探究煤礦開(kāi)采環(huán)境保護(hù)問(wèn)題及防治路徑

山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司 李永俊

煤礦開(kāi)采是國(guó)家煤炭能源生產(chǎn)的重要形式，如今隨著煤礦開(kāi)采活動(dòng)的持續(xù)進(jìn)行，環(huán)境污染問(wèn)題引起了社會(huì)各界的關(guān)注。在綠色發(fā)展理念下，煤礦開(kāi)采需要解決的環(huán)保問(wèn)題很多，包括且不限于地面塌陷、水環(huán)境損害、大氣污染、固體廢物以及噪聲污染等方面的問(wèn)題。

一、煤礦開(kāi)采環(huán)境問(wèn)題分析

（一）地面塌陷問(wèn)題

煤礦是埋藏在地層內(nèi)的礦物資源，在煤炭開(kāi)采過(guò)程持續(xù)推進(jìn)的情況下，很多礦區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的地面塌陷問(wèn)題。地面塌陷意味著區(qū)域地層結(jié)構(gòu)遭到破壞，受力平衡被打破，導(dǎo)致區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變差，產(chǎn)生大量的生態(tài)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患。之所以煤礦開(kāi)采會(huì)導(dǎo)致地面塌陷，主要是煤炭資源儲(chǔ)存于地下，當(dāng)這些資源被運(yùn)出后，原有的煤炭存儲(chǔ)區(qū)域就會(huì)形成中空狀態(tài)，也就是地表以下被開(kāi)采作業(yè)挖空。在地下采空空間越來(lái)越大且?guī)r層持續(xù)受到開(kāi)采中震動(dòng)影響的情況下，巖層結(jié)構(gòu)受力平衡將被打破，這時(shí)地質(zhì)巖層應(yīng)力作用失去平衡，在重力以及其他作用力的影響下，地面巖層無(wú)法繼續(xù)承重，就會(huì)出現(xiàn)下沉坍的塌情況[1]。

（二）水環(huán)境損害問(wèn)題

煤礦開(kāi)采過(guò)程中，由于持續(xù)進(jìn)行地下作業(yè)，會(huì)對(duì)地下水環(huán)境產(chǎn)生不利影響。地下水對(duì)于土壤地質(zhì)健康保護(hù)的作用不言而喻，正常情況下地下水會(huì)形成持續(xù)活動(dòng)的地下徑流，而當(dāng)煤礦開(kāi)采時(shí)，會(huì)阻斷這種正常運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致地下水滲透到煤礦區(qū)域。這種滲透不僅會(huì)給煤礦開(kāi)采帶來(lái)危險(xiǎn)，同時(shí)也會(huì)造成清潔水源的極度浪費(fèi)[2]。并且，由于礦井水含有大量懸浮物、氧化物甚至是放射性元素，隨意排放會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成污染。另外，排矸場(chǎng)作為環(huán)境復(fù)雜的生產(chǎn)活動(dòng)場(chǎng)所，如果沒(méi)有合理的雨水收集管理措施，會(huì)造成較為嚴(yán)重的水土流失、土壤污染及水污染問(wèn)題。最后，在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，原煤洗選是十分重要的環(huán)節(jié)，而洗煤產(chǎn)生的廢水如果不經(jīng)過(guò)科學(xué)處理而隨意排放，也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染問(wèn)題。

（三）大氣污染問(wèn)題

煤炭開(kāi)采作業(yè)期間，會(huì)持續(xù)產(chǎn)生大量的空氣污染物，這些物質(zhì)包括揚(yáng)塵、硫化物等。這些物質(zhì)不僅會(huì)直接威脅現(xiàn)場(chǎng)工作人員的健康，還會(huì)持續(xù)進(jìn)入大氣影響大氣環(huán)境[3]。同時(shí)，在煤礦生產(chǎn)活動(dòng)中涉及的爆破、煤炭篩分破碎、車(chē)輛運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，都會(huì)產(chǎn)生大量的揚(yáng)塵，如果缺少有效的降塵措施，將會(huì)直接污染空氣環(huán)境。另外，在部分地區(qū)，還涉及井下乃至整個(gè)礦區(qū)的供暖，針對(duì)供暖鍋爐的廢氣管理，也是煤礦開(kāi)采環(huán)境保護(hù)需要面臨的問(wèn)題。需要重點(diǎn)提到的是，在煤礦生產(chǎn)活動(dòng)中，瓦斯抽放是十分關(guān)鍵的工作，而瓦斯氣體本身對(duì)大氣具有污染性，如何在保證安全的基礎(chǔ)上，降低瓦斯污染，也是需要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。

（四）土壤及固體廢物問(wèn)題

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢物，包括篩出來(lái)的石塊，開(kāi)采中使用的輔助材料等。這些固體廢物如果不經(jīng)過(guò)有效回收，直接丟棄在周?chē)鷧^(qū)域，就會(huì)造成固體廢物污染的問(wèn)題，若這些廢物長(zhǎng)期堆積在地面，會(huì)造成土壤退化，導(dǎo)致植物死亡等危害。例如，煤矸石中含有大量的硫化鐵，如果其長(zhǎng)期暴露在空氣環(huán)境中，會(huì)因持續(xù)氧化而升溫，造成煤矸石自燃的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，煤矸石在被雨水沖刷或長(zhǎng)期處于浸漬的狀態(tài)，其含有的粉塵、硫化物會(huì)浸入土壤，進(jìn)入底下水體之中，造成嚴(yán)重的污染。同時(shí)，煤礦生產(chǎn)用到的各類(lèi)設(shè)備及工業(yè)材料會(huì)產(chǎn)生大量危險(xiǎn)廢物，包括潤(rùn)滑油機(jī)油、乳化液等，如果沒(méi)有按照相關(guān)危廢管理要求進(jìn)行管理，也會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

二、煤礦開(kāi)采環(huán)境保護(hù)實(shí)施路徑

（一）地質(zhì)環(huán)境保護(hù)

煤礦開(kāi)采造成的地面塌陷等地質(zhì)影響，需要采用積極有效的治理措施，針對(duì)地質(zhì)破壞的實(shí)際情況和特點(diǎn)，將該影響范圍和影響程度降至最低。煤礦開(kāi)采造成的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中空情況難以杜絕，因此在煤礦開(kāi)采作業(yè)前，需要在煤礦開(kāi)采方案中增加相關(guān)的環(huán)境保護(hù)內(nèi)容。如對(duì)于煤礦采空區(qū)域的保護(hù)處理方面，可以在煤礦開(kāi)采的同時(shí)，增加支撐性構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)會(huì)替代原有的煤炭對(duì)采空區(qū)頂層和周?chē)M(jìn)行支撐，從而使地質(zhì)結(jié)構(gòu)受力重新歸于平衡，避免出現(xiàn)坍塌等情況[5]。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，做好排水措施，在煤礦開(kāi)采完畢后，對(duì)于采空區(qū)需要進(jìn)行填實(shí)處理，通過(guò)向區(qū)域中填入石塊和土壤，盡量恢復(fù)采空區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)完整性，可以較好地實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的目的。

（二）水環(huán)境保護(hù)

水環(huán)境保護(hù)方面，則是需要考慮到煤礦開(kāi)采中產(chǎn)生的污水如何有效處理。煤礦開(kāi)采中要采用人工凈化方式，對(duì)于已經(jīng)受到煤炭以及煤灰污染的水，可以采用抽取設(shè)備和凈化設(shè)備進(jìn)行處理，這部分水雖然無(wú)法達(dá)到飲用水指標(biāo)，但是用于日常生活方面是可以的[6]。如果煤礦企業(yè)在開(kāi)采煤炭的同時(shí)還加工煤化產(chǎn)品，如尿素、甲醇、二甲醚等，這些凈化后的水體可以被有效循環(huán)利用，從而可以在保護(hù)水環(huán)境的同時(shí)，提高水資源利用率。

在《山西省煤礦水害防治工作規(guī)定》提出的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定中，要求如果礦井存在老孔水害風(fēng)險(xiǎn)，需要生產(chǎn)單位配備專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，并配置相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)設(shè)備。同時(shí)，要按照要求構(gòu)建排水、疏水系統(tǒng)，且該系統(tǒng)排水能力要達(dá)到《煤礦安全規(guī)程》中關(guān)于疏排水的相關(guān)規(guī)定。在疏排水系統(tǒng)建設(shè)沒(méi)有達(dá)到要求時(shí)，不允許開(kāi)展任何的煤礦開(kāi)采活動(dòng)。另外，還需要配置相應(yīng)的拍泵房，采用專(zhuān)業(yè)排水泵，在滿足基礎(chǔ)排水的同時(shí)，增強(qiáng)特殊情況下的排水能力。

在治理礦區(qū)水資源浪費(fèi)時(shí)，可以通過(guò)排矸場(chǎng)雨水收集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)二次利用。雨水收集系統(tǒng)由集雨設(shè)備、過(guò)濾裝置、流通管路、貯水池、引流通道等構(gòu)成。排矸場(chǎng)雨水歷經(jīng)過(guò)濾裝置匯聚到集雨系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)沉淀、過(guò)濾，再流通至貯水池。排矸場(chǎng)底部設(shè)置的貯水池可將雨水搜集，并進(jìn)行二次利用。

煤礦原煤洗選廢水處理技術(shù)較為成熟，利用現(xiàn)代生化處理技術(shù)，可以大幅度降低廢水中有機(jī)物的含量，使其達(dá)到回收再利用的標(biāo)準(zhǔn)。洗煤廢水的處理方面，一般先經(jīng)過(guò)洗選處理，然后通過(guò)建立的濃縮閉路循環(huán)體系，對(duì)廢水進(jìn)行回收循環(huán)使用，達(dá)到不外排、不污染的效果。

（三）大氣環(huán)境保護(hù)

煤炭開(kāi)采中很多環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生大量煙氣和有害氣體，基于煤礦開(kāi)采工作的大氣污染控制，除了常規(guī)方法以外，還需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的有害物質(zhì)，制定針對(duì)性的處理方案。除煙設(shè)備可以通過(guò)吸收和凈化煙塵氣體，將其中的煙塵顆粒物質(zhì)過(guò)濾出來(lái)，將清潔的氣體排出。對(duì)于有害性氣體，則需要進(jìn)行特殊的凈化處理，如煤礦開(kāi)采中產(chǎn)生的硫化物，可以通過(guò)排煙管道輸送到凈化設(shè)備中[7]。凈化設(shè)備可以提供脫硫反應(yīng)，通過(guò)燃燒和過(guò)濾技術(shù)將硫物質(zhì)分離出來(lái)，由于硫是工業(yè)生產(chǎn)中需要使用的原料，因此脫硫后可以進(jìn)行重新回收再利用。

對(duì)于燃煤鍋爐廢氣的治理，首先要做好除塵，考慮到粉塵具有高溫的特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際工況條件采用耐高溫布袋除塵器或者增加降溫系統(tǒng)。其次要做好脫硫工作，當(dāng)前在相關(guān)環(huán)保領(lǐng)域中，雙堿法脫硫工藝是比較常見(jiàn)的方法，另外石灰石——石膏法脫硫工藝在煤礦生產(chǎn)中被大量應(yīng)用。最后，脫硝處理也不可忽視，業(yè)界當(dāng)前針對(duì)脫硝主要采用的是SCR工藝，另外SNCR脫硝技術(shù)在實(shí)際使用中的效果也比較好。

煤炭生產(chǎn)、儲(chǔ)存運(yùn)輸方面產(chǎn)生的揚(yáng)塵污染防治，一般可以通過(guò)采用防塵網(wǎng)覆蓋運(yùn)輸車(chē)輛或者使用淋水噴淋的方式去除揚(yáng)塵。在技術(shù)工藝持續(xù)改良的情況下，業(yè)界出現(xiàn)了將改性食品級(jí)液體植物纖維素用水稀釋?zhuān)偻ㄟ^(guò)噴灑的方式達(dá)到降塵目的的工藝。

瓦斯抽放的基本目的是為了保證采礦安全、保護(hù)環(huán)境，同時(shí)瓦斯氣體本身也可以作為能源被回收利用。在煤礦抽放瓦斯作業(yè)時(shí)，比較重要的設(shè)備包括瓦斯抽泵、封孔系統(tǒng)、鉆機(jī)及抽放管道等。在實(shí)際操作中，抽放泵啟動(dòng)將瓦斯氣體通過(guò)抽采管道分別抽至濕式放散閥、水位自控式水封阻火器、水霧輸送系統(tǒng)等裝置，再通過(guò)發(fā)電機(jī)組運(yùn)作進(jìn)行發(fā)電。

（四）土壤環(huán)境保護(hù)

對(duì)于固體廢物的處理，需要依據(jù)環(huán)境保護(hù)的需求，降低其對(duì)土壤環(huán)境的影響。對(duì)固體廢物要分類(lèi)處理，可以回收的固體廢物可以通過(guò)處理循環(huán)利用[8]。無(wú)用的無(wú)害固體廢物要按照環(huán)保要求集中統(tǒng)一運(yùn)送到排放地點(diǎn)進(jìn)行掩埋或者焚燒，對(duì)于有害的固體廢物則需要進(jìn)行無(wú)害化處理后再進(jìn)行上述的排放處理。一些巖石其中含有的有機(jī)物可以用于肥料生產(chǎn)，可以研發(fā)相關(guān)技術(shù)，將無(wú)用的固體廢物轉(zhuǎn)化為有用的資源。

煤矸石治理主要做法有填溝造地、煤矸石發(fā)電，或是將其制成鋪路材料、建筑材料等。在實(shí)際處理中，煤礦生產(chǎn)企業(yè)需要嚴(yán)格按照《一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)GB18599-2020》的要求，對(duì)該類(lèi)廢物進(jìn)行合理管控和處理。另外，關(guān)于煤矸石的處理，業(yè)界還出現(xiàn)了一種新的處理方法，即利用天然有機(jī)質(zhì)含量較高的廢水進(jìn)行沖洗、浸泡，可以將煤矸石中的污染物釋放出來(lái)，再通過(guò)過(guò)濾及相應(yīng)處理，將有機(jī)質(zhì)用于經(jīng)濟(jì)作物種植中。

礦區(qū)廢乳化液、潤(rùn)滑油機(jī)油等工業(yè)危廢物質(zhì)治理方面，采用的方法比較多樣化，其中物理、化學(xué)及生物方法具有各自的優(yōu)點(diǎn)。物理法一般是對(duì)這些危險(xiǎn)廢物進(jìn)行過(guò)濾、粉碎、篩選，結(jié)合蒸餾、氣浮等方法進(jìn)行處理。針對(duì)業(yè)態(tài)危險(xiǎn)廢物中的有機(jī)質(zhì)，可以使用膜生物反映技術(shù)進(jìn)行處理。另外，還可以采用厭氧發(fā)酵法、厭氧消化法等方法。一般煤礦企業(yè)產(chǎn)生相關(guān)危廢都是交由專(zhuān)業(yè)合法資質(zhì)的危廢處置單位進(jìn)行委托處置，作為產(chǎn)生單位需建立健全危廢管理。

三、結(jié)束語(yǔ)

煤礦開(kāi)采環(huán)境的保護(hù)問(wèn)題一直以來(lái)都受到廣泛關(guān)注。在煤礦開(kāi)采方面，需要強(qiáng)化環(huán)保保護(hù)力度，降低開(kāi)采作業(yè)造成的環(huán)境破壞和影響。在煤礦行業(yè)發(fā)展中，需要積極探討和使用有效的環(huán)境保護(hù)措施，提高環(huán)境污染防治水平。