新疆準(zhǔn)東大型露天煤礦粉塵治理方向探討

曾華棟 曲風(fēng)英 廖云姍

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì) 哈密 839000）

新疆地區(qū)的煤炭資源存儲(chǔ)量常年居全國(guó)首位，但是由于交通和經(jīng)濟(jì)的原因，一直沒(méi)有得到大規(guī)模地開采。隨著經(jīng)濟(jì)水平和科技水平的提高，以及其他省份煤炭資源的產(chǎn)量不斷減少，很多企業(yè)都將開采場(chǎng)地遷到了新疆地區(qū)。準(zhǔn)東煤田是新疆地區(qū)最大的煤田，素有“煤海”之稱，這里的煤炭資源十分豐富。但是隨著露天煤礦開采工作的展開，準(zhǔn)東的生態(tài)環(huán)境卻呈現(xiàn)出不斷惡化的趨勢(shì)，對(duì)于這個(gè)現(xiàn)象，我們必須要加以重視，并且尋找合適的解決方法。

1 煤礦資源和生態(tài)環(huán)境概述

新疆準(zhǔn)東地區(qū)的煤田規(guī)模較大，總面積可達(dá)13000km2，該地區(qū)的煤炭存儲(chǔ)量占新疆煤炭總儲(chǔ)存量的18%[1]。該地區(qū)的煤層厚度平均為50m，賦存條件優(yōu)越，因此很適合進(jìn)行露天開采。準(zhǔn)東地區(qū)的煤產(chǎn)品低硫、低灰、低磷、高熱值，滿足煉焦和化工行業(yè)生產(chǎn)原料需求。新疆政府意欲將準(zhǔn)東地區(qū)打造成為大型煤田一體化綜合基地。

圖1 準(zhǔn)東地區(qū)煤礦區(qū)分布圖

準(zhǔn)東煤田位于準(zhǔn)噶爾盆地東部，新疆阜康市境內(nèi)盆地邊緣的平原上，該地區(qū)屬于溫帶大陸性氣候，夏季炎熱干燥，冬季寒冷少雨。區(qū)域內(nèi)的水資源嚴(yán)重匱乏，年均降水量?jī)H為105mm，并且晝夜溫差較大。夏季多為酷暑天氣，最高溫度可達(dá)41℃，冬季多為嚴(yán)寒天氣，最低溫度可達(dá)-49℃。區(qū)域內(nèi)的盛行風(fēng)是西北風(fēng)，全年多風(fēng)，最大風(fēng)力可達(dá)10級(jí)。準(zhǔn)東地區(qū)有大量珍稀動(dòng)植物資源，主要依靠?jī)?chǔ)存在深層的地下水生存，因此生態(tài)環(huán)境極為脆弱。區(qū)域內(nèi)有大片沙漠，植被存活率極低，因此植被覆蓋率也較低，隨著煤炭資源開采力度的增大，區(qū)域內(nèi)頻繁出現(xiàn)大范圍植被枯死的現(xiàn)象。

2 露天煤礦開采粉塵來(lái)源

露天煤礦的粉塵排放分為無(wú)組織排放和有組織排放，不管是無(wú)組織排放還是有組織排放，都要從粉塵排放的源頭上予以控制，不要讓粉塵形成擴(kuò)散。根據(jù)煤礦露天開采的性質(zhì)，生產(chǎn)活動(dòng)無(wú)組織揚(yáng)塵排放主要包括爆破、煤炭傳輸運(yùn)輸、剝離物傳輸、裝卸、堆料場(chǎng)、道路運(yùn)輸、排土場(chǎng)、地面生產(chǎn)系統(tǒng)等。

3 露天煤礦開采區(qū)對(duì)環(huán)境的影響分析

3.1 露天煤礦開采對(duì)植物的影響分析

露天煤礦開采規(guī)模較大，面積較大，導(dǎo)致原有生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)發(fā)生一定調(diào)整，礦業(yè)活動(dòng)使陸生動(dòng)物的棲息地喪失，污染物排放會(huì)對(duì)動(dòng)、植物造成一定影響，但區(qū)域總體上的植被、植物種類和群落分布以及動(dòng)物區(qū)系的基本組成和性質(zhì)不會(huì)發(fā)生大的改變，這是因?yàn)椋孩俚V區(qū)內(nèi)主要生態(tài)影響過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)都將以人為控制為主，自然植被景觀格局不會(huì)產(chǎn)生明顯的變化。②運(yùn)營(yíng)期產(chǎn)生的揚(yáng)塵在嚴(yán)格的控制措施下，不會(huì)對(duì)區(qū)域環(huán)境造成嚴(yán)重影響。③開采及原料產(chǎn)品貯運(yùn)過(guò)程中揚(yáng)塵對(duì)植物的影響主要表現(xiàn)于對(duì)植物光合作用的影響，粒徑大于1μm 的顆粒物在擴(kuò)散的過(guò)程中可自然沉降，附著于植物葉片上，阻塞植物的呼吸孔，有礙作物生長(zhǎng)。

3.2 露天開采對(duì)土壤的影響

露天開采對(duì)占地面積的要求比較高，并且作業(yè)區(qū)的剝離面積遠(yuǎn)大于開采面積。并且園區(qū)內(nèi)除了作業(yè)區(qū)，還必須要有配套設(shè)施和生活區(qū)，這部分占地面積也很大。在開采之前需要進(jìn)行爆破工作，而爆破現(xiàn)場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，這些粉塵會(huì)隨著大風(fēng)飄散到周圍的土地表層，這些粉塵堆積在土壤表層之后，會(huì)給土壤帶來(lái)十分嚴(yán)重的污染。開采現(xiàn)場(chǎng)還會(huì)堆積大量的飛起的煤矸石，這些煤矸石里面含有大量的重金屬元素，如果區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)降雨情況且煤矸石沒(méi)有得到回收處理，那么就會(huì)導(dǎo)致煤矸石里面的重金屬下滲到土層之中，使土壤的活性受到破壞，造成嚴(yán)重的重金屬污染[2]。此外，在開采過(guò)程中會(huì)把土壤進(jìn)行剝離，導(dǎo)致土壤變得松散，很容易引起泥石流、滑坡等災(zāi)害，給當(dāng)?shù)氐木用駧?lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，威脅他們的人身安全。

露天煤礦采掘面侵占的土地地表植被類型簡(jiǎn)單，覆蓋度低，土壤肥力低，廢棄的土石方占用土地屬以往露采礦坑。

根據(jù)工程特征，在開采期間將對(duì)地表進(jìn)行開挖，改變?cè)型恋乩霉δ埽涞V山開采是逐年進(jìn)行，據(jù)此按照土地功能變化進(jìn)行土地利用預(yù)測(cè)，年裸地增加面積按礦區(qū)開采面積的1/19 考慮，采礦對(duì)土地利用的綜合值最終達(dá)到0.257。

由于可采區(qū)均采用露天采掘方式，礦區(qū)開采會(huì)改變?cè)械牡匦蔚孛玻乖局脖桓采w度不高的生態(tài)景觀、原有植被在露天采掘后被破壞殆盡，變成人為的次生裸地，若遇到中強(qiáng)度降水將會(huì)造成局部地段大量的水土流失。

3.3 對(duì)水資源的影響

在露天開采的時(shí)候，如果沒(méi)有采取一定措施，那么很容易破壞地表徑流和地下水循環(huán)，進(jìn)一步引發(fā)水土流失的現(xiàn)象。在探測(cè)過(guò)程中，由于要排出地下水所以會(huì)導(dǎo)致地下水位出現(xiàn)大幅下跌。另外開采過(guò)程中會(huì)排出大量的選煤和礦井廢水，如果沒(méi)有對(duì)這些廢水進(jìn)行有效地處理，那么勢(shì)必會(huì)污染到地表徑流和地下水系統(tǒng)。水中會(huì)出現(xiàn)大量懸浮的雜質(zhì)，如果人和牲畜引用了這種受到污染的水，就會(huì)出現(xiàn)多種疾病。

3.4 對(duì)生物的影響

露天開采過(guò)程中使用的水資源主要是地下水，如果開采的地下水過(guò)量就會(huì)使該區(qū)域內(nèi)植被出現(xiàn)成片枯死的現(xiàn)象。據(jù)調(diào)查顯示，現(xiàn)階段準(zhǔn)東地區(qū)的草場(chǎng)退化面積高達(dá)80%之多，露天煤礦開采的痕跡遍布各個(gè)草場(chǎng)內(nèi)部。植被退化、水資源枯竭導(dǎo)致動(dòng)植物生長(zhǎng)環(huán)境越來(lái)越惡劣，生物總量不斷呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，如果不盡快采取相關(guān)措施，那么區(qū)域內(nèi)的環(huán)境惡化速度會(huì)越來(lái)越快，這些珍稀動(dòng)物遲早會(huì)面臨滅絕的危害。

4 露天煤礦粉塵治理方式探討

根據(jù)《煤炭行業(yè)綠色礦山建設(shè)規(guī)范（DZ/T0315-2018）》“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”五大發(fā)展理念是綠色礦山建設(shè)的依據(jù)和原則。礦山企業(yè)要系統(tǒng)地考慮礦區(qū)環(huán)境、資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)、資源綜合利用、節(jié)能減排、科技創(chuàng)新與數(shù)字化礦山、企業(yè)管理與企業(yè)形象等影響綠色礦山的因素，將這些因素落實(shí)到綠色礦山的建設(shè)目標(biāo)和考核指標(biāo)中，完善管理過(guò)程，形成管理體系，達(dá)到持續(xù)改進(jìn)的效果。

4.1 排土場(chǎng)及堆料場(chǎng)揚(yáng)塵治理

露天煤礦采場(chǎng)涉及面較大，排土場(chǎng)等表面細(xì)小顆粒物裸露區(qū)面積較大，環(huán)境復(fù)雜，堆積時(shí)間長(zhǎng)，揚(yáng)塵治理方法簡(jiǎn)單，易于操作，即使規(guī)劃為植被重建或礦山裸露區(qū)域，也應(yīng)先噴淋生態(tài)高效抑塵劑（結(jié)膜型），控制揚(yáng)塵后再進(jìn)行植被重建作業(yè)。

粉料堆積場(chǎng)機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)，貨物運(yùn)轉(zhuǎn)周期較短，產(chǎn)生粉塵環(huán)節(jié)較多，如裝（卸）載，車輛活動(dòng)，破壞抑塵交聯(lián)層等均會(huì)出現(xiàn)揚(yáng)塵。不同規(guī)格、類型的粉塵堆積物形成的揚(yáng)塵強(qiáng)度及其危害程度也會(huì)有差異。

堆積物表面粉塵越細(xì)，抑塵難度越大，主要表現(xiàn)在超細(xì)粉塵“迎風(fēng)即揚(yáng)”。就排土場(chǎng)和礦區(qū)料場(chǎng)而言，長(zhǎng)期受風(fēng)力影響揚(yáng)塵較為嚴(yán)重，始終困擾著礦區(qū)及其周邊環(huán)境，尤其遇到一些質(zhì)地較輕、孔隙度大的礦粉揚(yáng)塵污染會(huì)更加嚴(yán)重。準(zhǔn)東地區(qū)常年多風(fēng)，風(fēng)力一般4～5 級(jí)，經(jīng)常有7～8 級(jí)大風(fēng)，最大可達(dá)10 級(jí)，多以西北風(fēng)為主，再加上蒸發(fā)量大，煤粉吸水和釋水強(qiáng)，干燥快，噴水頻率加大，抑塵效果不明顯，造成大量煤粉（風(fēng)蝕率≧5%）和水資源的浪費(fèi)，要長(zhǎng)期解決這一問(wèn)題，應(yīng)從源頭表層細(xì)小顆粒物控制入手。

4.2 裝卸、物料傳送的移動(dòng)揚(yáng)塵

礦坑、篩分場(chǎng)、物流園、筒倉(cāng)快裝系統(tǒng)等的裝卸和傳送帶輸送（傳輸帶的落差落料，即使是封閉輸送系統(tǒng)，也要充分考慮），屬于移動(dòng)多源粉塵污染。

移動(dòng)性多源粉塵控制，機(jī)械裝卸可用移動(dòng)式送霧器（霧炮）添加生態(tài)高效抑塵劑（捕捉型）進(jìn)行，普通灑水車解決不了問(wèn)題。快裝系統(tǒng)和傳送帶形成的粉塵源需要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，利用納米干霧加生態(tài)高效抑塵劑（捕捉型）全方位的無(wú)死角除塵。

生態(tài)高效抑塵劑（捕捉型）是由多種表面活性劑組成，同時(shí)聚合物分子間有各種離子基團(tuán)，能與粒子之間產(chǎn)生較強(qiáng)的親和力，降低水的表面張力，通過(guò)遠(yuǎn)程送霧器或其他噴霧器具作業(yè)能有效捕捉和吸附低空PM10和PM2.5并迅速沉降。

4.3 噴淋設(shè)備

4.3.1 灑水車

帶高壓噴槍（有外接消防軟管的更好）灑水車或消防車是常用普通設(shè)備，主要用于生態(tài)高效抑塵劑（結(jié)膜型）對(duì)堆料場(chǎng)、排土場(chǎng)等裸露區(qū)域的噴灑作業(yè)，按照配比濃度計(jì)量將水加到罐車容積1/3 時(shí)把抑塵劑溶液提取到罐車，再加滿水即可作業(yè)。

4.3.2 遠(yuǎn)程噴霧機(jī)

遠(yuǎn)程噴霧機(jī)（又稱移動(dòng)霧炮）主要用于噴灑捕捉型抑塵劑進(jìn)行低空細(xì)小顆粒物的捕捉降塵。遠(yuǎn)程噴霧機(jī)是利用風(fēng)送式原理將水霧化成50-200 微米的水溶液顆粒并噴射。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，準(zhǔn)東地區(qū)內(nèi)的環(huán)境狀況不容樂(lè)觀，必須要對(duì)該地區(qū)的煤礦產(chǎn)業(yè)進(jìn)行整改，使其走向可持續(xù)發(fā)展的道路，從而加快縮小新疆與內(nèi)陸地區(qū)的差距。這對(duì)于加快新疆工業(yè)化進(jìn)程來(lái)說(shuō)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。