露天煤矿坑下环境污染的防治探讨

2021-11-27王晓峰

魅力中国 2021年45期

王晓峰

（准能集团黑岱沟露天煤矿工务队，内蒙古鄂尔多斯 010300）

在煤矿坑下环境污染治理过程中，需要从分析性、协调性、综合性思维作为基础出发点，并且进一步凭借单项技术、分科发展技术，常规观测向复合技术等相关方面进行全面完善，进而实现煤炭开采与环境保护协调发展。

一、露天煤矿概论

在煤矿实施过程中，当煤矿结构层接近地面时，如果使用露天煤矿开采技术方式相对比较经济，其中煤矿结构上方土壤被称为表土。所以需要在没有被开发的表面土壤中埋放炸药，随后需要使用挖泥机、挖土机、卡车等相关设备移动煤炭上表面土壤，保证表面土壤可以有效填充至已经挖掘的矿坑结构中，而当表面土壤比移动和清除之后，煤矿结构层则会暴露，所以需要将煤矿破碎之后，运输至煤厂开展进一步技术处理。而当矿石开采完成之后，同样需要在坑下重复填埋工作才能从根本上保证露天煤炭开采水平。由于露天煤矿开采相比传统开采模式来说能够提升煤矿获取比例，所以成为了现代化煤矿能源开采的主要形式之一。

（一）平缓矿床

由于露天煤矿开采环境具有明显的差距，为此需要使用不同类型的技术模式，其中对于平缓矿床来说，则需要使用倒堆采矿技术方式，其中煤矿物质在开采之后需要使用机械铲设备或者索斗铲物质直接收集煤矿，而在设备运转过程中，其机械铲基础重量大约为索斗铲设备的1.8 倍左右，所以煤炭物质在剥离过程中遇到高台阶时，则需要使用索斗铲设备[1]。

在平缓矿床实施过程中如果使用横运采矿技术方式，其煤矿物质需要使用排土桥、悬臂排土机遵循垂直方向将煤矿物质运输至采空区，但是在坑下开采过程中所剥离台阶与煤矿实施台阶之间的空间联系同样受到了运输设备型号与参数的限制和约束，但是此种约束相对较少，为此此种技术方式在实施过程中适合应用在坑下更大剥离厚度。

以上各种技术方式从经济效果进行综合分析，一般以倒堆技术方式应用效果最佳，而横运法相对较弱，但是从煤炭剥离厚度方向则相对相反，而当煤炭剥离厚度过大时，则需要使用倒堆法或横运法，尽可能缩小运输距离和长度，并且按照一定顺序开采，最终有效将煤矿物质有效运输至采空区。

（二）倾斜矿床

针对倾斜矿床来说，其煤矿开采技术方式在实施过程中需要将煤炭物质运输至排土场，而当煤矿挖掘工作达到基础深度之后，才可以使用坑下采空区进行内部排放。同时，在初始位置和推进方向的选择方面上，需要综合考虑矿床外部形态、地质条件、生产能力、煤炭运输港式以及基础剥离数量等相关因素，加上倾斜矿床在煤矿能源生产过程中其开采质量和效率则是波动变化的，所以为了进一步降低和与减少煤炭剥离数量，进一步平衡生产比例，需要使用专业技术增加。

二、煤矿对坑下环境污染影响

我国煤炭能源总量十分丰富，已经占据了一次性能源总量的90%以上，并且随着工业行业不断发展，煤炭占据了每年一次性能源消耗的70%以上，并且在未来发展中的一段时间内此种比例不会产生较大的波动和变化。随着露天煤矿能源开采技术水平和开采面积不断增加，对于坑下环境同样造成了明显作用和不良影响，根据现阶段我国煤矿数据统计最终得出相关结论：我国露天煤矿在开采过程中，每开采出万吨煤炭则破坏了自然土地和坑下环境约0.22 公顷,其中由于挖掘破坏了至少0.12 公顷,外部土壤排放占据了0.1 公顷[2]。

（一）对生态环境影响

露天煤矿在实际开采过程中，针对坑下环造成的污染问题主要表现在：挖掘损坏、坑下塌陷、土壤酸化、盐碱化以及盐渍化等，最终导致坑下土壤以及土地不断沙化和贫瘠化。通常来说，开采过程中裸沙1 亩,所产生的风力以及水资源侵蚀在直接影响至少3 亩土地，其中沙化土壤有机物质基础含量同样减少79%左右，坑下自然环境的氮物质含量同样降低至77%,磷物质含量降低至15.5%,物理性质的颗粒物质减少至50%，最终导致坑下环境和土壤严重贫瘠。除此之外，在露天煤矿进行煤炭能源开采过程中，以上影响因素都会对坑下生态环境造成严重的模块，如果不能及时进行维护和管理，那么在水资源侵蚀作用下会导致大面积水土流失。

（二）作业面烟尘影响

由于露天煤矿在煤炭能源开采过程中，其工作面需要长期运转导致暴露时间过长，此时如果不能进行安全防护，则会导致煤炭层不断氧化而燃烧。同时由于煤炭层进行开采时，会作为剥离物质进入排土场，所以一旦操作不当则会造成煤矿自燃，最终导致坑下环境被破坏。一旦露天煤矿坑下环境产生了自然问题和不足，环境内部所产生的烟尘物质中包含：SO2、NOX、CO、H2S 等有害气体,会对其内部结构产生巨大的影响和作用。加上坑下环境和作业面遇到潮湿天气则会生产酸性的硫化物，由于该物质具有超强的腐蚀性，一旦与钢铁、水泥或者操作人员相互接触则会产生不可逆转的危害[3]。

露天煤矿施工矿区产生粉尘源头主要来自于大型的煤矿剥离设备挖掘、煤矿运输和排土等相关方面，同时由于煤炭在挖掘、开采、储存、粉碎等作业过程中同样会产生大量的粉尘物质，以上粉尘物质在坑下作业过程中，会大量附着在植物叶片上，进而影响露天煤矿坑下作业周边植物的光合作用，一旦阳光照射产生高温则会灼伤植物。由于煤炭结构层主要成分为甲烷,为此需要利用专业系统进行排放，比如：直接排放、燃烧排放、通风系统排放等相关方面，为此在坑下作业操作过程中，需要凭借甲烷物质特点和优势，致使平流层中的臭氧物质不断减少。

（三）对水循环系统影响

1.地下水污染

由于煤炭能源在开采过程中，需要长时间进行坑下操作，所以该模式不仅对地下水资源的正常循环和补给造成影响和作用，并且还会对坑下自然环境造成严重污染。比如：由于煤炭能源结构层的硫物质基础含量相对较高，并且大多数煤炭具有硫铁矿物质,所以煤炭在氧化成酸环节上大大增加，最终形成酸性水资源最终导致pH 数值不断超过标准要求，经过成酸操作之后煤炭物质同样会造成硫酸根离子物质基础含量增加、铁离子基础含量偏高等问题。其中坑下开采过程中，其坑下水资源同样在不断氧化成酸过程中对于周边围岩结构不断腐蚀，最终导致露天煤矿煤炭开采区域的地下水资源基础硬度总体偏大，同时在基础开采条件下同样造成酚类有机物质进行快速反应，最终造成坑下水资源环境中酚含量不断增加。同时，坑下煤炭开采环节上如果产生汞物质，则会导致朱砂被快速氧化分解，最终导致汞离子物质进入水环境结构体系中，最终造成坑下水资源环境同样受到不同程度的污染和影响。

2.地表水污染

第一，露天煤矿坑下能源开采过程中，随着煤矿开采数量不断增加，煤矿坑下水资源排出数量得到了全面提升，但是由于地表河流的自我洁净能力相对较弱，一旦河流进入断流时期,坑下能源开采所造成的污染会导致河流中杂质和污水比例上升，所以，露天煤矿坑下能源开采时，如果将没有经过专业处理和净化的污染水资源未经处理的矿井污染水直接排放,那么则会导致河流以及土壤等自然资源造成严重的环境污染。第二，在坑下煤炭能源开采时，由于露天煤矿煤层浅埋区域和开采面积不断扩大，则会造成煤矿采空区裂缝问题，其地面塌陷范围同样随之扩大，长此以往则会造成河流基础流量不断降低，致使地表水资源、地下水资源以及坑下水资源产生直接作用力，河川径流明显减少。

三、煤矿对坑下环境污染防治

（一）提升环保意识

露天煤矿坑下能源是我国社会进步与经济发展的重要条件，而对于人类生存和生产来说，土地资源、生态环境等方面都成为了其核心和重要条件。而对于露天煤矿产区可持续发展内容来说，其一则是保证其经济和环境的协调发展，进一步建立环境保护基础意识，从而有效转变传统经济发展与环境保护相对立的落后思维模式，进而实施与矿区生产环境与经济发展相符合的联合决定制度，最终制定出切实可行的露天煤矿坑下生态治理方案[4]。

（二）恢复坑下生态平衡

在坑下生态平衡治理过程中，需要根据以防为主、防治结合等相关原则，进而利用坑下工程实施和生态管理策略相结合等技术方式，针对煤矿坑下环境内部与外部排土渠道进行结构碾压，并且在此基础条件上在坑下开采区域建设挡土前结构、排水通道结构等，并且在工作面需要进一步修建水平沟，从而构建出多层次基础防护结构体系。同时对于露天煤矿开采来说，一旦坑下自然环境平衡性遭到破坏，施工人员则需要根据土地修复规定文件，积极实施边挖掘、边分层回填等相关操作流程。为此露天煤矿实施工程中需要积极借鉴国内和国外先进挖掘和操作经验，并且充分结合露天煤矿开采地区环境特点，制定出坑下开采以及土壤复垦计划,进一步明确煤矿坑下复垦措施,致使复垦区逐渐转变为露天煤矿的生态环境。

（三）水环境治理

在水环境治理过程中，煤矿坑下环境污染对于社会大众生活影响极大，为此露天煤矿需要针对坑下污水建设化粪池、生化处理设施等相关处理措施，致使坑下开采所产生的污水经过专业技术处理之后，能够作为道路清洁水资源有效实现道路结构的降尘以及城市绿化。除此之外，还需要针对坑下煤矿开采水资源进行调节处理，为此需要在露天煤矿施工区域修建专业的净化车间、调节池、沉泥池和回用水池,并且将经过专业处理后的水资源作为其自身坑下场地绿化和生产用水等方面。

（四）煤矸石应用

针对现阶段露天煤矿坑下能源开采现状进行详细分析，利用洗矸、煤泥和挖掘等相关操作获得的煤矸石物质自身普遍具备一定发热数量，为此需要使用循环硫化床锅炉进行燃烧发电操作，其中所得到毫无热值白矸物质仅仅达到了15%左右。而在坑下煤炭物质开采过程中，由于煤矸石、洗矸、煤泥中不可燃烧部分经过循环硫化床进行低温燃烧之后，同样具备一定煤炭脱离和活化作用，并且经过燃烧所产生的煤灰与残渣一定程度上是较好的建筑原材料，在工程实施过程中能够直接用于水泥物质中，而部门则用于石砖的制作，无论是经济收益还是工程效率都十分可观。现阶段露天煤矿开采工程中对环境保护，坑下自然环境平衡的总体发展目标十分明确，需要在煤矿区域和地质勘探基础条件上，以露天煤矿开采区域作为重点内容针对其生态平衡进行管理，进而保证露天煤矿能够更加安全、稳定生产，尽可能延长露天煤矿开采与坑下操作的具体服务年限，有效恢复露天矿区基础生态平衡与坑下实施环境，从而完成矿区废水、废气的零排放，最终致使固体废气物质能够资源化管理。