山西省煤矸石綜合利用環(huán)境效益研究

楊海龍 羅三保 孫鵬程 呂鋒驊

（山西省環(huán)境規(guī)劃院 山西太原 030002）

山西省煤炭資源分布廣泛，原煤產(chǎn)量占全國的1/3左右，多年煤炭資源的開采，遺留下大量的煤矸石等固體廢棄物。本研究將采用情景分析、層次分析、模糊綜合評價等定性與定量相結(jié)合的方法，對山西省煤矸石綜合利用所帶來環(huán)境效益進(jìn)行評價。

1 山西省煤矸石綜合利用情況

1.1 山西省煤矸石產(chǎn)量

煤矸石是指煤礦在開拓掘進(jìn)、采煤和煤炭洗選等生產(chǎn)過程中排出的含碳巖石，是煤礦生產(chǎn)過程中的廢棄物。山西煤炭資源分布廣泛，含煤面積6.2×104km2，占全省土地面積（15.6×104km2）的40%，查明的保有儲量為2653×108t，占全國的26%，原煤產(chǎn)量占全國的1/3左右[1]。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)[2]，到2015年，山西省煤矸石年產(chǎn)生量約1.5×108t，“十二五”期間累計新增煤矸石量將達(dá)到7.5×108t以上。若不進(jìn)行煤矸石綜合利用處置，“十二五”末，全省煤矸石累計總存量將達(dá)到17.9×108t。

1.2 山西省煤矸石綜合利用現(xiàn)狀

目前，山西省煤矸石綜合利用主要包括3個途徑，分別是矸石發(fā)電、生產(chǎn)建材、化工生產(chǎn)，其中以矸石發(fā)電、生產(chǎn)建材為主，其他方面利用量較少[3]。

2 山西省煤矸石環(huán)境影響分析

煤矸石的堆存給礦區(qū)生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重的破壞，主要包括有占用土地、破壞礦區(qū)地表生態(tài)環(huán)境；影響周邊的大氣環(huán)境；污染空氣和水土；甚至引發(fā)自然災(zāi)害，如矸石山發(fā)生塌方、滑坡、自燃崩塌、矸石山自燃產(chǎn)生的有毒氣體造成窒息死亡等，因此，對煤矸石的綜合利用、矸石山的生態(tài)恢復(fù)刻不容緩。

3 山西省煤矸石綜合利用環(huán)境效益評價

為使矸石綜合利用的環(huán)境效益評價結(jié)果較為客觀、全面和準(zhǔn)確，并使評價指標(biāo)體系便于操作，采取定量與定性相結(jié)合的方法對其進(jìn)行評價。

3.1 技術(shù)路線

選取評價指標(biāo)并建立評價指標(biāo)體系是整個綜合評價工作的關(guān)鍵。首先要明確選取評價指標(biāo)的指導(dǎo)思想和應(yīng)該遵循的基本原則；之后，根據(jù)評價的目的，將評價對象系統(tǒng)的評價總目標(biāo)進(jìn)一步分解成不同的分目標(biāo)、準(zhǔn)則。然后采用定性分析與定量分析相結(jié)合的方法選擇具體的評價指標(biāo)選取評價指標(biāo)并建立評價指標(biāo)體系是整個綜合評價工作的關(guān)鍵。

指標(biāo)的權(quán)重即各個指標(biāo)在整個評價指標(biāo)體系中相對重要性的數(shù)量表示。一般來說，各個指標(biāo)在整個指標(biāo)體系中的作用是不一樣的，因而，各個指標(biāo)的權(quán)重也不應(yīng)該一致。

3.2 評價方法

3.2.1 情景分析分析法

情景分析分析法是假定某種現(xiàn)象或某種趨勢將持續(xù)到未來的前提下，對預(yù)測對象可能出現(xiàn)的情況或引起的后果做出預(yù)測的方法。通常用來對預(yù)測對象的未來發(fā)展做出種種設(shè)想或預(yù)計，是一種直觀的定性預(yù)測方法。

本研究將設(shè)置基準(zhǔn)情景（煤矸石堆存）、綜合利用（開展發(fā)電、建材和化工等利用）、采用先進(jìn)技術(shù)等3種情形。

3.2.2 模糊層次分析法

模糊層次分析法（fuzzy analytic hierarchy process，F(xiàn)AHP)是 20世紀(jì)70年代美國運(yùn)籌學(xué)T.L.Saaty教授提出一種定性與定量相結(jié)合系統(tǒng)分析方法。

多層次模糊綜合評價就是首先把評價的同一事物的多種因素，按照某一屬性分成了若干層次，然后對每一層次進(jìn)行綜合評價，在此基礎(chǔ)上再對初層次綜合評價的結(jié)果進(jìn)行高層次的綜合評價。

3.3 評價指標(biāo)設(shè)置

根據(jù)對煤矸石綜合利用的環(huán)境影響相關(guān)分析，共獲得22個指標(biāo)因子，其中有大氣環(huán)境指標(biāo)的8個，水環(huán)境指標(biāo)的6個，土地環(huán)境指標(biāo)的6個，次生災(zāi)害指標(biāo)2個。經(jīng)過對各因子的詳細(xì)比選，并結(jié)合已有研究成果，可將22個因子分為兩類，即能夠定量計算因子與能夠定性描述因子。根據(jù)以上煤矸石綜合利用環(huán)境效益評價指標(biāo)，結(jié)合不同的煤矸石綜合利用情景，通過多層次模糊綜合評價模型，可以計算出煤矸石綜合利用在不同情境下環(huán)境方面的效益評價的具體數(shù)值。經(jīng)過比選反映出煤矸石綜合利用的環(huán)境效益。

4 結(jié)語

通過對山西省煤矸石利用現(xiàn)狀及未來煤矸石利用趨勢的分析，結(jié)合實(shí)際情況，分析總結(jié)了煤矸石綜合利用的環(huán)境效益影響因素，進(jìn)行了定性描述分析與模型分析。

定量計算結(jié)果表明，山西省煤矸石綜合利用相較于自然堆存（自燃率3%，燃燒率50%），約減少SO2排放量16×104t/a，氮氧化物30×104t/a，一氧化碳0.23×104t/a。矸石資源化利用率由30%提高至62.11%，煤矸石處置率提高至100%。從而減少煤矸石占地面積，綜合利用減少矸石占地面積2600hm2。

定性分析結(jié)果表明，煤矸石綜合利用能夠提高水資源利用率，減少工業(yè)污水排放，減輕地下水、地表水的污染狀況；減少風(fēng)蝕揚(yáng)塵對土壤的影響，減少重金屬，酸雨等因素對土壤的破壞，恢復(fù)自然生態(tài)系統(tǒng)及其功能；減少煤矸石堆存量，減少由煤矸石坍塌、滑坡等引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害及有毒氣體排放等污染災(zāi)害，提高環(huán)境風(fēng)險防控能力。

[1]張麗慧,薛龍義.山西省煤矸石現(xiàn)狀及資源化利用分析[J].建材技術(shù)與應(yīng)用,2010,5:7-9.

[2]山西省發(fā)展改革委員會.山西省“十二五”煤矸石綜合利用實(shí)施方案.2011.

[3]葉吉文,沈國棟,路露.煤矸石的危害與綜合利用[J].中國資源綜合利用,2010,28(5):32-34.

[4]樊景森.峰峰礦區(qū)煤矸石山對環(huán)境的污染分析[D].河北工程大學(xué),2007.