水淋濾后產(chǎn)生的酸性淋濾液對(duì)水土環(huán)境造成污染，主要污染物為有機(jī)物和硫化物。目前礦山只修建簡(jiǎn)單沉淀池處理廢水，這些污廢水處理不達(dá)標(biāo)便排放，易對(duì)礦區(qū)附近地段地下水及下游地表水體造成污染。

1.4 地表塌陷

該煤礦沿煤層露頭線分布有老硐，在礦區(qū)東部邊界地帶存在采空區(qū)，地表出現(xiàn)數(shù)條裂縫，破壞地表農(nóng)田及草地。目前該礦在礦區(qū)中北部對(duì)M4號(hào)煤層已進(jìn)行開(kāi)采，開(kāi)采深度均小于礦山安全采深，現(xiàn)在局部已經(jīng)出現(xiàn)塌陷和地裂縫，塌陷面積約為0.56 hm2。隨著采空區(qū)面積的不斷擴(kuò)大，塌陷區(qū)面積會(huì)進(jìn)一步增大，破壞地表原始地形地貌。目前該礦對(duì)地表塌陷區(qū)部分還未采取治理措施。

2 環(huán)境綜合治理

2.1 排矸場(chǎng)

(1)對(duì)采煤剝離矸石、廢礦渣堆放形成的各類松散物質(zhì)構(gòu)成的不穩(wěn)定邊坡進(jìn)行治理，主要措施為:降低坡高、坡角(坡角要小于30°);邊坡加固、襯砌護(hù)坡;在有效部位建設(shè)阻擋工程;設(shè)計(jì)相應(yīng)的排水、防水工程，防止其淋濾液污染土壤。

(2)矸石、廢礦渣堆積臺(tái)面整治，可根據(jù)廢渣的類型及塊(粒)度，將粗粒或大塊的鋪墊在下部，碾壓密實(shí)，逐層向上回填。

(3)將含不良成分的巖土堆放在深部，品質(zhì)適宜的土層包括易風(fēng)化性巖層安排在上部。

(4)煤矸石堆治理應(yīng)分層壓實(shí)，粘土覆蓋，并快速建立植被，防止矸石山氧化自燃。

(5)采礦剝離物含有毒有害或放射性成分時(shí)，必須用碎石深度覆蓋，不得出露于邊坡處，并應(yīng)采取防滲措施，然后再覆蓋土壤。

2.2 土地復(fù)墾措施

本礦山占地面積大，破壞的土地得不到合理有效的復(fù)墾，生態(tài)環(huán)境不斷惡化，必須制定土地復(fù)墾措施，具體包括以下程序:

(1)礦區(qū)土地復(fù)墾包括工程整治和生物復(fù)墾2個(gè)階段。

(2)復(fù)墾土地利用方向。根據(jù)該礦區(qū)周圍環(huán)境和礦區(qū)土地的自身?xiàng)l件，可以選擇復(fù)墾成農(nóng)地、林地等。

(3)工程復(fù)墾技術(shù)。根據(jù)采礦后形成廢棄地、占用破壞地的地形、地貌現(xiàn)狀，按照規(guī)劃的新復(fù)墾地利用方向的要求，并結(jié)合采礦工程特點(diǎn)，對(duì)破壞土地進(jìn)行順序回填、平整、覆土及綜合整治，其核心是造地。常用的工程復(fù)墾技術(shù)有就地整平復(fù)墾、梯田式整平復(fù)墾、挖深墊淺式復(fù)墾和充填法復(fù)墾技術(shù)等。

(4)生物復(fù)墾技術(shù)包括快速土壤改良、植被恢復(fù)、生態(tài)工程、耕地工藝、農(nóng)作物和樹(shù)種選擇等。

(5)土壤改良。礦區(qū)土壤培肥要通過(guò)采取各種培肥措施，加速?gòu)?fù)墾地的生土熟化。地表有土型的土壤培肥，主要是通過(guò)施有機(jī)肥、無(wú)機(jī)肥和種植綠色植物等措施，實(shí)現(xiàn)土壤培肥;地表無(wú)土型培肥，一般用易風(fēng)化的泥巖和砂巖混合的碎礫作為土體，調(diào)整其比例，在空氣中進(jìn)行物理和化學(xué)風(fēng)化，同時(shí)種植一些特殊的耐性植物進(jìn)行生物風(fēng)化，以達(dá)到土壤熟化的目的。微生物培肥技術(shù)，是利用微生物和化學(xué)藥劑或微生物和有機(jī)物的混合劑，對(duì)貧瘠土地進(jìn)行熟化和改良，恢復(fù)其土壤肥力。

各破壞單元土地復(fù)墾內(nèi)容如表2所示。

2.3 環(huán)境空氣治理

(1)對(duì)儲(chǔ)煤區(qū)和排矸場(chǎng)布設(shè)噴水裝置，在儲(chǔ)煤區(qū)和排矸場(chǎng)種植喬灌木，起到抑制揚(yáng)塵和吸附揚(yáng)塵的作用，降低場(chǎng)地?fù)P塵對(duì)周圍環(huán)境的影響。

表2 土地復(fù)墾方案

(2)對(duì)于汽車行駛引起的道路揚(yáng)塵采取灑水降塵(每天4～5次)、清掃路面保持路面清潔以減少揚(yáng)塵。汽車行駛場(chǎng)地?fù)P塵通過(guò)限制車輛行駛速度(場(chǎng)地行駛不大于5 km/h，道路行駛不大于15 km/h)予以抑制。礦區(qū)內(nèi)運(yùn)輸車輛經(jīng)常清洗，保持清潔。載重汽車嚴(yán)禁超載行駛，防止車輛脫落雜物，導(dǎo)致?lián)P塵。在礦區(qū)道路兩側(cè)種植喬灌木，既可保護(hù)礦山生態(tài)環(huán)境，又可對(duì)汽車揚(yáng)塵起到隔離作用。

2.4 水污染治理

(1)生活污水處理。建立礦井生活污水處理站，其處理規(guī)模為300 m3/d，采用WSZ—10T/h一體化生活污水處理裝置(二級(jí)處理)進(jìn)行處理，生活污水與生產(chǎn)廢水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后進(jìn)行循環(huán)利用，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行噴灑作業(yè)。

(2)井下水處理工藝。主要工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 礦井水處理工藝流程

2.5 塌陷區(qū)治理

開(kāi)采沉陷災(zāi)害的治理，要統(tǒng)籌考慮開(kāi)采沉陷與地裂縫的內(nèi)在關(guān)系。要防治結(jié)合、綜合整治，制定地面塌陷治理方案前必須查明地面塌陷的成因以及與地下采礦坑道排水活動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)。

(1)地下坑洞已廢棄的采空區(qū)出現(xiàn)地面沉降、地裂縫時(shí)，應(yīng)采取地下回填廢渣，減緩地面沉降速度;為制止地面塌陷形成，可通過(guò)地面裂縫灌注尾礦砂漿(或水泥砂漿)，加快充填廢渣的固化。

(2)地下坑道尚在使用階段，地面出現(xiàn)地裂縫或沉降跡象時(shí)，應(yīng)果斷對(duì)地裂縫發(fā)育地段采取灌漿、密實(shí)等措施;應(yīng)在地下坑道采取修筑支護(hù)工程等防塌措施，必要時(shí)停止該區(qū)段的開(kāi)采。

(3)地下坑洞已廢棄，地表形成塌陷但規(guī)模不大時(shí)，則應(yīng)采取由地面自外向內(nèi)將廢渣填入下部，中上部用細(xì)粒尾礦充填，為覆綠打好基礎(chǔ)。

(4)地下坑洞已廢棄、地面塌陷規(guī)模巨大、難以治理的特殊地段，可圈定為礦山地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)研究區(qū)，制定監(jiān)測(cè)方案，方案中要在確保安全的前提下，劃定出禁入?yún)^(qū)、監(jiān)測(cè)區(qū)，修建柵欄和觀測(cè)道路，豎立明顯標(biāo)志，防止人畜誤入造成生命財(cái)產(chǎn)的損失。

(5)應(yīng)采用地球物理探測(cè)方法(電法、聲納法等)探明地面塌陷的范圍、規(guī)模、地下形態(tài)、深度。

(6)地面溶蝕塌陷治理應(yīng)采取對(duì)采區(qū)充填等相應(yīng)措施，從源頭上控制塌陷的發(fā)展，改善礦區(qū)環(huán)境。

3 結(jié)論

煤礦的開(kāi)采與周圍生態(tài)環(huán)境之間的矛盾，嚴(yán)重違背了社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。本文對(duì)貴州省某一小型煤礦環(huán)境治理現(xiàn)狀進(jìn)行分析，指出其存在的問(wèn)題，并對(duì)該礦山提出排矸場(chǎng)治理措施、土地復(fù)墾措施、環(huán)境空氣治理措施、水污染治理和塌陷區(qū)治理措施，為該礦環(huán)境恢復(fù)提供對(duì)策。貴州地區(qū)小型煤礦的生產(chǎn)工藝相差無(wú)幾，該礦山能反映出貴州地區(qū)小型煤礦存在的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，本文提出的環(huán)境治理恢復(fù)措施可以為其他小型煤礦提供參考。

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2010－01－21)

李 靜(1985－)，女，河北承德人，碩士研究生，主要從事礦山安全及新型充填技術(shù)研究。