煤矸石固體廢物對(duì)環(huán)境的危害及防治對(duì)策

楊玉龍

(平?jīng)鍪猩鷳B(tài)環(huán)境局華亭分局，甘肅 平?jīng)?744100)

我國(guó)的環(huán)境保護(hù)意識(shí)越來越強(qiáng)，已經(jīng)形成了各種類型的保護(hù)措施。煤礦行業(yè)近年來的污染治理力度加強(qiáng)，解決了部分問題，但是固體廢物對(duì)環(huán)境的污染仍然比較大。煤矸石是煤礦在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的，包括了多種氧化物。目前，很多煤礦開采、生產(chǎn)區(qū)的煤矸石以露天堆積為主，長(zhǎng)期堆積容易發(fā)生氧化反應(yīng)，散發(fā)熱量。熱量積聚會(huì)自然排放有毒有害氣體，導(dǎo)致環(huán)境遭到污染。煤矸石長(zhǎng)期露天堆積,還會(huì)經(jīng)過雨水浸泡之后使其中的化學(xué)成分滲透到地下水中，引發(fā)水土污染。

1 固體廢物對(duì)環(huán)境的危害

煤矸石的產(chǎn)生與煤礦生產(chǎn)存在直接的關(guān)系。煤矸石在煤炭發(fā)育過程中開始形成，為此煤矸石中的有機(jī)化合物與無機(jī)化合物含量均很高，其屬于這兩種化合物的混合體?，F(xiàn)如今，很多企業(yè)針對(duì)煤矸石采取回填處理的方法，但是這種方法顯然容易誘發(fā)各種生態(tài)環(huán)境問題。因?yàn)槊喉肥靥钪笕菀讓?duì)地下水、土壤產(chǎn)生危害，礦山降雨的時(shí)候，煤矸石中的化學(xué)成分隨著雨水進(jìn)入到土壤與地下水中，會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)。此外，當(dāng)煤矸石的回填缺乏科學(xué)性，或者后續(xù)缺乏有效的管理，時(shí)則會(huì)形成煤矸石山。這樣的煤矸石山往往接近林區(qū)，煤矸石中的硫化鐵等成分容易散發(fā)熱量并最終可能引發(fā)火災(zāi)，危害非常嚴(yán)重。從很多煤礦所在的地區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，由于煤矸石誘發(fā)的環(huán)境問題越來越多，防治工作必須盡快落實(shí)開展。

2 固體廢物的防治對(duì)策

2.1 監(jiān)測(cè)矸石山的溫度

煤矸石長(zhǎng)期堆積而成的煤矸石山，需要針對(duì)性地處理。為了避免矸石山自燃，誘發(fā)火災(zāi)，需要結(jié)合矸石山所在地區(qū)的實(shí)際情況構(gòu)建明確的防治方案。矸石山的滅火工作要保證質(zhì)量，最重要的是防治矸石山復(fù)燃。矸石山的溫度監(jiān)測(cè)屬于當(dāng)前矸石山治理的重點(diǎn)，能夠?yàn)轫肥轿：Ψ乐喂ぷ魈峁┏浞值臄?shù)據(jù)，也屬于煤矸石污染問題解決的重要依據(jù)。通過監(jiān)測(cè)矸石山的溫度，規(guī)劃具體的治理過程，確保治理后的矸石山對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的危害降到最低，同時(shí)，監(jiān)測(cè)矸石山的溫度，還能夠?yàn)楹罄m(xù)的鞏固預(yù)防提供更多更有效的數(shù)據(jù)。煤矸石山的溫度監(jiān)測(cè)要從兩個(gè)方面著手，一個(gè)是矸石山內(nèi)部溫度；一個(gè)則是矸石山外部溫度。測(cè)量矸石山外部溫度的時(shí)候需要利用手持紅外熱像儀以及熱電偶等工具，以便于保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確性。對(duì)矸石山的內(nèi)部溫度進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，則需要安排專業(yè)人員打孔，然后針對(duì)矸石山的著火區(qū)域加以測(cè)量，這樣監(jiān)測(cè)到內(nèi)部溫度數(shù)據(jù)才會(huì)更加客觀精確。打測(cè)溫孔的時(shí)候，需要明確矸石山的著火區(qū)域，然后在著火區(qū)域布置鉆孔。一般每個(gè)鉆孔之間的間隔 1.5 m 最佳，且需要鉆孔處于交錯(cuò)布置的狀態(tài)，讓鉆孔與坡面垂直。這種方法,在當(dāng)前煤礦企業(yè)的固體廢物處理中比較常見，能夠?yàn)楹罄m(xù)工作打好基礎(chǔ)。

2.2 矸石山的滅火措施

在矸石山內(nèi)外部溫度監(jiān)測(cè)的前提下，積極布置滅火措施非常關(guān)鍵。通過監(jiān)測(cè)矸石山內(nèi)外部的溫度，可以將矸石山劃分成不同的區(qū)域，然后根據(jù)不同區(qū)域的特點(diǎn)確定具體的處理策略，這樣便可以提高矸石山滅火的效率。還要從矸石山堆積的基準(zhǔn)高度著手進(jìn)一步劃分，如此便能夠確定高于基準(zhǔn)高度的區(qū)域與低于基準(zhǔn)高度的區(qū)域。目前，針對(duì)高于基準(zhǔn)高度的區(qū)域，往往采用挖方的方式加以處理，而低于基準(zhǔn)高度的區(qū)域，則選擇填方的方式降低其危害。

低于基準(zhǔn)高度的區(qū)域，采用填方的方式治理，實(shí)踐中也會(huì)直接以填方區(qū)命名。通過溫度監(jiān)測(cè)之后，能夠確定矸石山的明火或者高溫的區(qū)域，對(duì)這兩種區(qū)域采取挖溝槽的方式來進(jìn)一步構(gòu)建治理方案。挖溝槽的時(shí)候，工作人員需要嚴(yán)格技術(shù)方案中要求的田字形開挖。溝槽中需要灌入漿液，然后依照標(biāo)準(zhǔn)完成封閉，這樣能夠有效避免矸石山的明火或者高溫區(qū)域在自然環(huán)境下出現(xiàn)的自燃問題?；靥畹臅r(shí)候需要選擇復(fù)合材料，還需要做好復(fù)合材料的比例，以有效預(yù)防矸石山二次著火。回填的材料可以用黃土、碎矸石、生石灰等材料混合制作?；靥畹臅r(shí)候要提前做好規(guī)劃，確?；靥畹牟牧现g的距離在 6 m 以內(nèi)。為了提高復(fù)合材料的回填效果，最好在回填之后通過壓實(shí)機(jī)進(jìn)行壓實(shí)處理，并且要在壓實(shí)之后檢查壓實(shí)系數(shù)。只有達(dá)到90%以上，才能夠確定回填的效果達(dá)到預(yù)期的狀態(tài)。

高于基準(zhǔn)高度的區(qū)域，則通常會(huì)結(jié)合需求進(jìn)行挖方處理。這種方法在實(shí)踐中仍然需要以溫度監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)作為依據(jù)，將明火區(qū)域通過具體的方式明確出來，通常需要將著火和高溫區(qū)域落實(shí)清楚。進(jìn)行挖方處理的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)提前做好調(diào)查分析工作，并充分做好準(zhǔn)備，有效保障挖方人員的人身安全。滅火的工作要經(jīng)過多方的準(zhǔn)備，調(diào)配各種有利的條件，然后順利地挖除煤矸石。將提前準(zhǔn)備好的生石灰、黃土等材料與煤矸石混合搭配，即進(jìn)入到了前面所提到填方區(qū)治理過程中。開挖之后開挖區(qū)域的溫度非常高，對(duì)滅火區(qū)域的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)之后，確定溫度在 40 ℃ 以下之后，方可回填復(fù)合材料。這樣做能夠提高煤矸石回填的效果，也能夠有效避免各種安全事故。實(shí)踐中，很多企業(yè)為了提高煤矸石這一類固體廢物的處理效率、防治效果，通常還會(huì)結(jié)合煤礦區(qū)域的實(shí)際情況構(gòu)建系統(tǒng)的滅火工程，促進(jìn)滅火工程的開展，利用封閉煤矸石山坡腳與坡面的方式，控制防治的成本與工程量。

2.3 矸石山加固改造法

煤矸石通常在堆積的時(shí)候都是隨意的，沒有規(guī)劃的，所以煤矸石山的松散性非常強(qiáng)，這種狀態(tài)的矸石山不僅僅容易自燃，還容易滑坡、分散，引發(fā)其他各種危害后果。針對(duì)這一類的問題,積極應(yīng)用加固改造法，能夠更好地解決相關(guān)問題。應(yīng)用加固改法之前,需要對(duì)矸石山周圍的實(shí)際情況，矸石山的山體坡面長(zhǎng)度，矸石山的上下高差等進(jìn)行測(cè)量與分析，然后結(jié)合測(cè)量數(shù)據(jù)劃分出不同的區(qū)域，針對(duì)每一個(gè)區(qū)域采取深入修整措施。為了有利于加固改造工作的開展，建議在不同的坡段設(shè)置工作臺(tái)。搭建工作臺(tái)的時(shí)候，要確定矸石山的坡度，然后讓前者向后者小幅度的傾斜，這樣可以有效預(yù)防矸石山上覆蓋的黃土在外力的作用出現(xiàn)滑落的情況。矸石山坡面的長(zhǎng)度以及矸石山坡面的坡度，都屬于影響矸石山加固改造的關(guān)鍵性因素。煤礦區(qū)域的自然生態(tài)環(huán)境相對(duì)比較復(fù)雜，很多地區(qū)的雨水都比較多，加之開采煤礦容易導(dǎo)致所在區(qū)域的地理環(huán)境發(fā)生改變，矸石山的滑坡幾率較大，所以在加固改造的時(shí)候，重點(diǎn)放在矸石山的坡度及其坡面長(zhǎng)度上，可以預(yù)防很多的問題。當(dāng)這一環(huán)節(jié)的加固改造工作水平達(dá)到了預(yù)期，則能夠?yàn)楹罄m(xù)的矸石山綠化工作打下基礎(chǔ)，有效地改善煤矸石產(chǎn)生的各種環(huán)境污染問題，減輕我國(guó)煤礦行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生的危害，促進(jìn)我國(guó)建立資源節(jié)約型社會(huì)，推動(dòng)我國(guó)社會(huì)主義事業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

2.4 矸石山綠化處理法

煤矸石堆積而成的矸石山屬于當(dāng)前很多煤礦企業(yè)潛在事故隱患源頭之一。這種矸石山的形成與企業(yè)前期對(duì)其性質(zhì)和污染危害認(rèn)識(shí)不清有關(guān)，也與很多企業(yè)缺乏責(zé)任意識(shí)有關(guān)?？傊?，現(xiàn)如今很多地區(qū)已經(jīng)形成了很多的矸石山，這些矸石山破壞生態(tài)環(huán)境，影響了企業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，也增加了煤礦開采的成本，存在非常明顯的安全隱患。綠化處理方法屬于建立在矸石山溫度監(jiān)測(cè)、矸石山挖方回填、矸石山加固改造等處理工作之上的一種方法。這種方法進(jìn)一步地改善了矸石山對(duì)環(huán)境的危害，而且還能夠產(chǎn)生超出預(yù)期的積極影響。實(shí)踐中，實(shí)施這種處理措施的時(shí)候，需要從矸石山的每一個(gè)處理步驟著手，做好監(jiān)督管理工作，提高每一個(gè)環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量，為綠化處理創(chuàng)造更加有利的環(huán)境。當(dāng)前期的一系列工作依照標(biāo)準(zhǔn)完成之后，矸石山周圍的生態(tài)環(huán)境問題能夠得到明顯的改善，積極地開展綠化植被覆蓋工作效果很好。矸石山的綠化方案要以當(dāng)?shù)丨h(huán)境、矸石山上適合覆蓋的綠植種類等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，提前聘請(qǐng)或者安排專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行調(diào)查研究工作，結(jié)合企業(yè)具備的各種條件，設(shè)計(jì)綠化處理計(jì)劃書，并且針對(duì)具體的環(huán)節(jié)與步驟還要進(jìn)行試驗(yàn)以免后續(xù)正式施工的時(shí)候出現(xiàn)漏洞與不足。

矸石山所在地區(qū)的自然地理氣候條件都要充分考慮在內(nèi)，因?yàn)椴煌瑮l件下的植物種類適應(yīng)性不同，更何況是在包含了大量煤矸石的土壤中種植植物。很多技術(shù)人員都會(huì)從地形地貌、土質(zhì)水質(zhì)等多方面入手，完成了各項(xiàng)影響因素的分析與探究。結(jié)合豐富的經(jīng)驗(yàn)與方法做好評(píng)價(jià)對(duì)比工作，讓一切的措施都能夠發(fā)揮預(yù)期的作用。做好調(diào)查研究工作之后，若發(fā)現(xiàn)矸石山的土壤存在一定的問題，如影響植被的成活率、生長(zhǎng)率等因素，還需要針對(duì)土壤進(jìn)行改良。在提高了土質(zhì)的質(zhì)量之后，方可以種植綠植，這樣才能夠避免資源浪費(fèi)，減輕煤矸石這種固體廢物的處理成本。選擇的綠植種類也可以經(jīng)過培育改良，使其更適合矸石山的土壤及其生長(zhǎng)環(huán)境與條件。為了讓矸石山的生態(tài)環(huán)境盡快好轉(zhuǎn)，選擇的綠植應(yīng)當(dāng)重視多樣性，使其能夠更進(jìn)一步地對(duì)煤礦開采區(qū)的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生積極的影響。

2.5 煤矸石制磚

煤矸石可以用來制磚，這樣不僅可以防止煤矸石大量堆積形成矸石山而引發(fā)的各種污染問題，還能夠達(dá)到廢物利用的效果，有利于我國(guó)資源節(jié)約型社會(huì)的建立。煤矸石在制磚的時(shí)候，需要確保制磚工藝流程的科學(xué)性、合理性。通常需要從煤矸石的選擇開始，對(duì)煤矸石進(jìn)行處理，使其成型之后，還需要進(jìn)行干燥與焙燒，這樣才能夠提高煤矸石制磚的工藝效果。為滿足大量生產(chǎn)的需求，需要針對(duì)煤矸石的性能提前進(jìn)行檢測(cè)研究。只有當(dāng)煤矸石的化學(xué)成分與物理性能等都達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，才能夠加以利用，否則會(huì)影響成磚的質(zhì)量以及適用范圍。煤矸石的運(yùn)輸條件對(duì)其質(zhì)量的影響也比較大，為此需要從煤矸石的性質(zhì)出發(fā)，選擇最佳的運(yùn)輸條件，并考慮到煤矸石的儲(chǔ)存以及儲(chǔ)存時(shí)對(duì)周圍環(huán)境的影響等問題。

處理煤矸石的第一步則是剔除煤矸石中的雜物以及煤矸石中的有害成分，這樣才能夠讓煤矸石制成的磚能夠在很多場(chǎng)景下應(yīng)用，減輕成磚對(duì)環(huán)境以及人體的危害。煤矸石中的廢鐵可以用電磁除鐵器剔除，而煤矸石中的有機(jī)物，以及煤矸石中的其他雜物，則需要通過人工處理。為了提高成磚的質(zhì)量，要把握煤矸石與其他材料的配比，而且要提高原料的發(fā)熱量，以及原料的塑性。煤矸石原料的粒度對(duì)成磚質(zhì)量的影響最大。例如，用煤矸石制成的空心磚，其顆粒粒徑不能夠超過 1.5 mm ，而且要想空心磚的質(zhì)量達(dá)到建造行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，還要保證空心磚中的顆粒粒徑在 0.5 mm 的顆粒占比達(dá)到65%以上。煤矸石原料經(jīng)過初步處理之后，會(huì)進(jìn)入到陳化階段，陳化的時(shí)間要控制在 3 d 以上，最大程度地消除原料顆粒的內(nèi)部應(yīng)力，并且還要消除干燥裂紋，讓成磚呈現(xiàn)出光滑的質(zhì)感。當(dāng)前,利用煤矸石制磚的技術(shù)越來越成熟，越來越能夠體現(xiàn)資源最大化利用的社會(huì)意識(shí)，這種防治煤矸石的污染問題的對(duì)策值得推廣應(yīng)用。

3 結(jié)束語(yǔ)

煤矸石,作為煤礦開采、生產(chǎn)產(chǎn)生的固體廢物，對(duì)環(huán)境的危害非常大，防治難度也比較大。在這樣的現(xiàn)狀下，結(jié)合當(dāng)前煤矸石的特點(diǎn)以及其性質(zhì),加大防治力度很有必要。本文結(jié)合了矸石山的溫度監(jiān)測(cè)、滅火措施、加固改造以及綠化等方法進(jìn)行了介紹和分析。這些防治措施的實(shí)施,不僅僅是解決煤矸石的污染問題，還有利于將煤矸石的作用和價(jià)值發(fā)揮出來，促進(jìn)煤矸石周圍生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)，加快生態(tài)環(huán)境的控制力度，增強(qiáng)煤礦行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。