新疆準(zhǔn)東大型露天煤礦粉塵治理方向探討

曾華棟 曲風(fēng)英 廖云姍

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊 哈密 839000）

新疆地區(qū)的煤炭資源存儲量常年居全國首位，但是由于交通和經(jīng)濟的原因，一直沒有得到大規(guī)模地開采。隨著經(jīng)濟水平和科技水平的提高，以及其他省份煤炭資源的產(chǎn)量不斷減少，很多企業(yè)都將開采場地遷到了新疆地區(qū)。準(zhǔn)東煤田是新疆地區(qū)最大的煤田，素有“煤?！敝Q，這里的煤炭資源十分豐富。但是隨著露天煤礦開采工作的展開，準(zhǔn)東的生態(tài)環(huán)境卻呈現(xiàn)出不斷惡化的趨勢，對于這個現(xiàn)象，我們必須要加以重視，并且尋找合適的解決方法。

1 煤礦資源和生態(tài)環(huán)境概述

新疆準(zhǔn)東地區(qū)的煤田規(guī)模較大，總面積可達(dá)13000km2，該地區(qū)的煤炭存儲量占新疆煤炭總儲存量的18%[1]。該地區(qū)的煤層厚度平均為50m，賦存條件優(yōu)越，因此很適合進(jìn)行露天開采。準(zhǔn)東地區(qū)的煤產(chǎn)品低硫、低灰、低磷、高熱值，滿足煉焦和化工行業(yè)生產(chǎn)原料需求。新疆政府意欲將準(zhǔn)東地區(qū)打造成為大型煤田一體化綜合基地。

圖1 準(zhǔn)東地區(qū)煤礦區(qū)分布圖

準(zhǔn)東煤田位于準(zhǔn)噶爾盆地東部，新疆阜康市境內(nèi)盆地邊緣的平原上，該地區(qū)屬于溫帶大陸性氣候，夏季炎熱干燥，冬季寒冷少雨。區(qū)域內(nèi)的水資源嚴(yán)重匱乏，年均降水量僅為105mm，并且晝夜溫差較大。夏季多為酷暑天氣，最高溫度可達(dá)41℃，冬季多為嚴(yán)寒天氣，最低溫度可達(dá)-49℃。區(qū)域內(nèi)的盛行風(fēng)是西北風(fēng)，全年多風(fēng)，最大風(fēng)力可達(dá)10級。準(zhǔn)東地區(qū)有大量珍稀動植物資源，主要依靠儲存在深層的地下水生存，因此生態(tài)環(huán)境極為脆弱。區(qū)域內(nèi)有大片沙漠，植被存活率極低，因此植被覆蓋率也較低，隨著煤炭資源開采力度的增大，區(qū)域內(nèi)頻繁出現(xiàn)大范圍植被枯死的現(xiàn)象。

2 露天煤礦開采粉塵來源

露天煤礦的粉塵排放分為無組織排放和有組織排放，不管是無組織排放還是有組織排放，都要從粉塵排放的源頭上予以控制，不要讓粉塵形成擴散。根據(jù)煤礦露天開采的性質(zhì)，生產(chǎn)活動無組織揚塵排放主要包括爆破、煤炭傳輸運輸、剝離物傳輸、裝卸、堆料場、道路運輸、排土場、地面生產(chǎn)系統(tǒng)等。

3 露天煤礦開采區(qū)對環(huán)境的影響分析

3.1 露天煤礦開采對植物的影響分析

露天煤礦開采規(guī)模較大，面積較大，導(dǎo)致原有生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)發(fā)生一定調(diào)整，礦業(yè)活動使陸生動物的棲息地喪失，污染物排放會對動、植物造成一定影響，但區(qū)域總體上的植被、植物種類和群落分布以及動物區(qū)系的基本組成和性質(zhì)不會發(fā)生大的改變，這是因為：①礦區(qū)內(nèi)主要生態(tài)影響過去、現(xiàn)在和將來都將以人為控制為主，自然植被景觀格局不會產(chǎn)生明顯的變化。②運營期產(chǎn)生的揚塵在嚴(yán)格的控制措施下，不會對區(qū)域環(huán)境造成嚴(yán)重影響。③開采及原料產(chǎn)品貯運過程中揚塵對植物的影響主要表現(xiàn)于對植物光合作用的影響，粒徑大于1μm 的顆粒物在擴散的過程中可自然沉降，附著于植物葉片上，阻塞植物的呼吸孔，有礙作物生長。

3.2 露天開采對土壤的影響

露天開采對占地面積的要求比較高，并且作業(yè)區(qū)的剝離面積遠(yuǎn)大于開采面積。并且園區(qū)內(nèi)除了作業(yè)區(qū)，還必須要有配套設(shè)施和生活區(qū)，這部分占地面積也很大。在開采之前需要進(jìn)行爆破工作，而爆破現(xiàn)場會產(chǎn)生大量粉塵，這些粉塵會隨著大風(fēng)飄散到周圍的土地表層，這些粉塵堆積在土壤表層之后，會給土壤帶來十分嚴(yán)重的污染。開采現(xiàn)場還會堆積大量的飛起的煤矸石，這些煤矸石里面含有大量的重金屬元素，如果區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)降雨情況且煤矸石沒有得到回收處理，那么就會導(dǎo)致煤矸石里面的重金屬下滲到土層之中，使土壤的活性受到破壞，造成嚴(yán)重的重金屬污染[2]。此外，在開采過程中會把土壤進(jìn)行剝離，導(dǎo)致土壤變得松散，很容易引起泥石流、滑坡等災(zāi)害，給當(dāng)?shù)氐木用駧韲?yán)重的經(jīng)濟損失，威脅他們的人身安全。

露天煤礦采掘面侵占的土地地表植被類型簡單，覆蓋度低，土壤肥力低，廢棄的土石方占用土地屬以往露采礦坑。

根據(jù)工程特征，在開采期間將對地表進(jìn)行開挖，改變原有土地利用功能，但其礦山開采是逐年進(jìn)行，據(jù)此按照土地功能變化進(jìn)行土地利用預(yù)測，年裸地增加面積按礦區(qū)開采面積的1/19 考慮，采礦對土地利用的綜合值最終達(dá)到0.257。

由于可采區(qū)均采用露天采掘方式，礦區(qū)開采會改變原有的地形地貌，使原本植被覆蓋度不高的生態(tài)景觀、原有植被在露天采掘后被破壞殆盡，變成人為的次生裸地，若遇到中強度降水將會造成局部地段大量的水土流失。

3.3 對水資源的影響

在露天開采的時候，如果沒有采取一定措施，那么很容易破壞地表徑流和地下水循環(huán)，進(jìn)一步引發(fā)水土流失的現(xiàn)象。在探測過程中，由于要排出地下水所以會導(dǎo)致地下水位出現(xiàn)大幅下跌。另外開采過程中會排出大量的選煤和礦井廢水，如果沒有對這些廢水進(jìn)行有效地處理，那么勢必會污染到地表徑流和地下水系統(tǒng)。水中會出現(xiàn)大量懸浮的雜質(zhì)，如果人和牲畜引用了這種受到污染的水，就會出現(xiàn)多種疾病。

3.4 對生物的影響

露天開采過程中使用的水資源主要是地下水，如果開采的地下水過量就會使該區(qū)域內(nèi)植被出現(xiàn)成片枯死的現(xiàn)象。據(jù)調(diào)查顯示，現(xiàn)階段準(zhǔn)東地區(qū)的草場退化面積高達(dá)80%之多，露天煤礦開采的痕跡遍布各個草場內(nèi)部。植被退化、水資源枯竭導(dǎo)致動植物生長環(huán)境越來越惡劣，生物總量不斷呈現(xiàn)出下降的趨勢，如果不盡快采取相關(guān)措施，那么區(qū)域內(nèi)的環(huán)境惡化速度會越來越快，這些珍稀動物遲早會面臨滅絕的危害。

4 露天煤礦粉塵治理方式探討

根據(jù)《煤炭行業(yè)綠色礦山建設(shè)規(guī)范（DZ/T0315-2018）》“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”五大發(fā)展理念是綠色礦山建設(shè)的依據(jù)和原則。礦山企業(yè)要系統(tǒng)地考慮礦區(qū)環(huán)境、資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)、資源綜合利用、節(jié)能減排、科技創(chuàng)新與數(shù)字化礦山、企業(yè)管理與企業(yè)形象等影響綠色礦山的因素，將這些因素落實到綠色礦山的建設(shè)目標(biāo)和考核指標(biāo)中，完善管理過程，形成管理體系，達(dá)到持續(xù)改進(jìn)的效果。

4.1 排土場及堆料場揚塵治理

露天煤礦采場涉及面較大，排土場等表面細(xì)小顆粒物裸露區(qū)面積較大，環(huán)境復(fù)雜，堆積時間長，揚塵治理方法簡單，易于操作，即使規(guī)劃為植被重建或礦山裸露區(qū)域，也應(yīng)先噴淋生態(tài)高效抑塵劑（結(jié)膜型），控制揚塵后再進(jìn)行植被重建作業(yè)。

粉料堆積場機動性較強，貨物運轉(zhuǎn)周期較短，產(chǎn)生粉塵環(huán)節(jié)較多，如裝（卸）載，車輛活動，破壞抑塵交聯(lián)層等均會出現(xiàn)揚塵。不同規(guī)格、類型的粉塵堆積物形成的揚塵強度及其危害程度也會有差異。

堆積物表面粉塵越細(xì)，抑塵難度越大，主要表現(xiàn)在超細(xì)粉塵“迎風(fēng)即揚”。就排土場和礦區(qū)料場而言，長期受風(fēng)力影響揚塵較為嚴(yán)重，始終困擾著礦區(qū)及其周邊環(huán)境，尤其遇到一些質(zhì)地較輕、孔隙度大的礦粉揚塵污染會更加嚴(yán)重。準(zhǔn)東地區(qū)常年多風(fēng)，風(fēng)力一般4～5 級，經(jīng)常有7～8 級大風(fēng)，最大可達(dá)10 級，多以西北風(fēng)為主，再加上蒸發(fā)量大，煤粉吸水和釋水強，干燥快，噴水頻率加大，抑塵效果不明顯，造成大量煤粉（風(fēng)蝕率≧5%）和水資源的浪費，要長期解決這一問題，應(yīng)從源頭表層細(xì)小顆粒物控制入手。

4.2 裝卸、物料傳送的移動揚塵

礦坑、篩分場、物流園、筒倉快裝系統(tǒng)等的裝卸和傳送帶輸送（傳輸帶的落差落料，即使是封閉輸送系統(tǒng)，也要充分考慮），屬于移動多源粉塵污染。

移動性多源粉塵控制，機械裝卸可用移動式送霧器（霧炮）添加生態(tài)高效抑塵劑（捕捉型）進(jìn)行，普通灑水車解決不了問題?？煅b系統(tǒng)和傳送帶形成的粉塵源需要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，利用納米干霧加生態(tài)高效抑塵劑（捕捉型）全方位的無死角除塵。

生態(tài)高效抑塵劑（捕捉型）是由多種表面活性劑組成，同時聚合物分子間有各種離子基團，能與粒子之間產(chǎn)生較強的親和力，降低水的表面張力，通過遠(yuǎn)程送霧器或其他噴霧器具作業(yè)能有效捕捉和吸附低空PM10和PM2.5并迅速沉降。

4.3 噴淋設(shè)備

4.3.1 灑水車

帶高壓噴槍（有外接消防軟管的更好）灑水車或消防車是常用普通設(shè)備，主要用于生態(tài)高效抑塵劑（結(jié)膜型）對堆料場、排土場等裸露區(qū)域的噴灑作業(yè)，按照配比濃度計量將水加到罐車容積1/3 時把抑塵劑溶液提取到罐車，再加滿水即可作業(yè)。

4.3.2 遠(yuǎn)程噴霧機

遠(yuǎn)程噴霧機（又稱移動霧炮）主要用于噴灑捕捉型抑塵劑進(jìn)行低空細(xì)小顆粒物的捕捉降塵。遠(yuǎn)程噴霧機是利用風(fēng)送式原理將水霧化成50-200 微米的水溶液顆粒并噴射。

5 結(jié)束語

綜上所述，準(zhǔn)東地區(qū)內(nèi)的環(huán)境狀況不容樂觀，必須要對該地區(qū)的煤礦產(chǎn)業(yè)進(jìn)行整改，使其走向可持續(xù)發(fā)展的道路，從而加快縮小新疆與內(nèi)陸地區(qū)的差距。這對于加快新疆工業(yè)化進(jìn)程來說有著重要的現(xiàn)實意義。