淺談開采煤炭對環境的破壞

賈交成

煤炭是我國的主要能源,在我國一次性能源中占76%以上。隨著經濟的快速發展,國際石油和天然氣的價格居高不下,煤炭利用技術進步,新型煤化工和煤制油行業的發展,煤炭在未來的能源結構中的地位快速上升,這樣勢必要更加大規模的進行地下開采煤炭。開采煤炭過程中以及后續煤炭加工過程中,對環境造成極大破壞。

1 采煤對地質環境破壞

地下采煤形成大面積采空區,使原有圍巖應力平衡被打破,周圍巖層發生礦山壓力現象,這樣就會使圍巖下沉變形影響到地表,形成開采沉陷、地面沉降、地面巖溶塌陷、邊坡穩定、泥石流、崩塌、地裂縫(山體開裂)、地形地貌景觀破壞等,使地質災害頻頻發生的可能性增大。使原有天然條件下的地表水和地下水的補給、徑流、儲存與排泄條件發生了根本變化,這樣使天然狀態下多含水層以水平運動為主的地下水系統變為以垂直運動為主的“礦坑水化”系統,形成以礦井為中心的降落漏斗,導致煤系地層裂隙水及其頂部裂隙水、孔隙水減少甚至疏干,這樣直接影響到地表植被的墑情,加劇了地表植被的退化,增加了造林的難度,延緩了植被覆蓋率增加的進程,同時還影響了農業、畜牧業的產量,而且引起水土流失、土地沙化、生態系統的惡化。尤其是處于我國西北干旱、半干旱地區礦區沙漠化更加劇烈。

2 采煤對水環境破壞

由于礦山地下開采的加劇,勢必強行抽排大量的礦坑廢水,抽排礦坑廢水嚴重影響了地表水及地下潛水,致使各礦及企業延伸開采地下巖溶裂隙水加劇,這樣使地下水水位下降,致使泉水流量下降或斷流,淺井干枯,導致人和牲畜飲水困難。礦山地下開采不僅給水資源環境造成嚴重破壞,同時也浪費了大量的水資源。

山西省煤炭資源極其豐富,2001年底六大煤田及煤產地累計探明儲量2 539.66億 t,預測資源量3 899.14億t,但煤炭資源多位于各泉域范圍之內,從20世紀60年代到現在,山西各大泉域泉的流量都在大幅度減小,減小最小的為馬圈泉域,流量平均減少17.97%,減少最大的為晉祠泉、蘭村泉、古堆泉為100%。

據統計,山西采煤對水資源的破壞面積已達20 352 km2,山西大部分農村人畜吃水靠煤系裂隙水,而煤礦開采恰好破壞了該段含水層。在部分區域三帶與地表水發生水力聯系,地表水不斷涌入地下或礦坑,形成開采后礦坑連續不斷的排水,地下水補、徑、排發生改變,億萬年所形成的地下水與地表水的動態平衡和時空分布被打破。

采煤造成嚴重的水資源破壞,加劇了水資源短缺問題。據有關專家學者研究表明,山西每挖1 t煤損耗2.48 t的水資源,每年挖5億t煤,使12億m3的水資源受到破壞,這相當于引黃工程的總水量。

據《山西省煤炭開采對資源的破壞影響及評價》的測算,由于采煤造成地下采空區和塌陷區使地下水年損失10多億噸;山西因采煤漏水、礦井水排放等造成的經濟損失累計達300多億元。

開采煤炭排出的廢水直接排入江河會污染水系,流入田野會破壞土壤結構,造成土地板結,影響農作物生長。2003年山西省各類煤礦礦井年排水總量達22 490萬t,全省煤礦噸煤排水量為0.869 t。大量的礦井排水嚴重污染了地表水體,監測表明,山西幾乎所有河道都受到了污染,受污染河流長達3 753 km,其中嚴重污染超五類(沒有使用功能)水的河流長度占總河流長度的67.2%。

3 采煤對大氣環境的破壞

開采煤炭使煤層中煤層氣(甲烷)直接排放到大氣中,既浪費了資源又增加大氣溫室效應,同時煤塵、矸石山自燃、燃煤鍋爐形成了煤礦區以二氧化硫和煙塵為主要的高濃度污染物,形成了危害嚴重的煤煙型大氣污染。據估算,每年因采煤排放的煤層氣約116億m3,接近“西氣東輸”輸氣量,此外煤炭加工的焦煤企業大量廢氣排放,二氧化硫、氮氧化物、排空的焦爐煤氣,造成大氣污染,很多熱能都未能得到再利用,自然地排放到空間去了。據山西省環保局統計,2003年山西省煤礦區二氧化硫排放量達32.97萬t,煙塵年排放量達44.82萬t,分別占到全省排放量的32%和51.5%。大同礦區大氣煙塵年排放量達4 473 t、二氧化硫達12 087 t。陽泉市矸石山自燃產生的二氧化硫占到全市二氧化硫排放量的80%。所有礦區和城市到處都能聞到嗆人的空氣,空氣污染程度已經達到了無法忍受的地步。山西全省大氣污染負荷為全國平均值的1.6倍(焦炭生產區則高達6倍～10倍),煙塵排放量為全國平均值的7倍,二氧化硫及顆粒物排放為全國平均值的6.5倍。根據山西省衛生廳的統計,近年來山西省城鄉肺癌發病率和死亡率較20世紀70年代上升了30%～50%,惡性腫瘤占廠礦職工死亡人數的30%,各類呼吸道疾病、職業病的發病率和死亡率也都明顯增加,人們的生存環境受到嚴重威脅,人口質量下降,生活負擔增大。

4 采煤對土地資源的破壞

采煤在嚴重破壞水資源的同時,也對土地資源造成不同程度的損害,其中尤以大型的礦井的破壞為甚。每開采1萬t煤,平均就會使1.07個人受到土地塌陷、房屋和基礎設施破壞的影響。據不完全統計,山西省礦區面積累計已達8 000 km2,其中采空區面積達5 000 km2以上,引起嚴重地質災害的范圍超過2 940 km2,每年還有94 km2地區成為新的塌陷區。目前山西省各類煤礦開采總面積為1 210.2 km2,地表塌陷面積達到464.14 km2。同時煤炭開采造成的煤矸石堆放總量已達11.4億t,形成了300多座矸山,且每年新增3 000多萬噸。若包括礦井礦區占用土地、煤矸石、棄石占用地,再包括礦物淋溶降水、礦物粉塵等對周圍土地的污染,山西省礦區土地破壞面積則高達7 560 km2,且每年以50 km2的速度遞增。

5 結語

煤炭是不可再生資源,煤炭行業是循環經濟中重點行業,盡管它對經濟的發展起到了一定的推動作用,但也對環境造成了巨大的影響,為了保護環境使經濟可持續發展,我們應合理規劃礦山,壓井壓產,合理充分利用資源,使生態破壞和環境影響降低到最小,健康有序發展煤炭行業循環經濟。

[1]山西省煤炭工業局.山西省煤炭工業統計資料匯編(2004～2006)[G].

[2]任俊杰.煤炭資源開采生態補償研究[J].山西建筑,2009,35(10):356-358.