浅谈开采煤炭对环境的破坏

贾交成

煤炭是我国的主要能源,在我国一次性能源中占76%以上。随着经济的快速发展,国际石油和天然气的价格居高不下,煤炭利用技术进步,新型煤化工和煤制油行业的发展,煤炭在未来的能源结构中的地位快速上升,这样势必要更加大规模的进行地下开采煤炭。开采煤炭过程中以及后续煤炭加工过程中,对环境造成极大破坏。

1 采煤对地质环境破坏

地下采煤形成大面积采空区,使原有围岩应力平衡被打破,周围岩层发生矿山压力现象,这样就会使围岩下沉变形影响到地表,形成开采沉陷、地面沉降、地面岩溶塌陷、边坡稳定、泥石流、崩塌、地裂缝(山体开裂)、地形地貌景观破坏等,使地质灾害频频发生的可能性增大。使原有天然条件下的地表水和地下水的补给、径流、储存与排泄条件发生了根本变化,这样使天然状态下多含水层以水平运动为主的地下水系统变为以垂直运动为主的“矿坑水化”系统,形成以矿井为中心的降落漏斗,导致煤系地层裂隙水及其顶部裂隙水、孔隙水减少甚至疏干,这样直接影响到地表植被的墒情,加剧了地表植被的退化,增加了造林的难度,延缓了植被覆盖率增加的进程,同时还影响了农业、畜牧业的产量,而且引起水土流失、土地沙化、生态系统的恶化。尤其是处于我国西北干旱、半干旱地区矿区沙漠化更加剧烈。

2 采煤对水环境破坏

由于矿山地下开采的加剧,势必强行抽排大量的矿坑废水,抽排矿坑废水严重影响了地表水及地下潜水,致使各矿及企业延伸开采地下岩溶裂隙水加剧,这样使地下水水位下降,致使泉水流量下降或断流,浅井干枯,导致人和牲畜饮水困难。矿山地下开采不仅给水资源环境造成严重破坏,同时也浪费了大量的水资源。

山西省煤炭资源极其丰富,2001年底六大煤田及煤产地累计探明储量2 539.66亿 t,预测资源量3 899.14亿t,但煤炭资源多位于各泉域范围之内,从20世纪60年代到现在,山西各大泉域泉的流量都在大幅度减小,减小最小的为马圈泉域,流量平均减少17.97%,减少最大的为晋祠泉、兰村泉、古堆泉为100%。

据统计,山西采煤对水资源的破坏面积已达20 352 km2,山西大部分农村人畜吃水靠煤系裂隙水,而煤矿开采恰好破坏了该段含水层。在部分区域三带与地表水发生水力联系,地表水不断涌入地下或矿坑,形成开采后矿坑连续不断的排水,地下水补、径、排发生改变,亿万年所形成的地下水与地表水的动态平衡和时空分布被打破。

采煤造成严重的水资源破坏,加剧了水资源短缺问题。据有关专家学者研究表明,山西每挖1 t煤损耗2.48 t的水资源,每年挖5亿t煤,使12亿m3的水资源受到破坏,这相当于引黄工程的总水量。

据《山西省煤炭开采对资源的破坏影响及评价》的测算,由于采煤造成地下采空区和塌陷区使地下水年损失10多亿吨;山西因采煤漏水、矿井水排放等造成的经济损失累计达300多亿元。

开采煤炭排出的废水直接排入江河会污染水系,流入田野会破坏土壤结构,造成土地板结,影响农作物生长。2003年山西省各类煤矿矿井年排水总量达22 490万t,全省煤矿吨煤排水量为0.869 t。大量的矿井排水严重污染了地表水体,监测表明,山西几乎所有河道都受到了污染,受污染河流长达3 753 km,其中严重污染超五类(没有使用功能)水的河流长度占总河流长度的67.2%。

3 采煤对大气环境的破坏

开采煤炭使煤层中煤层气(甲烷)直接排放到大气中,既浪费了资源又增加大气温室效应,同时煤尘、矸石山自燃、燃煤锅炉形成了煤矿区以二氧化硫和烟尘为主要的高浓度污染物,形成了危害严重的煤烟型大气污染。据估算,每年因采煤排放的煤层气约116亿m3,接近“西气东输”输气量,此外煤炭加工的焦煤企业大量废气排放,二氧化硫、氮氧化物、排空的焦炉煤气,造成大气污染,很多热能都未能得到再利用,自然地排放到空间去了。据山西省环保局统计,2003年山西省煤矿区二氧化硫排放量达32.97万t,烟尘年排放量达44.82万t,分别占到全省排放量的32%和51.5%。大同矿区大气烟尘年排放量达4 473 t、二氧化硫达12 087 t。阳泉市矸石山自燃产生的二氧化硫占到全市二氧化硫排放量的80%。所有矿区和城市到处都能闻到呛人的空气,空气污染程度已经达到了无法忍受的地步。山西全省大气污染负荷为全国平均值的1.6倍(焦炭生产区则高达6倍～10倍),烟尘排放量为全国平均值的7倍,二氧化硫及颗粒物排放为全国平均值的6.5倍。根据山西省卫生厅的统计,近年来山西省城乡肺癌发病率和死亡率较20世纪70年代上升了30%～50%,恶性肿瘤占厂矿职工死亡人数的30%,各类呼吸道疾病、职业病的发病率和死亡率也都明显增加,人们的生存环境受到严重威胁,人口质量下降,生活负担增大。

4 采煤对土地资源的破坏

采煤在严重破坏水资源的同时,也对土地资源造成不同程度的损害,其中尤以大型的矿井的破坏为甚。每开采1万t煤,平均就会使1.07个人受到土地塌陷、房屋和基础设施破坏的影响。据不完全统计,山西省矿区面积累计已达8 000 km2,其中采空区面积达5 000 km2以上,引起严重地质灾害的范围超过2 940 km2,每年还有94 km2地区成为新的塌陷区。目前山西省各类煤矿开采总面积为1 210.2 km2,地表塌陷面积达到464.14 km2。同时煤炭开采造成的煤矸石堆放总量已达11.4亿t,形成了300多座矸山,且每年新增3 000多万吨。若包括矿井矿区占用土地、煤矸石、弃石占用地,再包括矿物淋溶降水、矿物粉尘等对周围土地的污染,山西省矿区土地破坏面积则高达7 560 km2,且每年以50 km2的速度递增。

5 结语

煤炭是不可再生资源,煤炭行业是循环经济中重点行业,尽管它对经济的发展起到了一定的推动作用,但也对环境造成了巨大的影响,为了保护环境使经济可持续发展,我们应合理规划矿山,压井压产,合理充分利用资源,使生态破坏和环境影响降低到最小,健康有序发展煤炭行业循环经济。

[1]山西省煤炭工业局.山西省煤炭工业统计资料汇编(2004～2006)[G].

[2]任俊杰.煤炭资源开采生态补偿研究[J].山西建筑,2009,35(10):356-358.