關(guān)于煤矸石處置與綜合利用的思考

周其剛

（中煤科工集團(tuán)西安研究院陜西西安710054）

1 我國(guó)煤炭資源分布、煤炭生產(chǎn)及煤矸石的基本情況

1.1 我國(guó)煤炭資源分布情況

我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量豐富，埋深在1000m以淺的煤炭總資源量為17600億t；2000m以淺煤炭資源總量為55700億t。我國(guó)煤炭資源分布呈北富南貧、西多東少的特點(diǎn)。

1.2 我國(guó)煤炭生產(chǎn)情況

煤炭工業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃目標(biāo)：到2015年，煤炭生產(chǎn)能力41億噸/年，原煤入選率65%以上。低熱值煤炭資源綜合利用發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到7600萬(wàn)Kw，煤矸石綜合利用率75%。煤矸石發(fā)電節(jié)約8500萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。

2011年煤炭產(chǎn)量為35.2億t，2012年煤炭產(chǎn)量初步統(tǒng)計(jì)為36.5億t，呈逐年遞增趨勢(shì)。

1.3 我國(guó)煤炭行業(yè)煤矸石基本情況

煤矸石是我國(guó)目前排放量最大的工業(yè)固體廢棄物之一，年產(chǎn)量達(dá)6億t左右，國(guó)內(nèi)大小矸石山近萬(wàn)座，占地約1.7萬(wàn)hm2，目前已累計(jì)堆放50多億t。

我國(guó)煤矸石產(chǎn)生量占煤炭產(chǎn)量的15%～18%，隨著煤炭產(chǎn)量的增加，煤矸石排放量亦增加，開展資源綜合利用，是實(shí)施節(jié)約資源基本國(guó)策的重要途徑。目前，我國(guó)已從稅收、電力調(diào)度等方面扶持煤矸石發(fā)電行業(yè)，2010年利用低熱值資源1.3億t，發(fā)電裝機(jī)容量2600萬(wàn)kW，相當(dāng)于回收4200萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤，少占?jí)和恋?00 hm2。“十二五”規(guī)劃中，2015年，全國(guó)煤矸石產(chǎn)生量8億t，利用量6.1億t，利用率達(dá)到75%以上。其中，電廠利用3億t，煤矸石制建材利用1億t，煤矸石井下充填、復(fù)墾和筑路利用2.1億t以上。低熱值煤炭資源綜合利用發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到7600萬(wàn)kW，新增裝機(jī)容量5000萬(wàn)kW。

隨著礦區(qū)的開發(fā)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤矸石的大量堆存不僅占用土地，且對(duì)環(huán)境造成一定的影響，而目前我國(guó)煤矸石的利用率很低，加大煤矸石利用途徑的研究及積極推進(jìn)矸石綜合利用工作是一項(xiàng)重要的任務(wù)。

2 煤矸石產(chǎn)生的環(huán)境問題及治理措施

煤矸石堆存最主要的環(huán)境問題為矸石場(chǎng)占地、揚(yáng)塵、矸石自燃及生態(tài)破壞等。

矸石場(chǎng)占地將占用土地資源，目前我國(guó)矸石場(chǎng)占地近1.7萬(wàn)hm2。此外，矸石場(chǎng)存在揚(yáng)塵污染等問題。矸石自燃是煤炭企業(yè)面臨的另一問題，通常采用覆土的方法控制矸石自燃問題，黏土的需求量與日俱增。矸石堆存對(duì)地表植被的破壞不容忽視，可造成生物量的損失。

在項(xiàng)目矸石場(chǎng)選址時(shí)應(yīng)避免占用基本農(nóng)田、耕地、林地、草地等，選擇在荒溝內(nèi)，并遠(yuǎn)離居民居住區(qū)等敏感目標(biāo)；矸石場(chǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮區(qū)域匯水區(qū)面積、泄洪等因素，采取截洪溝、排水溝、擋土墻等工程措施，并對(duì)已穩(wěn)定的邊坡及達(dá)到標(biāo)高的區(qū)段及時(shí)進(jìn)行覆土綠化，防治矸石場(chǎng)自燃等問題；排矸場(chǎng)須定期灑水抑塵。

3 煤矸石綜合利用的途徑及案例分析

3.1 矸石發(fā)電

根據(jù)國(guó)家相關(guān)政策，矸石發(fā)熱量在4500～12550Kj/kg可用于發(fā)電，煤矸石發(fā)電以循環(huán)流化床鍋爐為主要爐型。2010年利用低熱值資源1.3億t，發(fā)電裝機(jī)容量2600萬(wàn)kW。

3.2 矸石制磚

制磚是煤矸石資源化利用的一個(gè)重要途徑[1]，目前該技術(shù)較成熟，應(yīng)用較廣泛。煤矸石制磚的工藝過程和制黏土磚基本相同，主要包括原料的制備、成型、磚胚干燥和超內(nèi)燃焙燒。

國(guó)內(nèi)有較多的案例。如青煤集團(tuán)民意公司煤矸石磚廠位于青海省海西蒙古自治州，是魚卡礦井配套建設(shè)的矸石磚廠，該磚廠的規(guī)模為6000萬(wàn)塊/a，消耗矸石5.4萬(wàn)t/a。

3.3 矸石回填井下采空區(qū)

我國(guó)煤礦產(chǎn)生的矸石除部分進(jìn)行綜合利用外，大部分堆存在矸石場(chǎng)，矸石充填井下采空區(qū)的很少。矸石充填井下費(fèi)用較高，從井工工程和設(shè)備配置等方面的投資較高，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)，目前國(guó)內(nèi)大多企業(yè)選擇煤矸石用于矸石發(fā)電、制磚和鋪路等綜合利用措施，不能利用的部分堆存至矸石場(chǎng)，將矸石填至沉陷區(qū)消耗部分矸石，但大量矸石長(zhǎng)期堆存。我國(guó)部分資源枯竭型煤礦企業(yè)利用矸石充填至煤柱留設(shè)區(qū)，置換出煤炭資源，也可消耗部分矸石。

4 煤矸石污染、綜合利用存在的問題

針對(duì)上述論述，建議考慮對(duì)于受采煤沉陷破壞嚴(yán)重、生態(tài)脆弱區(qū)域的煤礦項(xiàng)目采取矸石井下采空區(qū)的采煤方法。矸石充填井下將大大緩解地表下沉、水平變形等，地表沉陷程度將大幅減輕，再配合人工恢復(fù)和自然恢復(fù)等措施，地表沉陷區(qū)的治理效果也會(huì)得到明顯改善，從而從源頭上減緩采煤沉陷對(duì)生態(tài)的影響。此外，長(zhǎng)期、大量堆存的煤矸石充填井下采空區(qū)后，將減少土地資源的占用，矸石山數(shù)量和矸石堆存量的減少必將減緩揚(yáng)塵、矸石自燃、水土流失、生態(tài)破壞等環(huán)境影響。

[1]張策，何緒文，煤礦固體廢物治理與利用[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1998