采煤概论（第二版）课件：煤矿环境与环境保护

煤矿环境与环境保护学习目标：了解煤矿开采对环境的破坏及治理措施。掌握煤矸石的污染特点及其综合利用，掌握开采塌陷坑的综合治理措施，煤矿噪声的治理，煤矿废水的治理。第一节煤矿排矸治理一、煤矿生产活动对环境的影响煤炭资源的大规模开采，一方面满足了我国经济建设的需要，另一方面带来了一系列生态环境问题。煤矿开采造成的地表塌陷使煤层上面城镇、村庄以及大面积的地面建筑物和城市规划遭到破坏。如淮南市的大通镇、九龙岗镇和淮北市德烈山镇均因地表塌陷遭到严重破坏，甚至成为一片废墟，原城镇不得不搬迁重建。二、煤矸石对环境的影响煤矸石的大量堆放，不仅压占土地，影响生态环境，矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响矿区居民的身体健康。如辽宁本溪矿区曾发生过因矸石自燃造成人员中毒死亡的事故。三、煤矸石的综合利用1．回收煤炭和黄铁矿2．用于发电3．制造建筑材料第二节煤矿开采塌陷坑治理一、井下开采沉陷对土地的损害1.非连续沉陷造成土地损害井下开采引起地表裂缝、台阶下沉、塌陷坑及滑坡破坏。这种沉陷破坏了原有的地形地貌，对地表生态、植被破坏严重，导致水土流失和土地的荒漠化，是开采土地损害的最严重的形式之一。2.降低了地表标高，形成低洼积水坑或沼泽地在潜水位较高地区，由于开采沉陷使地下水位上升到地表标高以上或接近地表，就会形成积水坑、沼泽地或使地表盐碱化，破坏土地的经济使用价值。3.开采引起湿陷性黄土裂缝损害湿陷性黄土结构疏松，抗拉伸变形能力很小，采动极易形成垂直裂缝。当采动程度严重情况下，裂缝间联通形成地表塌陷坑或冲刷沟破坏。并且当这种采动裂缝出现在坡体位置时，会导致大面积的滑坡、坍塌灾害发生，形成大的裂缝或塌陷坑。更为严重的是，在雨水冲刷、侵蚀作用下引起严重的水土流失，加剧土地的毁坏，地表毁坏面积一般达50%以上。同时在山区地表条件下，这种裂缝破坏会引起大面积的滑坡灾害发生，造成森林植被破坏，水土流失加剧，生态环境恶化。二、塌陷坑综合治理措施1．实施煤矿开采的多目标动态规划根据“谁破坏，谁复垦”的原则，对正在开采或将要开采的矿区，在矿井选址和设计阶段，就应该综合分析和考虑煤炭资源开采开发有关的矿区土地环境等各种信息，把资源开发与土地保护及治理作为一项系统工程进行整体规划和长远设计。2．实施土地复垦技术对于煤矿开采后，不积水沉陷区、积水沉陷区的边坡地带、井工矿矸石山、露天矿剥离物堆放场，均可采用平整土地，改造成梯田或梯田绿化带的方法复垦。当沉陷区外河水位高于沉陷区地表标高的情形时，应采取充填方法复垦，或采用强排法排除沉陷区积水而恢复耕种；当外河水位低于沉陷区地面标高时，可在沉陷区内建立合理的疏排水系统，通过自排方式排除沉陷区地表积水，恢复土地的耕种，疏排法复垦技术的关键就是疏排水方案的选择及排水系统的设计。3．煤矿减沉开采技术措施（1）条带法开采将要开采的煤层划分为比较正规的条带状进行开采，采一条留一条，留下的条带煤柱要满足承受上覆岩层全部荷载的要求。（2）充填开采方法在煤层开采过程中向工作面后方采空区内充填水砂、矸石或粉煤灰等充填材料以支撑上覆岩层的顶板。（3）覆岩离层注浆在开采过程中，覆岩出现离层之后，钻孔通过高压把粉煤灰等工业废料制成的料浆注入到覆岩中，充填离层空间，使分离的岩层胶结起来，使岩层的整体结构强度得到加强。（4）协调开采方法根据地表变形的动态分布规律，在推进中的工作面的上方地表，其前后分别为拉伸和压缩变形区。4．煤矿开采引入“3S”理论与技术在矿山开采过程中，可根据煤矿不同的环境要求和数据类型，通过矿山开采和“3S”理论的结合，进行矿区的多源、多维、多时相空间与资源环境信息的获取、管理、处理与应用，实现对矿山实体及其各种过程的三维和多分辨表达，通过采集和储存煤炭资源的开采开发、土地环境变化及其相关的各类数据，对因矿山开采造成的地表沉陷及土地资源进行动态预测、分析、模拟和可视化输出，动态预测矿山开采引起地面塌陷及其土地面积降低的趋势，从而为矿山资源开发与土地环境保护及治理提供辅助决策依据和方案优化设计。第三节煤矿噪声、废水治理一、控制噪声污染我国对煤矿噪声的控制起步较晚，但迄今也取得了一定的成绩，特别是对一些通用性设备的噪声治理，经过多年实践积累了较多的经验，研制了多种类型的消音器和消声、吸声、减震材料，对强噪声源普遍开始了综合治理。二、煤矿废水综合治理与利用1．矿井废水治理利用矿区已形成的对矿井不构成透水威胁或经铺底处理后的塌陷区，设置矿井水汇集工程，对矿井富余废水设置沉淀池并进行一级处理。处理后的废水可循环利用或排入塌陷区形成的水塘，用于绿化造林等生态恢复用水。2．生活污水治理在人口密集，污水排放量大的区域，设置生活污水集中处理厂，采用二级生化处理。处理后的生活污水连同一级处理后矿井废水用于农林灌溉或喷灌等。三、煤矿可持续发展1．可持续发展的概念人类有能力使发展持续进行，也能保证使之满足当前的需要二部危机下一代满足其需要的能力。2．煤矿与可持续发展煤炭工业要走可持续发展之路，必须实施大公司大集团战略，逐步取代小煤矿，减少煤炭资源浪费；大力发展洁净