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探讨煤矿开采引起的环境问题及对策
摘要：煤矿区是以煤炭开采为主要生产活动的区域，在其生产过程中将会产生大量的废气、废水及固体废物。基于煤矿区开采对自然环境污染产生的主要问题进行分析，并根据现状提出了相应的对策，以便于治理矿区自然环境的污染状况。
关键词：煤矿区；开采；环境问题；对策
我国是一个煤炭生产大国,近年来随着国民经济的增长,对煤炭的需求量也进一步提高。我国约75%的工业燃煤、65%的化工原料、85%的民用燃料,都来自煤炭工业。煤炭资源的开发利用对我国国民经济和社会的持续、快速健康发展具有极其重要的支撑作用。开发煤炭资源在建设有中国特色社会主义现代化强国进程中具有十分重要的意义。近年来,随着我国经济较快速的增长,煤炭生产量和消费量迅速增加,煤炭生产量、消费量增长满足了经济发展的需要,同时对环境产生了较大影响,解决好煤炭生产、利用与环境的关系,已经成为社会是否能够可持续发展的大事。有关资料表明:煤矿开采而带来的土地破坏就达50万hm²,且每年新增塌陷面积约为2.4--2.6万hm²;每年采矿排放废水达25亿吨;煤层瓦斯抽放每年达50--70亿立方米;我国有237座煤矸石山曾发生过自燃,目前仍有134座煤矸石在自燃、我国矿山固体废弃物总积存量约230亿吨等等。这些都给矿区及矿区周围居民的生产和生活带来极大的危害，也带来一系列的环境问题,使矿区生态环境遭到严重破坏,甚至威胁到我们整个生态圈。因此,我们对煤矿生产开发中的环境灾害进行分析研究,制定合理的治理对策,采取相应的措施,如何实现煤炭开采和环境保护的和谐发展,是摆在我们眼前的一个急需解决的问题。
一、煤矿环境灾害分析
煤炭是我国主要能源，对经济建设和社会发展具有重要的作用，是我国可持续发展战略实施的资源保证。但是，在煤炭开采过程中,由于忽视生态环境保护,使水资源短缺、水质污染、水土流失、土壤沙化、土地塌陷、空气污染、噪声污染等一系列问题非常突出,给我国生态环境造成了很大的威胁,严重制约着我国社会经济的可持续发展。煤矿生产开采中可能引起的环境灾害如下:
1,煤矿开采引起地面塌陷。
煤矿开采引起的地面塌陷是煤矿矿区一种极为普遍的地质灾害。地面塌陷对矿区的开发和农业生产环境的危害都是非常大的。随着采煤量的增加,塌陷面积将逐步扩大。每年由于煤炭开采形成的地面塌陷就约达2.4--2.6万hm²。
岩层深处的煤采用地下开采方法。当煤层被开采挖空后，上覆岩层的应力平衡被破坏，导致上岩层的断裂塌陷，甚至地表整体下沉。塌陷下落的体积可达开采煤炭的60％～70％。地表塌陷直接导致了地面建筑的损坏;影响居民的居住和生活、影响农田耕种、造成粮食减产;地表沉陷后，较浅处雨季积水、旱季泛碱，较深处则长期积水会形成湖泊；塌陷裂缝使地表和地下水流紊乱，地表水漏入矿井，还使城镇的街道、建筑物遭到破坏。开采沉陷盆地会形成地表常年积水,导致土地的盐碱化、荒漠化等等。
2，煤矿开采引起工程地质损害。
煤矿开采中引起的工程地质工程损害主要是因为矿物被开采后,上覆岩层内部剧烈移动变形传递到地表,破坏地表斜坡的原始平衡导致的。常常表现为地表裂缝、塌陷坑、岩溶塌陷、山体滑坡、崩塌、冲击地压、矿震、煤与瓦斯突出等灾害。
接近地表的煤层采用露天开采方法。露天采煤时，先挖去某一狭长地段的覆盖土层，采出剥露的煤炭，形成一道地沟。然后将紧邻狭长地段的覆盖土翻入这道地沟，开采出下一地段的煤炭，依次类推。其结果，平原采煤后矿区地表形成一道道交错起伏的脊梁和洼地，形如“槎 1
板”；丘陵采煤后出现层层“梯田”。露天煤矿开采后使植被遭到破坏，地表丧失地力，地面被污染，水土流失严重，整个生态平衡被打破。
3，煤矿开采引起水环境损害。
煤炭开采除了造成采空塌陷外，还危及地下水资源，会引起各种水迁移运动所造成的各种损害（如渗漏、水土流失、冲刷、污染等），加剧缺水地区的供水紧张。随着煤炭开采强度和延伸速度的不断加大提高，矿区地下水位大面积下降，使缺水矿区供水更为紧张，以致影响当地居民的生产和生活。另一方面，大量地下水资源因煤系地层破坏而渗漏矿井并被排出，这些矿井水被净化利用的不足20％，对矿区周边环境又造成了新的污染，严重影响了社会经济的可持续发展。同时地下水位的严重下降，也使区域内的作物大面积减产，抗御自然灾难能力下降，严重危害农业生产。水环境的破坏,会造成地面植被破坏、水土流失加剧、大面积山体滑坡、影响了矿区及周围的地下水与地表水水质,导致矿区周围生态环境恶化等。煤炭开采过程中的矿井水、洗煤水和矸石淋溶水等未经完善净化就被直接排放，对四周水环境造成了严重的污染。煤炭中通常含有黄铁矿（FeS2），与进入矿井内的地下水、地表水和生产用水等生成稀酸，使矿井的排水呈酸性。此外，矿区洗煤过程中也排出含硫、酚等有害污染物的酸性水。大量的酸性废水排入河流，致使河水污染。
4，煤矿开采引起大气损害。
煤矿开采大气损害主要有大气烟尘污染和有害气体污染。大气烟尘主要来自于煤矿爆破、矿山矿物运输、燃煤过程中排放的煤烟、粉尘。烟尘量中的“炭黑”只有0.6um,大量的“炭黑”聚集在一起,吸收太阳的热能,加热周围空气,形成降雨,从而改变区域大气环流和水循环。矿山有害气体主要以SO2、NOX、CO2为主的化合物以及矸石山自燃产生的各种有害气体。给矿区的空气质量及人们的身体健康带来极大的危害。
煤的开采、装卸、运输过程中，难免有大量细小的煤灰、粉尘飞扬，使矿区空气中的固体颗粒悬浮浓度增大，严重危害人体健康及矿区生态环境。开采出来的煤堆或地壳煤层经常会自动地缓慢燃烧。煤的自燃不仅浪费有价值的资源，而且释放一氧化碳、硫化物等有害气体，严重污染空气。
5，噪声污染
煤矿区地面及井下各种噪声大、震动强烈的设备多如空气压缩机、风机、凿岩机、风镐、采煤机，据华北一些煤矿的调查测试，90dB以上的设备占70%，其中90～100dB的占45%，100～130dB的占25%。因此，矿山机械噪音被认为是矿区声环境污染的首要原因，其次，伴随着煤矿的不断发展，煤矿与外界的联系日益密切，车流量不断增加、载货汽车的吨位不断提高，交通噪音逐渐成为矿区噪音污染的又一主要原因。这种污染不仅损害作业职工的身心健康，对附近的居民区也有严重的影响。
6，煤矿开采产生固体废物。
煤矿生产过程中伴有大量的煤矸石外排,其利用低,大量堆积构成煤矿矿区特有的固体废物污染,给矿区的环境治理带来极大困难。
二、煤矿环境灾害的对策分析
煤矿环境灾害发生面广,灾害种类多,发生频率大、危害大,地面开采塌陷、滑坡、水土流失等治理难度大,经济损失高。为了更好地保障矿区生活设施与人民群众生命财产的安全,必须高度重视矿区环境的管理与环境保护,高度重视人们在煤炭开采中所引起的致灾因素的变化,加强环境工程管理,保持煤炭开发、加工、利用与治理过程中的环境良性循环。因此,对煤矿开发中可能引起的环境灾害,我们要找出规律,进行分析,采取对策:
1，做好煤矿环境规化。
煤矿环境规化就是对煤矿开发过程对环境的损害进行全面系统的评价,并对煤矿环境的保护确定规化目标、管理目标和规化防治措施。通过全面系统的环境规化,协调环境与发展的关系。实行环境规化管理,首先是研究制定环境规划,使之纳入煤矿经济和社会发展规划中,然后以环境规划来指导煤矿环境保护工作,并在实际操作过程中对环境规划进行调整和优化,实现生产与环境双赢。
完善、修改煤矿开采的有关标准、规范，使煤矿开采的环境管理和治理具有可操作性、规范，使矿山环境管理和治理具有可操作性、针对性和科学性。实现煤矿开采从勘察、建设、生产、闭坑全过程的管理和监督有法可依。实现煤矿开采环境的改变—破坏—恢复—重建的良性循环，促进可持续发展。这就从源头避免、减少了环境问题的危害和地质灾害的发生。2，要建立煤矿环境质量管理体系。
环境质量体系管理是指为了提高和保持矿山环境质量而进行的各项管理工作。包括大气环境质量管理、水环境质量管理、土壤环境质量管理等。环境质量管理就是包括建立煤矿环境质量标准体系并正确实施环境质量标准;建立评价环境质量的指标体系;建立环境质量的监控系统;根据环境状况和环境变化趋势的信息进行环境质量评价,及时了解矿山环境质量状况,采取相应的措施,减少环境事故的发生。
在已有法律条款的基础上，紧密结合矿区环境的特点，建立起符合我国国情的矿区环境保护法律法规体系和技术标准体系，这一体系应覆盖矿区发展的全过程，对新上矿山项目的环境影响评价、在采矿山的环境保护和报废矿山的环境重建以及如何推进环境补偿机制，都应给出明确的法律规定，建议国家有关部门通过举行论证会、听证会或其他形式，征求有关专家和公众的意见，尽快研究、制订煤炭开采对环境进行补偿新办法，加速改善矿山生态环境，做到在保护中开发、在开发中保护，实现经济、社会、环境的协调发展。
4，预防为主
长期以来我们的做法是在造成环境破坏后才去治理，而不是预防环境侵害的发生。各个煤矿非要等到造成严重的环境后果才大量投入进行弥补而不是预防。各个企业在给煤炭定价时就应该把防范和治理环境的费用计算在其中。为解决矿山生态环保的难题，有关环保部门应该建立健全矿山生态环境保护长效监管机制，严格矿山开采准入制度；完善矿山生态环境保护法规，加强矿山生态环境监管能力建设；进一步明确矿区生态环境治理责任，建立多渠道投资机制；采取多种形式加强宣传教育，增强全民资源忧患意识，在全社会形成保护矿山生态环境的舆论氛围。
5，采取环境保护技术措施。
a.减少污染物的排放量。
煤矿的主要污染有大气污染、废水污染、固体废物污染。
矿山环境大气污染一般表现为煤烟型,是由于煤炭燃烧和矸石山自燃造成的。据监测结果,一吨煤燃烧排放烟尘6--11千克,其危害是相当大的。所以要改变矿山燃料的构成或改变煤的燃烧方式、采取集中供暖、对煤矸石进行压实法堆积,避免矸石自燃;减少有害气体的排放。b.建立矿井水和生活污水净化处理站。
对煤矿水资源进行循环利用和矿区废水的净化利用。针对各矿矿井水的水质特点,采取相应的废水处理工艺,使处理后的矿井水做为矿井补给水源,减少污染物的排放。
c.煤矿固体废弃物堆放数量多。
由于受经济、技术因素的影响,目前还不能对固体废弃物进行完全的资源化利用。因此我国提出了以“资源化”、“无害化”“减量化”作为控制固体废弃物污染的技术政策。对煤矿来说,煤矸石可以制成内燃砖,也可以经过分选后当作沸腾炉用煤,还可作为矸石电厂燃料,对余下的不能处理的煤矸石可以进行石灰灌浆、粘土覆层处理,避免矸石山自然。d.减轻开采地质灾害。
采取综合治理的开采技术,对地表塌陷及时复垦,严格控制开采灾害的发生。
6,采用科学的开采技术
a,清洁开采技术
在减少废弃物方面，改革巷道布置与支护，少开岩石巷多做煤巷，从总体上消除或减少矸石排放量；矸石井下处理技术（如宽巷掘进、沿空留巷、矸石充填等）。在减少有害气体排放方面，如实行煤层气预开发和井下瓦斯抽放等。
b,推行减沉开采技术
地表沉陷控制主要有两种技术途径。一是以支撑煤柱为核心的技术，二是以充填体为核心的技术。
对支撑煤柱方案，主要原则是选择优化的煤柱留设方式，在容许地表下沉范围内最大限度采出煤炭资源。在我国，主要采用条带法开采，地表下沉系数为0.1～0.3。这一方案面临的问题是开采效率较低，难于实现综合机械化。房柱式采煤法在美国、澳大利亚等国家应用广泛，这种开采方法采用连续采煤机等现代装备，采煤效率较高，在适宜的条件下值得推广应用。
对充填体控制岩层移动的方案，原理是充分利用上覆岩层移动过程中可能产生的充填空间，注入充填材料，使充填体和岩层相互作用而形成一个稳定平衡结构，从而抑制岩层移动向地表发展。根据充填体所处的位置，可分为采空区充填和岩层内离层注浆充填。采空区充填即以充填材料置换煤炭，若充填及时、密实和工艺得当，可以使开采后上覆岩层不出现冒落带，从而显著减少地表下沉值。覆岩离层注浆减沉是一项较新的技术，它是从地面通过钻孔向开采过程的覆岩离层注浆，具有不干扰井下生产，且注浆成本相对较低的优点，这一技术与其他技术相结合，为地表沉陷控制开辟了广阔的前景。
c,矿井水资源的保护和再利用
减少开采对水资源的影响，首先要减少进入矿井的总体水量。如地面修建疏排水设施，减少地表水、大气降水入渗补给矿井的水量。留设防水煤岩柱、注浆构筑挡水帷幕等也是减少矿井水量的有效途径。矿井水的资源化是一个重要的发展方向。煤矿的采选生产供排水沟系统，应尽可能采用循环系统，努力节约水资源，控制污染物排放浓度和排放量。
参考文献：《中国水土保持》07年04期，张锦瑞陈娟浓岳志新石焱
《应用能源技术》07年08期，呼国臣
《赤子》09年06期，张刚柱
《中华民居》11年07期，徐寿林
《采矿学》
