露天煤礦坑下環(huán)境污染的防治探討

王曉峰

（準(zhǔn)能集團(tuán)黑岱溝露天煤礦工務(wù)隊(duì)，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

在煤礦坑下環(huán)境污染治理過程中，需要從分析性、協(xié)調(diào)性、綜合性思維作為基礎(chǔ)出發(fā)點(diǎn)，并且進(jìn)一步憑借單項(xiàng)技術(shù)、分科發(fā)展技術(shù)，常規(guī)觀測向復(fù)合技術(shù)等相關(guān)方面進(jìn)行全面完善，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)煤炭開采與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

一、露天煤礦概論

在煤礦實(shí)施過程中，當(dāng)煤礦結(jié)構(gòu)層接近地面時(shí)，如果使用露天煤礦開采技術(shù)方式相對比較經(jīng)濟(jì)，其中煤礦結(jié)構(gòu)上方土壤被稱為表土。所以需要在沒有被開發(fā)的表面土壤中埋放炸藥，隨后需要使用挖泥機(jī)、挖土機(jī)、卡車等相關(guān)設(shè)備移動煤炭上表面土壤，保證表面土壤可以有效填充至已經(jīng)挖掘的礦坑結(jié)構(gòu)中，而當(dāng)表面土壤比移動和清除之后，煤礦結(jié)構(gòu)層則會暴露，所以需要將煤礦破碎之后，運(yùn)輸至煤廠開展進(jìn)一步技術(shù)處理。而當(dāng)?shù)V石開采完成之后，同樣需要在坑下重復(fù)填埋工作才能從根本上保證露天煤炭開采水平。由于露天煤礦開采相比傳統(tǒng)開采模式來說能夠提升煤礦獲取比例，所以成為了現(xiàn)代化煤礦能源開采的主要形式之一。

（一）平緩礦床

由于露天煤礦開采環(huán)境具有明顯的差距，為此需要使用不同類型的技術(shù)模式，其中對于平緩礦床來說，則需要使用倒堆采礦技術(shù)方式，其中煤礦物質(zhì)在開采之后需要使用機(jī)械鏟設(shè)備或者索斗鏟物質(zhì)直接收集煤礦，而在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，其機(jī)械鏟基礎(chǔ)重量大約為索斗鏟設(shè)備的1.8 倍左右，所以煤炭物質(zhì)在剝離過程中遇到高臺階時(shí)，則需要使用索斗鏟設(shè)備[1]。

在平緩礦床實(shí)施過程中如果使用橫運(yùn)采礦技術(shù)方式，其煤礦物質(zhì)需要使用排土橋、懸臂排土機(jī)遵循垂直方向?qū)⒚旱V物質(zhì)運(yùn)輸至采空區(qū)，但是在坑下開采過程中所剝離臺階與煤礦實(shí)施臺階之間的空間聯(lián)系同樣受到了運(yùn)輸設(shè)備型號與參數(shù)的限制和約束，但是此種約束相對較少，為此此種技術(shù)方式在實(shí)施過程中適合應(yīng)用在坑下更大剝離厚度。

以上各種技術(shù)方式從經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行綜合分析，一般以倒堆技術(shù)方式應(yīng)用效果最佳，而橫運(yùn)法相對較弱，但是從煤炭剝離厚度方向則相對相反，而當(dāng)煤炭剝離厚度過大時(shí)，則需要使用倒堆法或橫運(yùn)法，盡可能縮小運(yùn)輸距離和長度，并且按照一定順序開采，最終有效將煤礦物質(zhì)有效運(yùn)輸至采空區(qū)。

（二）傾斜礦床

針對傾斜礦床來說，其煤礦開采技術(shù)方式在實(shí)施過程中需要將煤炭物質(zhì)運(yùn)輸至排土場，而當(dāng)煤礦挖掘工作達(dá)到基礎(chǔ)深度之后，才可以使用坑下采空區(qū)進(jìn)行內(nèi)部排放。同時(shí)，在初始位置和推進(jìn)方向的選擇方面上，需要綜合考慮礦床外部形態(tài)、地質(zhì)條件、生產(chǎn)能力、煤炭運(yùn)輸港式以及基礎(chǔ)剝離數(shù)量等相關(guān)因素，加上傾斜礦床在煤礦能源生產(chǎn)過程中其開采質(zhì)量和效率則是波動變化的，所以為了進(jìn)一步降低和與減少煤炭剝離數(shù)量，進(jìn)一步平衡生產(chǎn)比例，需要使用專業(yè)技術(shù)增加。

二、煤礦對坑下環(huán)境污染影響

我國煤炭能源總量十分豐富，已經(jīng)占據(jù)了一次性能源總量的90%以上，并且隨著工業(yè)行業(yè)不斷發(fā)展，煤炭占據(jù)了每年一次性能源消耗的70%以上，并且在未來發(fā)展中的一段時(shí)間內(nèi)此種比例不會產(chǎn)生較大的波動和變化。隨著露天煤礦能源開采技術(shù)水平和開采面積不斷增加，對于坑下環(huán)境同樣造成了明顯作用和不良影響，根據(jù)現(xiàn)階段我國煤礦數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)最終得出相關(guān)結(jié)論：我國露天煤礦在開采過程中，每開采出萬噸煤炭則破壞了自然土地和坑下環(huán)境約0.22 公頃,其中由于挖掘破壞了至少0.12 公頃,外部土壤排放占據(jù)了0.1 公頃[2]。

（一）對生態(tài)環(huán)境影響

露天煤礦在實(shí)際開采過程中，針對坑下環(huán)造成的污染問題主要表現(xiàn)在：挖掘損壞、坑下塌陷、土壤酸化、鹽堿化以及鹽漬化等，最終導(dǎo)致坑下土壤以及土地不斷沙化和貧瘠化。通常來說，開采過程中裸沙1 畝,所產(chǎn)生的風(fēng)力以及水資源侵蝕在直接影響至少3 畝土地，其中沙化土壤有機(jī)物質(zhì)基礎(chǔ)含量同樣減少79%左右，坑下自然環(huán)境的氮物質(zhì)含量同樣降低至77%,磷物質(zhì)含量降低至15.5%,物理性質(zhì)的顆粒物質(zhì)減少至50%，最終導(dǎo)致坑下環(huán)境和土壤嚴(yán)重貧瘠。除此之外，在露天煤礦進(jìn)行煤炭能源開采過程中，以上影響因素都會對坑下生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的模塊，如果不能及時(shí)進(jìn)行維護(hù)和管理，那么在水資源侵蝕作用下會導(dǎo)致大面積水土流失。

（二）作業(yè)面煙塵影響

由于露天煤礦在煤炭能源開采過程中，其工作面需要長期運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致暴露時(shí)間過長，此時(shí)如果不能進(jìn)行安全防護(hù)，則會導(dǎo)致煤炭層不斷氧化而燃燒。同時(shí)由于煤炭層進(jìn)行開采時(shí)，會作為剝離物質(zhì)進(jìn)入排土場，所以一旦操作不當(dāng)則會造成煤礦自燃，最終導(dǎo)致坑下環(huán)境被破壞。一旦露天煤礦坑下環(huán)境產(chǎn)生了自然問題和不足，環(huán)境內(nèi)部所產(chǎn)生的煙塵物質(zhì)中包含：SO2、NOX、CO、H2S 等有害氣體,會對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的影響和作用。加上坑下環(huán)境和作業(yè)面遇到潮濕天氣則會生產(chǎn)酸性的硫化物，由于該物質(zhì)具有超強(qiáng)的腐蝕性，一旦與鋼鐵、水泥或者操作人員相互接觸則會產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的危害[3]。

露天煤礦施工礦區(qū)產(chǎn)生粉塵源頭主要來自于大型的煤礦剝離設(shè)備挖掘、煤礦運(yùn)輸和排土等相關(guān)方面，同時(shí)由于煤炭在挖掘、開采、儲存、粉碎等作業(yè)過程中同樣會產(chǎn)生大量的粉塵物質(zhì)，以上粉塵物質(zhì)在坑下作業(yè)過程中，會大量附著在植物葉片上，進(jìn)而影響露天煤礦坑下作業(yè)周邊植物的光合作用，一旦陽光照射產(chǎn)生高溫則會灼傷植物。由于煤炭結(jié)構(gòu)層主要成分為甲烷,為此需要利用專業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行排放，比如：直接排放、燃燒排放、通風(fēng)系統(tǒng)排放等相關(guān)方面，為此在坑下作業(yè)操作過程中，需要憑借甲烷物質(zhì)特點(diǎn)和優(yōu)勢，致使平流層中的臭氧物質(zhì)不斷減少。

（三）對水循環(huán)系統(tǒng)影響

1.地下水污染

由于煤炭能源在開采過程中，需要長時(shí)間進(jìn)行坑下操作，所以該模式不僅對地下水資源的正常循環(huán)和補(bǔ)給造成影響和作用，并且還會對坑下自然環(huán)境造成嚴(yán)重污染。比如：由于煤炭能源結(jié)構(gòu)層的硫物質(zhì)基礎(chǔ)含量相對較高，并且大多數(shù)煤炭具有硫鐵礦物質(zhì),所以煤炭在氧化成酸環(huán)節(jié)上大大增加，最終形成酸性水資源最終導(dǎo)致pH 數(shù)值不斷超過標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)過成酸操作之后煤炭物質(zhì)同樣會造成硫酸根離子物質(zhì)基礎(chǔ)含量增加、鐵離子基礎(chǔ)含量偏高等問題。其中坑下開采過程中，其坑下水資源同樣在不斷氧化成酸過程中對于周邊圍巖結(jié)構(gòu)不斷腐蝕，最終導(dǎo)致露天煤礦煤炭開采區(qū)域的地下水資源基礎(chǔ)硬度總體偏大，同時(shí)在基礎(chǔ)開采條件下同樣造成酚類有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行快速反應(yīng)，最終造成坑下水資源環(huán)境中酚含量不斷增加。同時(shí)，坑下煤炭開采環(huán)節(jié)上如果產(chǎn)生汞物質(zhì)，則會導(dǎo)致朱砂被快速氧化分解，最終導(dǎo)致汞離子物質(zhì)進(jìn)入水環(huán)境結(jié)構(gòu)體系中，最終造成坑下水資源環(huán)境同樣受到不同程度的污染和影響。

2.地表水污染

第一，露天煤礦坑下能源開采過程中，隨著煤礦開采數(shù)量不斷增加，煤礦坑下水資源排出數(shù)量得到了全面提升，但是由于地表河流的自我潔凈能力相對較弱，一旦河流進(jìn)入斷流時(shí)期,坑下能源開采所造成的污染會導(dǎo)致河流中雜質(zhì)和污水比例上升，所以，露天煤礦坑下能源開采時(shí)，如果將沒有經(jīng)過專業(yè)處理和凈化的污染水資源未經(jīng)處理的礦井污染水直接排放,那么則會導(dǎo)致河流以及土壤等自然資源造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。第二，在坑下煤炭能源開采時(shí)，由于露天煤礦煤層淺埋區(qū)域和開采面積不斷擴(kuò)大，則會造成煤礦采空區(qū)裂縫問題，其地面塌陷范圍同樣隨之?dāng)U大，長此以往則會造成河流基礎(chǔ)流量不斷降低，致使地表水資源、地下水資源以及坑下水資源產(chǎn)生直接作用力，河川徑流明顯減少。

三、煤礦對坑下環(huán)境污染防治

（一）提升環(huán)保意識

露天煤礦坑下能源是我國社會進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要條件，而對于人類生存和生產(chǎn)來說，土地資源、生態(tài)環(huán)境等方面都成為了其核心和重要條件。而對于露天煤礦產(chǎn)區(qū)可持續(xù)發(fā)展內(nèi)容來說，其一則是保證其經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，進(jìn)一步建立環(huán)境保護(hù)基礎(chǔ)意識，從而有效轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)相對立的落后思維模式，進(jìn)而實(shí)施與礦區(qū)生產(chǎn)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相符合的聯(lián)合決定制度，最終制定出切實(shí)可行的露天煤礦坑下生態(tài)治理方案[4]。

（二）恢復(fù)坑下生態(tài)平衡

在坑下生態(tài)平衡治理過程中，需要根據(jù)以防為主、防治結(jié)合等相關(guān)原則，進(jìn)而利用坑下工程實(shí)施和生態(tài)管理策略相結(jié)合等技術(shù)方式，針對煤礦坑下環(huán)境內(nèi)部與外部排土渠道進(jìn)行結(jié)構(gòu)碾壓，并且在此基礎(chǔ)條件上在坑下開采區(qū)域建設(shè)擋土前結(jié)構(gòu)、排水通道結(jié)構(gòu)等，并且在工作面需要進(jìn)一步修建水平溝，從而構(gòu)建出多層次基礎(chǔ)防護(hù)結(jié)構(gòu)體系。同時(shí)對于露天煤礦開采來說，一旦坑下自然環(huán)境平衡性遭到破壞，施工人員則需要根據(jù)土地修復(fù)規(guī)定文件，積極實(shí)施邊挖掘、邊分層回填等相關(guān)操作流程。為此露天煤礦實(shí)施工程中需要積極借鑒國內(nèi)和國外先進(jìn)挖掘和操作經(jīng)驗(yàn)，并且充分結(jié)合露天煤礦開采地區(qū)環(huán)境特點(diǎn)，制定出坑下開采以及土壤復(fù)墾計(jì)劃,進(jìn)一步明確煤礦坑下復(fù)墾措施,致使復(fù)墾區(qū)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槁短烀旱V的生態(tài)環(huán)境。

（三）水環(huán)境治理

在水環(huán)境治理過程中，煤礦坑下環(huán)境污染對于社會大眾生活影響極大，為此露天煤礦需要針對坑下污水建設(shè)化糞池、生化處理設(shè)施等相關(guān)處理措施，致使坑下開采所產(chǎn)生的污水經(jīng)過專業(yè)技術(shù)處理之后，能夠作為道路清潔水資源有效實(shí)現(xiàn)道路結(jié)構(gòu)的降塵以及城市綠化。除此之外，還需要針對坑下煤礦開采水資源進(jìn)行調(diào)節(jié)處理，為此需要在露天煤礦施工區(qū)域修建專業(yè)的凈化車間、調(diào)節(jié)池、沉泥池和回用水池,并且將經(jīng)過專業(yè)處理后的水資源作為其自身坑下場地綠化和生產(chǎn)用水等方面。

（四）煤矸石應(yīng)用

針對現(xiàn)階段露天煤礦坑下能源開采現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)分析，利用洗矸、煤泥和挖掘等相關(guān)操作獲得的煤矸石物質(zhì)自身普遍具備一定發(fā)熱數(shù)量，為此需要使用循環(huán)硫化床鍋爐進(jìn)行燃燒發(fā)電操作，其中所得到毫無熱值白矸物質(zhì)僅僅達(dá)到了15%左右。而在坑下煤炭物質(zhì)開采過程中，由于煤矸石、洗矸、煤泥中不可燃燒部分經(jīng)過循環(huán)硫化床進(jìn)行低溫燃燒之后，同樣具備一定煤炭脫離和活化作用，并且經(jīng)過燃燒所產(chǎn)生的煤灰與殘?jiān)欢ǔ潭壬鲜禽^好的建筑原材料，在工程實(shí)施過程中能夠直接用于水泥物質(zhì)中，而部門則用于石磚的制作，無論是經(jīng)濟(jì)收益還是工程效率都十分可觀?，F(xiàn)階段露天煤礦開采工程中對環(huán)境保護(hù)，坑下自然環(huán)境平衡的總體發(fā)展目標(biāo)十分明確，需要在煤礦區(qū)域和地質(zhì)勘探基礎(chǔ)條件上，以露天煤礦開采區(qū)域作為重點(diǎn)內(nèi)容針對其生態(tài)平衡進(jìn)行管理，進(jìn)而保證露天煤礦能夠更加安全、穩(wěn)定生產(chǎn)，盡可能延長露天煤礦開采與坑下操作的具體服務(wù)年限，有效恢復(fù)露天礦區(qū)基礎(chǔ)生態(tài)平衡與坑下實(shí)施環(huán)境，從而完成礦區(qū)廢水、廢氣的零排放，最終致使固體廢氣物質(zhì)能夠資源化管理。

結(jié)束語

由此可見，露天煤礦生產(chǎn)以及坑下自然環(huán)境污染治理過程中，需要將煤礦生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境一體化操作，才能保證煤礦企業(yè)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。