小煤矿的环境污染及防治措施探讨.doc

小煤矿的环境污染及防治措施探讨第15卷3期2003年6月中国煤田地质C0ALGE0L0GY0FCHINAV01.15No.3Jun.20o3文章编号:1004-9177(2003)03003602小煤矿的环境污染及防治措施探讨赵福平,舒万柏(贵州省煤田地质局地勘处,贵州贵阳550006)摘要:通过对盘县,金沙县等部分生产小煤矿及其周边的环境污染问题的调查研究,结合小煤矿的生产实际情况,探讨了煤矸石的应用(作为工业原材料,用于发电等)前景,煤矿污水简易处理(经三级沉淀后,一般可达到工业用水标准)方法及煤尘污染防治(巷道内设立水幕)等措施.关键词:环境污染;防治措施;小煤矿中图分类号:X167文献标识码:A贵州是一煤炭资源大省,探明保有储量约500亿t.由于经济条件以及历史原因,许多产煤区无大中型矿井,而是被一定数量的小煤矿分割进行生产,尤其是改革开放以来,大量私有资金进入煤炭行业,地方小煤矿成为本省煤炭开采业中不可或缺的重要组成部分,为贵州省的经济建设和社会发展起到越来越大的作用.同时,部分地:疗小煤矿由于受资金,生产规模,现有技术水平限制,以及对短期经济利益的盲目追求,使得煤矿区及周边的环境受到严重污染.笔者通过对盘县,金沙县等部分生产小煤矿及其周边的环境污染问题的调查研究,结合小煤矿的生产实际情况,探讨小煤矿产出的煤矸石,煤矿污水以及煤尘的污染预防及治理的有效措施.1煤矸石的污染和防治煤矸石是小煤矿在采煤过程中采掘和拣选出来的煤层顶,底板及夹石.由于大多数小煤矿均为手镐落煤,所以煤矸石中顶底板砂岩类并不多,主要为碳质泥岩组成,含少量的砂岩和泥岩,有机质约占15%一45%,其它矿物成分主要为石英,高岭石,长石,方解石,黄铁矿,及少量稀有金属矿物,发热量一般为1.512.87MJ/kg.1.1煤矸石的危害侵占耕地.小煤矿受资金与规模限制,加之一些人为的因素,多数矿井建立在平整土地上,而这恰是良田好土的地方.据有关调查资料统计,仅六盘水市境内目前矸石堆积量已达9500万t,占地面积已达2.3km以上.而且随着矿井生产能力的提高,可以预测,煤矸石堆积量将会成倍增加.作者简介:赵福平(1974一),男,助理工程师,煤田地质.收稿日期:20021105编辑:葛晓云煤矸石的自燃.石煤矸石的自燃是一种较为普遍现象,贵州多数煤矸石的含硫量都较高,长期积压堆放,暴露地表,在高温干燥条件下,极易产生自燃.据国内资料分析,一般矸石中含氮量大于1.5%时即可能自燃,矸石在燃烧过程中排出大量废气,对人体危害极大,自燃过程中能产生大量SO:,H2S,CO,CO.有害气体,也析出一定量的S.矸石中的有机物在氧化分解中还生成一定量的氮氧化物和苯并(a)芘等污染环境的有害物质.产生地质灾害.煤矸石因其结构松散,稳定性差,长期暴露地表,每逢雨季,矸石山产生滑坡或泥石流等地质灾害现象也屡见不鲜.风化污染.煤矸石中除了含有大量的C,Si,Pb,Fe,Ca,Mg等元素外,还含有各种痕量的重金属元素,在风化作用下,矸石堆放体表面产生大量粉尘,并随风搬运进入大气,造成邻近区大气的污染;在长期的风化与降水淋滤中,一些可溶性金属盐(如FeS等)及酸性溶液有可能进入土壤,地下水,造成更深层次的污染.地方小煤矿产生的煤矸石占原煤产量的1/101/6左右,虽然每个煤矿的量不算大,但由于小煤矿数量多,分布较广,尤其重点产煤区.例如在金沙新化乡,在其含煤地层分布地段,有小煤矿数十口,产生的煤矸石总量相当惊人.1.2煤矸石的应用煤矸石污染危害极大,但煤矸石又必然要产生,从目前已掌握的资料来看,它也是一种用途极广的工业原材料,可以用于陶瓷,制砖,水泥,建材,燃料等.以高岭石为主的煤矸石可以作为烧制陶瓷的主要原料,据国外的有关资料,在陶瓷原料中掺人l5%一30%的煤矸石,不但使燃料消耗降低,而且改善陶瓷造型性能,提高产品强度;以粘土矿物为主的3期赵福平,等:小煤矿的环境污染及防治措施探讨37煤矸石,可以作为制砖的主要原料,按照煤矸石中碳和Al:O,含量的不同,可以烧制不同标号的砖,但由于小煤矿点多面广,而单个小煤矿煤矸石的量还不足以供应一定规模的煤矸石加工业,对煤矸石的利用就难得以进行.解决煤矸石污染的一个较为可行的方案是利用煤矸石发电,这是解决这一问题的最理想途径,现今许多地方已经投资建立了煤矸石发电厂,既利用了煤矸石,减轻了污染,又降低了燃煤资源的消耗,但是由于小煤窑生产分散,规模小,利用煤矸石发电还存在很多问题,目前还难以实现.2煤矿污水的污染和防治沉淀池,进行三级沉淀.经三级沉淀后,煤矿污水一般可以达到工业用水标准,这时可作工业用水或排放出去;在沉淀过程中,同时对沉淀下来的污泥进行清理(定点堆积,掩埋,固定),在其上进行绿化等处理措施.以上方法对矿井污水可以进行较好的处理,且成本较低,可操作性强,适合于小煤矿运用(图1).煤矿在生产过程中产生的未经处理的大量污水,是造成矿区环境污染的重要原因之一.污水流人河流,污染河水;渗入地下,污染含水层;灌溉农田污染土壤.矿区污水污染的特点是数量大,持续时间长,污染范围大,成分相当复杂,浓度极不稳定,由于煤矿污水的危害极大以及自身复杂的特点,使防治的工艺复杂化.因此,在煤矿筹建阶段,就应对煤矿区内水文地质情况进行详细了解,对可能引起污水污染的区域应进行全面考察,一定要规划与煤矿规模相配套的污水处理设施.在煤矿生产过程中,凡是可能受污染的区域都应划人监测范围,及时掌握水质变化情况.合理布设监测点,正确选择取样位置,据煤矿排水的质量变化情况,合理布置取样时间,掌握煤矿排水的情况:物理性质(水的温度,混浊度,颜色和流量等);化学性质(pH值,硬度,固体总量,溶解物总量等);生物方面(水中生物的生存状况).根据矿井污水的水质变化情况及使用的水质要求采用不同的处理矿污水方法.针对小煤矿的生产特点可以采用三级沉淀的处理方法:建立容积为矿井日产污水量3倍的梯级水池群;在第一梯级沉淀池中,将一定比例的石灰与污水中和,搅拌l2min,再充气2030min,使污水中的二价铁氧化成三价铁,将一些有毒物质氧化成无毒物质;将污水中和进行初级沉淀后,导人二级沉淀池,根据污水情况,对污水进行相应处理,如果污水中胶体物质较多,可加入碱性氯化铝作凝聚剂,使胶体物质变成絮状物质,加快沉淀,二级沉淀3h后,将污水导人三级图1矿井污水简易处理流程示意图3煤尘的污染和防治小煤矿生产中产生的大量干燥煤尘,因其体积小,易悬浮在空气中.在巷道内空气中悬浮的煤尘,对采煤工人的身体将造成很大的危害,还可能产生煤尘爆炸;在外部,则易使煤矿周围空气大幅度污染,直接大面积危害到当地人民群众的身体健康,目前最简单可行的预防煤尘污染的有效措施为:在巷道内设立至少两道水幕,一道水幕随工作面的推进而推进,另一道水幕设在巷道口,降低巷道内煤尘的产生,并使巷道内的煤尘不涌到外面;在煤尘大的煤矿巷道内,应适当增加水幕数量和喷洒频度,在煤炭的各个装卸环节,运用水幕来降低煤尘的产生,预防煤尘的污染.4结语在小煤矿环境保护过程中,许多环节的技术难度并不大,而是由于人们的思想观念及对大局认识的不足,以及对短期经济利益的盲目追求,使得这项工作难以坚持下去.故需要有关部门能制定出切实可行的政策,采取有效的监督管理制度,使其工作规范化,系统化,制度化,在小煤矿生产中具体落实下来,使小煤矿能持续健康的发展,为实现经济建设的可持续发展战略作出新的贡献.参考文献:1龙荣生.矿井地质学1V1.煤炭工业出版社,1991.2陶长辉,等.煤普查与勘探1V1.徐州:中国矿业大学出版社,1988.3蒋福兴,等.环境地质与矿山环境保护Z.阜新:阜新矿院,1qq1(英文摘要下转第40页)中国煤田地质第15卷与混凝土面喷成整体;并在坑顶,坑底部设置排水沟(宽300cm,深300cm),在基坑四角和坑边每隔30m设置集水井(直径100Ocm,深100Ocm);支护面层背部插入长度为600cm,直径为50cm的塑料水平排水管,间距2.5m.3支护的效果与体会本工程于2001年5月25日进场施工,2001年7月20日施工完基坑支护,土方开挖至地下室底板.基坑支护施工过程中,在基坑四周建立了14个水平位移和沉降观测点,通过1年多的长期观测,基坑顶最大水平位移为20cm,最大沉降为4cm(设计最大水平位移30mm,最大沉降20mm),有效地保护了周围建筑物的安全.该工程于2001年9月15日通过了竣工验收.并评为优良工程.本工程采用树根桩和土钉墙等造价低廉的支护结构,较好地适应了该工程的地质及周边情况.从而达到了安全合理和经济的效果,主要有以下4点体会.将微型树根钢管桩应用于挡土结构.土钉墙应用于深基坑支护工程.根据不同的地质条件和周边环境,基坑支护采用了多样的结构形式.降低了工程造价,赢得了业主的信任,并为本公司开拓市场奠定了基础.参考文献:1中国建筑科学研究院主编.中华人民共和国行业标准<建筑基坑支护技术规程(征求稿)R.jE京:中国建筑科学研究院.1997.23赵亮主编.现行建筑规范实用全书(施工卷)M.jE京:中国物价出版社.1999.3陆培炎,曹洪.广东岩土工程研究与实践.见:广东省岩石力学与工程学会汇编.1998年会论文集C.广州:华南理工大学出版社.1998.ResearchonSupportEngineeringofHaizhu-huayuanFoundationPitSHIChao-li,ZHAOXin-jie(JiangnanFoundationEngineeringCompanyofChinaCoalGeologyinGuangzhou,NanhaiofGuangzhouCity528226)Abstract:LinkwithreseaIhondesignandconstructionofsupportengineeringofHaizhu-huayuanfoundationpitinQianjinroadofGuangzhouCity.onekindoftechniqueusedinthesupportengineeringofdeepfoundationpitcombinewitIminiaturerootedsteel-pipepileandmudnailwallhasbeenintroduced.Thistexturalformofsupportmorefitintogeologicalconditionofthefoundationpitandenvironmentaroundone,andthroughoptimizationofdesignandCalTyoutconstructionaccordingtodemandsofdrawingandregulationstrictly,andmeantimeadoptmanagementofinformationize,therebyobtainedtheeffectofsafetyandeconomy.Keywords:supportoffoundationpit;steelpipepile;mudnailwall;Haizhu-huayuanfoundationpit;蝓纷纷蝓蝓睹!(上接第35页)SurfaceDeformationofMiningAreainSifangshanMineandTheInfluenceforTheSurfaceBuildingZHUwenbin(N0.125CoalGeologicalTeamofHubeiProvince,YichangofHubeiProvince443003)Abstract:Coalmininginremotemountainousdistrictmainlyondriftofcoalpit.anditsinfluenceonsurfacedeformationhasalreadybeenattention.BasedonthegeologicalenvironmentofSingshancoalmineandminingpractice,andthrou【shanalysesonratiobetweenminingdepthandminingthicknessandlithologicqualityofroof,andcountingonminingthicknessandwidthofgo8f,considerthatminingDfcoalpitnoinfluenceforsurfacedeformation.Keywords:Surfacedeformation;influenceofbuilding;miningofcoalpit;Sifangshanmine,!;,!;,!(上接第37页)ProbeintoEnvironmentalPollutionofSmallCoalMiHeandMeasuresofPreventionandCureZHAOFuping.SHUWanbai(CoalG