南桐煤礦環境保護和循環經濟工作的探索與實踐

姚光華，涂昌鵬，徐 升

(1.外生成礦與礦山環境重慶市重點實驗室，重慶地質礦產研究院，重慶 400042；2.煤炭資源與安全開采國家重點實驗室重慶研究中心，重慶 400042)

我國礦產資源開發取得了巨大的成就，對推動國民經濟的發展起到了重要支撐作用。但資源的開發對生態環境也帶來了嚴重的破壞，包括礦山尾礦與固體廢料排放；礦區廢水、廢氣和固體廢料對環境的污染；礦山生產對植被、土地、水生態的破壞；礦山生產誘發各類次生地質災害[1]。由于不斷改變和破壞礦區周圍的自然環境，廣泛、直接地影響生態系統平衡，影響和制約礦業經濟的可持續發展[2]。2009年，國土資源部發布了《全國礦產資源規劃(2008～2015年)》，提出了發展綠色礦業的明確要求，其中大力強調了礦山環境保護和發展循環經濟、變廢為寶的綠色礦山建設目標。2010年，國土資源部發布了《國土資源部關于貫徹落實全國礦產資源規劃發展綠色礦業建設綠色礦山工作的指導意見》，就發展綠色礦業、建設綠色礦山提出了指導意見，并再次強調了礦山環境保護工作和發展循環經濟的重要性。

1 礦山概況

重慶市南桐礦業公司是重慶市焦煤、動力煤及潔凈煤生產基地，位于重慶市萬盛區，距重慶市市區154km。礦業公司下轄有一個煤矸石資源綜合利用電廠、兩個洗選廠、兩個水泥廠。

南桐煤礦為南桐礦業公司下屬礦井，始建于1938年，2007年重慶市政府實施煤礦整合，規劃生產能力為120萬t/a，目前正在實施120萬t的技改擴能工作。礦山為地下開采，礦井設計采用豎井-暗斜井開拓，走向長壁采煤法，現采用高檔普采、綜合機械化采煤法及放炮落煤相結合。采區巷道采用機車運輸，豎井、暗斜井采用提升絞車和皮帶運輸,采用對角分區式機械抽出通風方式，單體液壓支柱或柔性掩護支架支護頂板，全部垮落法管理采空區。

2 南桐煤礦環境保護工作

2.1 礦井水處理

2.1.1 礦井水主要問題

2007年以前，南桐煤礦一號和三號井礦井水總計平均涌水量為730m3/h，礦井水質色黑、高濁度。主要含有以煤粉、巖屑為主的懸浮物，同時還含有水量油類等有機物質，水質基本屬含懸浮物(煤粉為主)的礦井水。礦井水未經過處理直接排放，會對周圍環境造成一定的污染，嚴重影響當地人民的生活和生產用水。

2.1.2 礦井水處理流程

礦井水由井下泵輸送至地面排水溝(二條)后，自流入預沉調節吸水池，經水質、水量調節，部分煤泥和泥沙沉淀后，由泵式吸泥機排至煤泥濃縮池；預沉調節池上清水經由提升泵提升進入水力循環澄清池，提升泵前加入經流量計計量后的混凝劑PAC，泵后用加藥泵經流量計計量后加入PAM，經混凝反應，沉淀澄清后出水自流入重力式無閥濾池過濾，過濾后出水濁度達到3～5度，濾后出水自流入清水池，生產回用或達標排放。

預沉調節池沉淀煤泥由泵式吸泥機排至煤泥濃縮池，澄清池泥斗煤泥定期排至煤泥濃縮池，煤泥經濃縮后由污泥泵提升去板框壓濾機進行壓濾干化處理。干化后煤泥利用，濾后水返回調節池。

圖1 礦井水凈化處理工藝流程圖

南桐煤礦礦井水處理系統，其設計凈化處理水量:17520m3/d，礦井水凈化處理工程噸水處理成本為0.17元，工程于2008年7月中旬開工建設，2009年4月投入使用。本著進一步節約和保護水資源，減少污染物排放的原則，礦業公司對新建水處理系統的處理廢水進行綜合利用，絕大部分回用作為周邊單位的生產用水和環衛、綠化用水，其余外排水均達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)的一級排放標準。

2.2 礦山土地復墾

南桐煤礦堅持“邊開采、邊復墾”，土地復墾技術先進，資金到位，對礦山壓占、損毀而可復墾的土地，應得到全面復墾利用。因地制宜，盡可能優先復墾為耕地或農用地。

南桐煤礦礦區現有耕地面積11.26km2,林地0.26 km2,草地1.28km2,工況倉儲用地0.63 km2,住宅用地0.61 km2,交通運輸用地0.27 km2,水域及水利設施用地0.27 km2,裸地0.16 km2。該礦被國務院列為第二批資源枯竭城市之一的重慶市萬盛區南桐鎮煤礦采空區，經過整治，荒廢的土地披上了綠裝?，F6100畝速生桉和1.7萬畝花椒長勢良好。

2.3 矸石山治理

南桐煤礦矸石山堆填多年，堆放量已達750×104m3，通過多次治理，經南桐煤礦設置觀測站長期觀測，現狀基本穩定。并且為矸石山進行了綠化，黑山變綠山。由于礦山資源量尚豐富，服務年限至少20年，預計還將產生矸石440×104m3?，F有矸石山堆積容量有限，若超過堆積容量，在暴雨等不利因素下，矸石山仍將有可能發生滑動失穩。一旦矸石山產生失穩，可能對前緣居民的生命財產造成損失，損失大，危險性大。所以，該礦已經積極啟動了新的矸石山選址，可行性研究現已經進入設計階段。根據南桐煤礦120萬t/a技改擴能設計，南桐煤礦擬選用新的堆矸場。新的堆矸場位于原矸石山以南500m左右的一個溝槽內，征地約360畝，計劃兩年以后投入使用。堆矸場修建竣工后，能解決礦山今后堆矸問題。

3 循環經濟模式

循環經濟也稱資源循環經濟，是將生產所需的資源通過回收、再生等方法，再次獲得使用價值，實現循環利用，減少廢棄物排放[3]。

南桐礦業公司有自備電廠一座、特種水泥廠一座、洗煤廠兩座。南桐電廠為南桐礦業公司自備電廠，規模為2×5萬kW，主要利用煤矸石發電。利用煤矸石最高灰份在60%以內，南桐礦業公司主要為薄煤層和中厚煤層，掘進煤種含大量矸石，同時洗選后的尾矸都能得到綜合利用。

南桐特種水泥公司是專門生產42.5、52.5高標號水泥的水泥廠，原生產能力為30萬t/a，2010年8月已完成220萬t/a的技術改造，每年需要灰巖礦120t以上，南桐礦業公司各礦開拓系統均布置在煤系底板茅口灰巖中，掘進矸石全部用于特種水泥公司。南桐礦業公司有南桐選煤層和干壩子選煤廠，其中南桐洗煤廠生產能力為120萬t，干壩子洗煤城生產能力為90萬t。南桐礦業公司煤層普片含無機硫成分較高，經洗選后能獲得硫精砂礦20萬t，可銷往就近的南川區磷肥廠作原料。

南桐煤礦為煤與瓦斯突出礦井，煤層瓦斯含量高，相對瓦斯含量一般為18～38m3/t,絕對瓦斯含量在11%～22%。只有采取抽采達標后才能開采，南桐煤礦將瓦斯抽出部分用于民用，達到了煤層氣利用的效果。

4 結論

1)針對礦山開發過程中面臨的重大環境保護問題和開展循環經濟的問題，國土資源部連續下發了相關文件，提出了開展綠色礦山建設的要求。南桐煤礦根據自身實際情況，針對礦井水處理、土地復墾、矸石山處理等問題，通過具體的手段使污水變清水、荒地變良田、黑山變綠山，極大地保護了當地的環境，也為國家綠色礦山建設起到了一定的積極和示范作用。

2)南桐礦業公司通過自建電廠、特種水泥廠、洗煤廠等設施，對南桐煤礦開采過程中產生的尾礦、煤矸石、掘進矸石加以循環利用，其生產的產品既可以自我體系內消，也可以進行對外部輸送，形成了資源回收利用和循環經濟體系，極大的節約了資源，保護環境。

[1] 張應紅，文志岳.礦山環境綜合治理政策研究[J].中國礦業，2002, 11(6): 57-60.

[2] 石發恩,陶知翔,胡俊.礦山環境保護與污染防治對策[J].礦產環境保護與利用，2007,5(10):43-46.

[3] 徐暉,張錦瑞.用循環經濟模式進行礦山尾礦綜合利用研究[J].中國礦業，2004，13(11)：85-88.