煤炭资源开采过程中的生态环境保护对策

王付柏

（西山煤电集团有限责任公司， 山西 太原 030053）

随着我国经济的快速发展，对煤炭的消费需求逐年递增，煤炭目前在我国能源消费体系中占73%左右。煤炭能源虽给人们的生活带来改变，但是开采会引起地面塌陷、水位下降、植被退化、生态破坏和环境污染等问题，也是制约煤炭行业可持续发展的瓶颈。创新引领集约开采，以清洁、高效、低碳为目标探索出一套煤炭行业绿色开采的新模式。实现煤炭开采与生态环境保护同步和谐共赢[1]。

1 煤炭开采对生态环境的影响

随着市场消费需求的逐年递增，开采规模的扩大，煤炭开采过程引起了地面塌陷、地下水位下降、大气污染、植被退化、产生固体废弃物污染和噪声污染等问题。

1.1 地面塌陷

煤矿开采必然引起地面沉降，严重影响后续采掘和农业生产。塌陷面积和采煤量成正比例。据统计，我国每年因煤炭开采引起的地面塌陷面积已达35.5万hm2，且以每年563 hm2的速度递增。煤炭开采大都采取井下开采，随着开采规模的扩大，采空区面积日渐增加，破坏了其上覆盖的岩层的应力平衡，导致岩层发生断裂和塌陷，从而引起地表崩塌、山体滑坡、沉降、断裂和塌陷，同时造成房屋、交通设施、水利设施大面积破坏，人畜掉入塌陷深坑的事情时有发生，严重影响矿区百姓的生活、生计和生产。随着煤炭开采地面塌陷耕地遭到破坏，矿区周围农民还面临生计无着的境地；地面塌陷形成的裂缝使地下水位下降，加速土地的荒漠化、盐碱化。

1.2 水资源污染

在煤矿开采过程中，工业废水的直接排放易对地下水资源造成严重污染。工业废水主要是煤岩注水、岩石孔隙水、灌浆的污水等。据统计，现有生产工艺每开采1 t煤的排水量大约为3 m3左右。煤炭开采也会影响地下水资源，造成水的迁移运动，造成水土资源的流失和污染，间接影响矿区居民的生活。地表水位的下降，还会对农业生产造成破坏，导致农作物的减产。

1.3 粉尘和废气污染

煤炭开采和利用过程中会向大气释放大量的二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机化合物和煤矸石自燃产生的有毒有害气体；粉尘主要是由掘进爆破、煤炭运输过程产生的；同时煤炭运输装卸过程所产生的浮散在空气中的煤灰和粉尘，也增加了空气中的固体小颗粒物浓度，都严重危害人体健康和生态环境。此外，矿井的掘进和采煤工作面也是煤尘的主要来源，占煤矿总产尘量的70%左右。同时，在开采过程中产生大量的甲烷气体，对大气臭氧层也有一定的危害。

1.4 固体废弃物污染

在煤矿开采过程中，巷道掘进和综采煤矸石是煤矿生产的主要固体废弃物。由于煤矸石具有自燃性，在燃烧过程中会释放出SO2、H2S等有毒有害气体，矸石中含有的大量重金属，如果不加处理会直接污染地下水资源和土壤，会对矿区居民的身体健康造成严重危害。

1.5 噪声污染

当前，我国煤矿井下掘进和综采工作面所使用的电动凿岩机、采煤机、扇风机等生产设备噪音严重，导致开采区域的噪声污染严重，甚至高达120 dB，大大超出国家标准。由于煤矿开采中的噪声污染强度大、声源多、频带宽，容易对矿工的听力系统造成严重损害，甚至会引发耳聋、心血管系统和神经系统的疾病，影响矿工身体健康，降低工作效率，对煤矿安全生产也造成严重隐患。

2 煤炭开采的生态环境保护与治理措施

2.1 采煤沉陷区的治理

由于地面塌陷具有一定的随机性和突发性，但井下煤炭开采是根本原因，应以井下治理为主。明确主体责任，完善监督机制，既治标又治本，借鉴国外先进的治理经验，边开采、边治理。加大技术创新，在地质沉陷区推行连采连充的充填开采技术，在回采工作面推进的同时不断向采空区充填煤矸石和膏体等，有效预防控制地面塌陷，以进行地压管理、控制围岩崩落和地表移动，在充填体的保护下进行回采，也是当前比较成熟、有效的控制地面塌陷的技术。结合水文地质资料，合理留设保护煤柱宽度；做好雨季三防工作，特别是地表和地下水的排水工作；做好地质勘查和地质灾害防控工作；对塌陷区破坏的土地填充平整修复成可利用的耕地。例如太原西铭矿在500 m深井下，使用矸石充填机把筛选后的煤矸石重新回填到采空区巷道里，这种煤矸石回填充技术，可使煤矸石不出矿区直接用于填充，提高生产效率同时减少二次污染[2]。

2.2 井下污水的处理

由于井下开采过程中需要对煤层注水降尘，采掘设备液压用水，特别是采空区和尾矿水未经处理直接排放都会造成水污染。采用新型水处理技术，使用井下复用水处理系统，将污水通过设备过滤和沉淀后存储到清水池，使用复用水泵房的多级离心泵将工业用水输送到用水工作面，以此来实现煤矿井下开采用水的重复利用，对于过滤后的煤泥水可回收输送至选煤厂二次加工处理。新技术的应用可代替自来水在矿井开采过程中的重复循环利用，降低了矿井污水处理排放压力，保护了地下水资源，还节约开采过程中的用水成本。

2.3 粉尘和废气污染的治理

针对煤矿开采所产生的废气，应研究其特性开展针对性的治理。例如对于一氧化碳的治理，对采空区的注浆、注氮气及密封措施，可防治煤自燃产生的一氧化碳。此外，还通过对煤岩注水和喷雾等防治，既降尘又防止煤尘燃爆产生一氧化碳；对于氮氧化物的防治，给柴油动力机械设备加装废水净化器可有效降低排放。目前，煤尘治理技术主要采用机械除尘、袋式除尘、湿式除尘与电式除尘。各类除尘技术应结合自身优势和实际情况有效应用，此外，煤矿地面防尘应采取喷雾洒水技术，防止煤尘飘散，有效降低粉尘对矿区生态环境的影响。

2.4 固体废物的治理

目前，煤炭固体废气物处理技术有：综合处理技术、焚烧技术、堆肥和填埋。综合利用是对煤矸石等固体废弃物的回收和再利用。例如煤矸石的综合利用，可作为采煤塌陷区充填的充填材料。还可深加工生产SAC硅铝填充材料用在建筑防水涂料中。充分利用煤矸石的热值，建设煤矸石发电厂，既提高资源使用效率，还降低二次污染，对于燃烧的粉煤灰还可用于制砖和陶粒。采用新技术对固体废物回收利用，变废为宝，产生新的经济效益，减轻对环境的压力。

2.5 噪声污染的治理

煤矿生产过程中造成的噪声远远超出国家标准85 dB，由于煤矿井下工作面狭窄，反射面大，设备工作过程中产生的噪声会严重影响煤矿工人的身体健康，同时还对煤矿安全生产造成一定的影响。因此，在采矿过程中，矿工应佩戴消声设备，安装消声隔离装置，有效降低采煤所产生噪声，并控制在标准范围内[3]。

3 结语

煤炭作为我国重要的基础能源。在改变人们生活同时，又不可回避开采对生态环境造成的严重影响。煤炭开采造成的环境污染根源是地下开采，以井下治理为主，采用高产高效的绿色开采技术。正确处理好煤炭开采利用与生态环境破坏的突出矛盾，坚持煤炭开采与生态治理再造并重的方针，整体布局将保护环境与煤炭开采、环保效益和经济效益放在同等重要位置的科学观念。树立绿色理念和思维，大力实施绿色开采，将生态环境和生态文明建设提高到一个新高度，实现煤炭行业可持续发展。

[1] 智通.煤炭循环经济发展模式探讨[J].内蒙古煤炭经济，2006（3）：9-11.

[2] 李忠.浅析煤矿开采过程中的环境问题及防治办法[J].中国高新技术企业，2013（21）：105-106.

[3] 吴红林.煤矿井下噪声危害及其防治[J].河北煤炭，2007（4）：6-8.

（编辑：王瑾）