貴州省中小型煤礦污染防治

方 達(dá)

（貴州省環(huán)境工程評(píng)估中心評(píng)估部，貴陽(yáng) 550002）

煤炭是貴州省的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源，目前已探明資源儲(chǔ)量約2 401億噸，位居國(guó)內(nèi)第五。煤炭工業(yè)對(duì)貴州省經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，尤其是國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略實(shí)施后得到了很大程度的發(fā)展，使貴州省躋身為西南地區(qū)乃至全國(guó)重要的能源基地。煤炭開(kāi)采對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有巨大的推動(dòng)作用，但隨著開(kāi)采力度的加大，采煤所引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題日漸凸現(xiàn)，其中以對(duì)水資源、生態(tài)環(huán)境的影響為重。貴州省中小型煤礦占煤炭企業(yè)總數(shù)的比例較大，中小型煤礦一般生產(chǎn)規(guī)模較小、設(shè)備較簡(jiǎn)陋、人員素質(zhì)參差不齊，其開(kāi)采過(guò)程中對(duì)環(huán)境的影響較大。因此，加強(qiáng)對(duì)中小型煤礦的污染防治，不但具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，而且具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的科學(xué)意義。

1 中小型煤礦環(huán)境和廢物排放具有特殊性

1.1 環(huán)境脆弱，開(kāi)采限制大

貴州省位于我國(guó)巖溶地貌連片分布最大的西南地區(qū)，其特殊的地理環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造，形成了其境內(nèi)自然資源豐富，但生態(tài)環(huán)境脆弱、易受污染和破壞等特點(diǎn)。而貴州省煤炭資源最為豐富的六盤(pán)水市、畢節(jié)市均位于西南巖溶地區(qū)的腹心地帶，貴州省礦井開(kāi)采一般采用斜井或平硐開(kāi)拓，井下施工往往受地質(zhì)條件制約，作業(yè)難度及工程量均高于平原地區(qū)。其所處巖溶地區(qū)環(huán)境敏感性主要體現(xiàn)在以下方面。

第一，以地下水為主的水資源豐富，水環(huán)境易受污染。西南巖溶山區(qū)降雨豐沛、暗河分布較多，暗河往往由部分地表水進(jìn)入落水洞及降雨通過(guò)裂隙帶滲漏進(jìn)入地下形成。由于地下水系具有獨(dú)特的單管形、樹(shù)枝形或網(wǎng)格形結(jié)構(gòu)，使得巖溶山區(qū)降水、地表水、地下水聯(lián)系緊密、轉(zhuǎn)化迅速，因而地表水、地下水具有極易受污染且污染面積大、污染后水體自?xún)裟芰θ醯奶攸c(diǎn)。

第二，生態(tài)環(huán)境脆弱，恢復(fù)能力較差。由于巖溶山區(qū)石多土少，部分地區(qū)甚至石漠化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，使得該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)脆弱，受干擾后自然恢復(fù)的速度慢、難度大，不少地區(qū)因環(huán)境污染和生態(tài)破壞而喪失人類(lèi)基本生存條件。

1.2 污染排放多，易造成環(huán)境影響

一般中小型煤礦水污染源主要有礦井水、工業(yè)場(chǎng)地生產(chǎn)生活廢水等，其中以礦井水為主要水污染源。由于貴州省的煤礦以中、高硫煤為主，在開(kāi)采過(guò)程中，煤層中的硫化物經(jīng)過(guò)氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鹽，進(jìn)而形成酸性礦井水（AMD）。該類(lèi)礦井水通常p H值較低，鐵、錳含量偏高，具有腐蝕性。若不采取正確合理的處理措施，往往會(huì)對(duì)下游水環(huán)境，尤其是地下水環(huán)境造成破壞，嚴(yán)重的甚至?xí)茐乃鷳B(tài)系統(tǒng)。

礦井開(kāi)采向大氣環(huán)境排放的廢氣主要是伴隨開(kāi)采過(guò)程產(chǎn)生的瓦斯（又稱(chēng)“煤層氣”），其主要成分是烷烴。為保障作業(yè)人員安全，同時(shí)避免瓦斯爆炸，在開(kāi)采時(shí)須保障井下通風(fēng)以稀釋瓦斯?jié)舛龋ㄟ^(guò)通風(fēng)機(jī)由通風(fēng)井抽排。工業(yè)場(chǎng)地主要以鍋爐煙氣以及儲(chǔ)煤場(chǎng)、煤炭轉(zhuǎn)載和裝卸過(guò)程產(chǎn)生的煤塵為主要大氣污染源。

礦井開(kāi)采主要固體廢物為煤矸石，煤矸石是與煤炭伴生的、含碳量較低、較堅(jiān)硬的黑灰色巖石。煤矸石如若不加以利用大量堆放，不僅壓占土地，影響生態(tài)環(huán)境，而且含硫高的礦井所伴生的煤矸石，在適宜條件下會(huì)發(fā)生自燃，產(chǎn)生二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和煙塵等有害氣體污染環(huán)境空氣，嚴(yán)重的甚至?xí)绊懙V區(qū)及周邊居民的身體健康。

2 污染防治多措并舉

2.1 水污染防治

工業(yè)場(chǎng)地通常修建一體化生活污水處理設(shè)施處理生產(chǎn)生活廢水（生產(chǎn)廢水和食堂污水須預(yù)先隔油處理），該類(lèi)設(shè)施主要采用生化處理工藝，出水可以滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。

由于貴州省礦井水多為酸性礦井水，參考國(guó)內(nèi)外酸性礦井水處理方式主要有主動(dòng)處理和被動(dòng)處理方式。主動(dòng)處理主要有中和法、硫化物沉淀法、曝氣氧化過(guò)濾法等，被動(dòng)處理主要有SAPS法、PRBs法、ALDs法等，且多源于國(guó)外。由于目前國(guó)內(nèi)被動(dòng)處理方式尚處于探索起步階段，國(guó)內(nèi)處理礦井水以主動(dòng)處理方式為主。而針對(duì)AMD處理方式又以中和法為主，因其簡(jiǎn)便可靠的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。常見(jiàn)的中和劑有石灰石、苛性堿、氫氧化鈣等，苛性堿由于價(jià)格相對(duì)較高，一般不采用。貴州省中小型煤礦礦井水另一特點(diǎn)是鐵、錳含量較高，且貴州省環(huán)境行政主管部門(mén)要求排水除了達(dá)到《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)要求外，鐵須達(dá)到《貴州省環(huán)境污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，為提高除鐵去錳的效果，中和法通常與錳砂過(guò)濾和氧化曝氣過(guò)程相結(jié)合使用。

2.2 環(huán)境空氣污染防治

對(duì)廠區(qū)道路及廠內(nèi)運(yùn)輸采取噴霧灑水降塵措施，儲(chǔ)煤場(chǎng)進(jìn)行灑水降塵。在煤炭裝載點(diǎn)、卸載點(diǎn)、提升運(yùn)輸、煤倉(cāng)等作業(yè)地點(diǎn)設(shè)置噴霧灑水裝置防塵。皮帶走廊采用密閉運(yùn)輸。以上措施可有效降低工業(yè)場(chǎng)地煤粉對(duì)周邊環(huán)境的影響。

2.3 固體廢物處置

目前貴州省大多數(shù)改擴(kuò)建礦井將煤矸石作為采空區(qū)填充材料的首選，一方面可以降低地表沉陷繼續(xù)發(fā)生的幾率，另一方面可以杜絕矸石地表堆放存在的潛在環(huán)境和安全風(fēng)險(xiǎn)。在工業(yè)場(chǎng)地建設(shè)中，受地形條件制約往往需要平整場(chǎng)地，煤矸石是較好的平場(chǎng)及礦區(qū)道路修筑材料。矸石場(chǎng)的選擇除了要滿足工程要求外，還要滿足環(huán)保要求，其建設(shè)要按照《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》的要求，規(guī)范建設(shè)矸石堆場(chǎng)。排矸場(chǎng)必須修筑擋矸壩，四周修建截洪溝，底部設(shè)置排水涵洞，在壩下修建淋濾水沉淀池。

3 綜合開(kāi)發(fā) 提高資源利用率

3.1 礦井水資源化利用

由于貴州省地質(zhì)條件復(fù)雜，各個(gè)煤礦在開(kāi)采時(shí)的涌水量差別較大。對(duì)于涌水量大的礦井，采取資源化綜合利用不僅可以節(jié)約用水，同時(shí)亦可以減少向外環(huán)境排放的水量，減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。一般礦井水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后可用于井下防塵、工業(yè)場(chǎng)地降塵、廠區(qū)道路灑水及綠化、瓦斯抽放站冷卻補(bǔ)充水等途經(jīng)，對(duì)于瓦斯?jié)舛容^高并建設(shè)有瓦斯電站的煤礦，還可用于瓦斯電站冷卻補(bǔ)充水。此外，在礦井水處理設(shè)施末端通過(guò)增設(shè)活性炭等深度處理裝置后，可用于礦井浴室、洗衣房、廁所等非飲用生活用水。而某些煤礦礦井水出現(xiàn)高礦化度或含有特殊污染物（如重金屬、含氟化物等），在處理方式上有所不同，高礦化度礦井水經(jīng)處理設(shè)施處理后還要作電滲法脫鹽處理，而含有特殊污染物的礦井水由于處理工藝較復(fù)雜，通常滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求即可，不考慮回用。

3.2 瓦斯資源化利用

貴州省中小型煤礦通常以中高瓦斯礦井居多，根據(jù)煤層瓦斯的賦存特征，可考慮建設(shè)瓦斯電站。利用瓦斯發(fā)電不僅解決廠區(qū)用電，同時(shí)可減少火電廠燃煤產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放。通過(guò)工藝的改進(jìn)，目前已有針對(duì)低瓦斯礦井發(fā)電的設(shè)備。瓦斯的資源化利用，具有十分重大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和節(jié)能減排意義。

3.3 煤矸石資源化利用

對(duì)于無(wú)法利用完的煤矸石及新建礦井掘井矸石，其綜合利用途徑上通常有以下方式。一是煤矸石制磚。煤矸石經(jīng)破碎后可以作為制磚原料，但由于貴州省煤礦煤矸石制磚多存在鐵、硫含量偏高的特點(diǎn)，因此主要作為制磚的配料處理。二是煤矸石發(fā)電。由于矸石熱值的原因，目前貴州省煤矸石發(fā)電廠較少。比較早的盤(pán)縣老屋基發(fā)電廠利用煤泥和煤矸石混燒發(fā)電，采用煤泥與矸石分別給料，在沸騰爐前墻、沸騰段中間加入煤泥的方式進(jìn)行。后續(xù)建設(shè)的矸石電廠主要采用循環(huán)流化床鍋爐，常見(jiàn)單臺(tái)規(guī)模30萬(wàn)千瓦，矸石產(chǎn)生的熱量即可發(fā)電，也可作采暖供熱。三是根據(jù)煤矸石組分可產(chǎn)生氧化鋁等凈水劑、燒制陶粒輕集料、作為水泥生產(chǎn)配料、生產(chǎn)肥料等。從成本投入、經(jīng)濟(jì)效益、投資回收期等角度來(lái)說(shuō)，貴州省煤矸石的其它用途在上述方式中均有所見(jiàn)。若企業(yè)不能及時(shí)利用煤矸石，礦方應(yīng)在建設(shè)初期按照環(huán)保要求選擇備用矸石場(chǎng)，當(dāng)煤矸石不能及時(shí)綜合利用時(shí)可堆放在規(guī)范建設(shè)的矸石場(chǎng)內(nèi)，以避免造成對(duì)于環(huán)境的污染。

貴州省中小型煤礦受外環(huán)境及內(nèi)環(huán)境制約，往往存在環(huán)境污染防治忽視或?qū)嵤┝Χ炔粔虻膯?wèn)題。及時(shí)抓住貴州省中小型煤礦的各類(lèi)特點(diǎn)，因地制宜合理減少污染排放，有效進(jìn)行廢物利用，不僅是貴州省中小型煤礦長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的出路，也是我國(guó)中小型煤礦的長(zhǎng)久生存之計(jì)。