煤矿环境中空气污染及防治措施分析

王秀田

(忻州市生态环境保护综合行政执法队，山西 忻州 034000)

引 言

我国是煤矿生产和使用大国，为了适应人们日常生活和社会工业的快速发展，我国每年都要开采大量的煤炭资源[1]。煤炭资源的开发利用为人们的生活和社会经济发展提供了非常大的便利和动力，但不可否认的是，煤矿资源开采利用的同时也带来了严重的环境污染问题[2]。包括对土壤、水源和空气的污染，对煤矿附近区域的群众身体健康构成了严重威胁，不利于煤矿领域的可持续发展[3]。所以，必须采取行之有效的措施来应对煤矿开采中引发的环境污染问题，针对该问题，国内外很多学者开展了大量研究，取得了一定的研究成果[4]。但这些研究主要集中在煤矿开采对土壤和水质的影响，对空气的污染情况研究相对较少[5-6]。本文主要聚焦煤矿环境中的空气污染问题，结合实际情况提出对应的防治措施，对于生态环境保护具有重要的实践意义。

1 煤矿基本情况及大气采样方法

1.1 煤矿基本情况概述

某煤矿企业每年生产的煤矿资源达到了150万 t左右，为本地区社会经济发展做出了非常重要的贡献，提供了很多就业岗位，但煤矿生产过程也给本地区的空气环境造成了不良影响。随着我国对生态环境保护要求的日益严格，政府部门和煤矿企业都认识到环境保护的重要性，采取了一系列措施对煤矿生产过程进行治理。

1.2 煤矿大气采样分析

煤矿生产过程中对空气造成不良影响的因素主要是粉尘。为了分析煤矿大气的污染程度，本研究选取煤矿周围空气中的颗粒悬浮物作为研究对象，在该煤矿企业的办公大楼和工业广场两个位置进行大气采样并分析。表1所示为煤矿附近环境中大气的采样点及需要测定的污染指标。采样过程中要求无风、晴天，避免大气环境因素对采样过程造成不良的干扰。采样分析时间持续24 h，取平均值作为最终的结果，每个地点采样3次。采样过程中严格遵循国家标准GB 3095-2012 《环境空气质量标准》中的要求。表1中，ρ(TPS)表示大气中颗粒悬浮物的总量，ρ(PM10)、ρ(PM5)、ρ(PM2.5)分别表示粒径小于10 μm、5 μm和2.5 μm的含量。

表1 大气采样点及污染指标

大气中不同等级的颗粒悬浮物测定方法遵循行业标准HJ618-2011 《环境空气PM10和PM2.5的测定 重量法》，使用的分析仪器设备为国产的QG-100型中流量多级颗粒物切割器，可以对大气中的颗粒悬浮物进行智能化分级采样，根据颗粒悬浮物粒径从小到大分为4个等级，依次为PM2.5、PM2.5～PM5、PM5～PM10、PM10～TSP。

2 环境中空气污染特征分析

2.1 不同粒径颗粒悬浮物的含量

按照国家和行业标准中的要求，对煤矿附近大气中的颗粒悬浮物含量进行测定，所得结果如表2所示。表2中所列数据为煤矿区域内两个位置连续3天测量结果的平均值，还列出了国家二级标准对大气中PM2.5和PM10颗粒悬浮物浓度的基本要求。由表2中数据可知，1#地点办公大楼附近的PM2.5和PM10指标连续3天的测量结果均没有超过国家二级标准的要求，但是已经非常接近国家标准值，说明空气质量不是非常理想，有进一步优化的空间。2#地点工业广场附近的PM2.5和PM10指标连续3天的测量结果，均超过了国家二级标准中的要求，说明工业广场附近的空气颗粒悬浮物已经出现了一定程度的污染。

表2 大气颗粒悬浮物指标测定结果 μg/m3

2.2 不同粒径颗粒悬浮物的比例

煤矿开采和利用过程中，很多环节都会产生颗粒悬浮物，进而对空气造成污染。不同生产环节排放的污染源会影响大气中不同粒径颗粒悬浮物的含量比例。本研究中，在分析煤矿周围大气不同粒径颗粒悬浮物含量的基础上，进一步分析了不同类型颗粒悬浮物含量的比例大小，结果如表3所示。

表3 大气中不同粒径颗粒悬浮物含量的比例

由表中数据可知，在本文研究范围内，粒径不超过10 μm的颗粒悬浮物(PM10)含量在整个颗粒悬浮物含量中所占比例在55.85% ～ 58.35%，平均值为57.25%。粒径不超过2.5 μm的颗粒悬浮物(PM2.5)含量占据的比例在28% ～ 29.55%，平均值为28.7%。而在粒径不超过10 μm的颗粒悬浮物总量中，粒径不超过2.5 μm的比例分布在47.99% ～ 51.26%，平均值为50.13%。目前，国际上关于大气中ρ(PM2.5)/ρ(PM10)的合理区间应该控制在50%～80%。本文通过检测发现其平均值结果为50.13%，正好处在该范围内，所以不同粒径颗粒悬浮物的比例问题不大。

3 煤矿空气污染防治措施分析

3.1 煤矿空气污染防治措施

针对煤矿生产造成的空气污染问题，煤矿企业采取了一系列的治理措施，旨在降低煤矿周围环境中颗粒悬浮物的浓度，改善空气质量。具体措施主要表现在以下几点：

第一，强化对煤矿汽车装运以及煤矿资源存储场地的监督和管理。建立了车辆轮胎清洗池，对汽车轮胎进行清洗；购买了先进的洒水车，定时对全域范围进行洒水处理，降低扬尘的产生；引进雾炮洒水系统，对周围空气进行喷雾降尘处理。

第二，使用地面管带机设备对煤矿进行运输。采用传统的汽车装备对煤矿进行运输时，不可避免地会产生很多颗粒悬浮物，尤其会导致空气中的PM2.5浓度增高。基于此建设了长度近10 km，输送能力达到每小时1 000 t的地面管带机项目，实现煤矿的封闭式运输。另外，由于设备通过电力进行驱动，还有效降低了尾气的排放。

第三，给矿区中使用的锅炉和热风炉全部配备使用了除尘脱硫设备。通过该设备可以有效规避锅炉和热风炉运行中颗粒悬浮物及二氧化硫等污染物的排放情况。另外，对设备的运行情况进行定期维护保养，确保设备各项性能达标，处理高性能运行状态。

第四，对于矿井内部，同样采取了一些空气污染治理措施。比如，采用湿式打眼工艺，避免井下打孔时产生过多灰尘，加大空气中的颗粒悬浮物浓度；注意矿井的通风除尘，加大通风机系统的运行功率，确保通风效果等。

3.2 治理效果分析

基于上节所述的措施对煤矿空气污染情况进行防治3个月时间以后，再次利用相同的方法，在相同的地点对煤矿周围空气中的颗粒悬浮物浓度进行了连续测试。结果发现取得了较好的效果，空气中的颗粒悬浮物浓度有了明显的改善，相关结果如表4所示。表4中只列出了PM2.5和PM10两个关键的颗粒悬浮物含量指标，并列出了治理前后的比较情况。

表4 煤矿环境中空气污染情况治理效果统计

由表4中数据可知，通过对煤矿进行综合治理，周围环境中空气的污染情况得到了明显的改善。在1#办公大楼位置，PM2.5和PM10分别从治理前的71.4 μg/m3和142.52 μg/m3，降低到了43.23 μg/m3和98.09 μg/m3，降低的幅度分别达到了39.45%和31.17%。在2#工业广场位置，PM2.5和PM10分别从治理前的78.3 μg/m3和156.13 μg/m3，降低到了49.62 μg/m3和106.83 μg/m3，降低的幅度分别达到了36.63%和31.58%。更重要的是，以上两个重要的指标全部降低到了国家标准范围以内。说明采取的治理措施是有效的，可以为其他煤矿企业提供很好的借鉴。

4 结语

本文主要以煤矿环境中的空气污染问题为研究对象，对空气污染特征进行了分析，提出了相应的空气污染防治措施，取得了一定的应用效果。基于国家和行业规范标准，对煤矿中的办公大楼和工业广场两个位置的空气悬浮物指标进行了分析。结果发现，办公大楼位置的各项指标几乎接近国家标准，工业广场位置的污染指标已经超过了国家标准，存在轻度污染问题。基于空气质量检测结果，在煤矿中开展了一系列空气污染防治措施。采取措施后，煤矿周围环境大气中的颗粒悬浮物浓度均降低到了国家标准范围以内。说明采取的治理措施是有效的，对于保障生态环境具有一定的实践意义。