露天煤礦坑下環境污染的防治探討

王曉峰

（準能集團黑岱溝露天煤礦工務隊，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

在煤礦坑下環境污染治理過程中，需要從分析性、協調性、綜合性思維作為基礎出發點，并且進一步憑借單項技術、分科發展技術，常規觀測向復合技術等相關方面進行全面完善，進而實現煤炭開采與環境保護協調發展。

一、露天煤礦概論

在煤礦實施過程中，當煤礦結構層接近地面時，如果使用露天煤礦開采技術方式相對比較經濟，其中煤礦結構上方土壤被稱為表土。所以需要在沒有被開發的表面土壤中埋放炸藥，隨后需要使用挖泥機、挖土機、卡車等相關設備移動煤炭上表面土壤，保證表面土壤可以有效填充至已經挖掘的礦坑結構中，而當表面土壤比移動和清除之后，煤礦結構層則會暴露，所以需要將煤礦破碎之后，運輸至煤廠開展進一步技術處理。而當礦石開采完成之后，同樣需要在坑下重復填埋工作才能從根本上保證露天煤炭開采水平。由于露天煤礦開采相比傳統開采模式來說能夠提升煤礦獲取比例，所以成為了現代化煤礦能源開采的主要形式之一。

（一）平緩礦床

由于露天煤礦開采環境具有明顯的差距，為此需要使用不同類型的技術模式，其中對于平緩礦床來說，則需要使用倒堆采礦技術方式，其中煤礦物質在開采之后需要使用機械鏟設備或者索斗鏟物質直接收集煤礦，而在設備運轉過程中，其機械鏟基礎重量大約為索斗鏟設備的1.8 倍左右，所以煤炭物質在剝離過程中遇到高臺階時，則需要使用索斗鏟設備[1]。

在平緩礦床實施過程中如果使用橫運采礦技術方式，其煤礦物質需要使用排土橋、懸臂排土機遵循垂直方向將煤礦物質運輸至采空區，但是在坑下開采過程中所剝離臺階與煤礦實施臺階之間的空間聯系同樣受到了運輸設備型號與參數的限制和約束，但是此種約束相對較少，為此此種技術方式在實施過程中適合應用在坑下更大剝離厚度。

以上各種技術方式從經濟效果進行綜合分析，一般以倒堆技術方式應用效果最佳，而橫運法相對較弱，但是從煤炭剝離厚度方向則相對相反，而當煤炭剝離厚度過大時，則需要使用倒堆法或橫運法，盡可能縮小運輸距離和長度，并且按照一定順序開采，最終有效將煤礦物質有效運輸至采空區。

（二）傾斜礦床

針對傾斜礦床來說，其煤礦開采技術方式在實施過程中需要將煤炭物質運輸至排土場，而當煤礦挖掘工作達到基礎深度之后，才可以使用坑下采空區進行內部排放。同時，在初始位置和推進方向的選擇方面上，需要綜合考慮礦床外部形態、地質條件、生產能力、煤炭運輸港式以及基礎剝離數量等相關因素，加上傾斜礦床在煤礦能源生產過程中其開采質量和效率則是波動變化的，所以為了進一步降低和與減少煤炭剝離數量，進一步平衡生產比例，需要使用專業技術增加。

二、煤礦對坑下環境污染影響

我國煤炭能源總量十分豐富，已經占據了一次性能源總量的90%以上，并且隨著工業行業不斷發展，煤炭占據了每年一次性能源消耗的70%以上，并且在未來發展中的一段時間內此種比例不會產生較大的波動和變化。隨著露天煤礦能源開采技術水平和開采面積不斷增加，對于坑下環境同樣造成了明顯作用和不良影響，根據現階段我國煤礦數據統計最終得出相關結論：我國露天煤礦在開采過程中，每開采出萬噸煤炭則破壞了自然土地和坑下環境約0.22 公頃,其中由于挖掘破壞了至少0.12 公頃,外部土壤排放占據了0.1 公頃[2]。

（一）對生態環境影響

露天煤礦在實際開采過程中，針對坑下環造成的污染問題主要表現在：挖掘損壞、坑下塌陷、土壤酸化、鹽堿化以及鹽漬化等，最終導致坑下土壤以及土地不斷沙化和貧瘠化。通常來說，開采過程中裸沙1 畝,所產生的風力以及水資源侵蝕在直接影響至少3 畝土地，其中沙化土壤有機物質基礎含量同樣減少79%左右，坑下自然環境的氮物質含量同樣降低至77%,磷物質含量降低至15.5%,物理性質的顆粒物質減少至50%，最終導致坑下環境和土壤嚴重貧瘠。除此之外，在露天煤礦進行煤炭能源開采過程中，以上影響因素都會對坑下生態環境造成嚴重的模塊，如果不能及時進行維護和管理，那么在水資源侵蝕作用下會導致大面積水土流失。

（二）作業面煙塵影響

由于露天煤礦在煤炭能源開采過程中，其工作面需要長期運轉導致暴露時間過長，此時如果不能進行安全防護，則會導致煤炭層不斷氧化而燃燒。同時由于煤炭層進行開采時，會作為剝離物質進入排土場，所以一旦操作不當則會造成煤礦自燃，最終導致坑下環境被破壞。一旦露天煤礦坑下環境產生了自然問題和不足，環境內部所產生的煙塵物質中包含：SO2、NOX、CO、H2S 等有害氣體,會對其內部結構產生巨大的影響和作用。加上坑下環境和作業面遇到潮濕天氣則會生產酸性的硫化物，由于該物質具有超強的腐蝕性，一旦與鋼鐵、水泥或者操作人員相互接觸則會產生不可逆轉的危害[3]。

露天煤礦施工礦區產生粉塵源頭主要來自于大型的煤礦剝離設備挖掘、煤礦運輸和排土等相關方面，同時由于煤炭在挖掘、開采、儲存、粉碎等作業過程中同樣會產生大量的粉塵物質，以上粉塵物質在坑下作業過程中，會大量附著在植物葉片上，進而影響露天煤礦坑下作業周邊植物的光合作用，一旦陽光照射產生高溫則會灼傷植物。由于煤炭結構層主要成分為甲烷,為此需要利用專業系統進行排放，比如：直接排放、燃燒排放、通風系統排放等相關方面，為此在坑下作業操作過程中，需要憑借甲烷物質特點和優勢，致使平流層中的臭氧物質不斷減少。

（三）對水循環系統影響

1.地下水污染

由于煤炭能源在開采過程中，需要長時間進行坑下操作，所以該模式不僅對地下水資源的正常循環和補給造成影響和作用，并且還會對坑下自然環境造成嚴重污染。比如：由于煤炭能源結構層的硫物質基礎含量相對較高，并且大多數煤炭具有硫鐵礦物質,所以煤炭在氧化成酸環節上大大增加，最終形成酸性水資源最終導致pH 數值不斷超過標準要求，經過成酸操作之后煤炭物質同樣會造成硫酸根離子物質基礎含量增加、鐵離子基礎含量偏高等問題。其中坑下開采過程中，其坑下水資源同樣在不斷氧化成酸過程中對于周邊圍巖結構不斷腐蝕，最終導致露天煤礦煤炭開采區域的地下水資源基礎硬度總體偏大，同時在基礎開采條件下同樣造成酚類有機物質進行快速反應，最終造成坑下水資源環境中酚含量不斷增加。同時，坑下煤炭開采環節上如果產生汞物質，則會導致朱砂被快速氧化分解，最終導致汞離子物質進入水環境結構體系中，最終造成坑下水資源環境同樣受到不同程度的污染和影響。

2.地表水污染

第一，露天煤礦坑下能源開采過程中，隨著煤礦開采數量不斷增加，煤礦坑下水資源排出數量得到了全面提升，但是由于地表河流的自我潔凈能力相對較弱，一旦河流進入斷流時期,坑下能源開采所造成的污染會導致河流中雜質和污水比例上升，所以，露天煤礦坑下能源開采時，如果將沒有經過專業處理和凈化的污染水資源未經處理的礦井污染水直接排放,那么則會導致河流以及土壤等自然資源造成嚴重的環境污染。第二，在坑下煤炭能源開采時，由于露天煤礦煤層淺埋區域和開采面積不斷擴大，則會造成煤礦采空區裂縫問題，其地面塌陷范圍同樣隨之擴大，長此以往則會造成河流基礎流量不斷降低，致使地表水資源、地下水資源以及坑下水資源產生直接作用力，河川徑流明顯減少。

三、煤礦對坑下環境污染防治

（一）提升環保意識

露天煤礦坑下能源是我國社會進步與經濟發展的重要條件，而對于人類生存和生產來說，土地資源、生態環境等方面都成為了其核心和重要條件。而對于露天煤礦產區可持續發展內容來說，其一則是保證其經濟和環境的協調發展，進一步建立環境保護基礎意識，從而有效轉變傳統經濟發展與環境保護相對立的落后思維模式，進而實施與礦區生產環境與經濟發展相符合的聯合決定制度，最終制定出切實可行的露天煤礦坑下生態治理方案[4]。

（二）恢復坑下生態平衡

在坑下生態平衡治理過程中，需要根據以防為主、防治結合等相關原則，進而利用坑下工程實施和生態管理策略相結合等技術方式，針對煤礦坑下環境內部與外部排土渠道進行結構碾壓，并且在此基礎條件上在坑下開采區域建設擋土前結構、排水通道結構等，并且在工作面需要進一步修建水平溝，從而構建出多層次基礎防護結構體系。同時對于露天煤礦開采來說，一旦坑下自然環境平衡性遭到破壞，施工人員則需要根據土地修復規定文件，積極實施邊挖掘、邊分層回填等相關操作流程。為此露天煤礦實施工程中需要積極借鑒國內和國外先進挖掘和操作經驗，并且充分結合露天煤礦開采地區環境特點，制定出坑下開采以及土壤復墾計劃,進一步明確煤礦坑下復墾措施,致使復墾區逐漸轉變為露天煤礦的生態環境。

（三）水環境治理

在水環境治理過程中，煤礦坑下環境污染對于社會大眾生活影響極大，為此露天煤礦需要針對坑下污水建設化糞池、生化處理設施等相關處理措施，致使坑下開采所產生的污水經過專業技術處理之后，能夠作為道路清潔水資源有效實現道路結構的降塵以及城市綠化。除此之外，還需要針對坑下煤礦開采水資源進行調節處理，為此需要在露天煤礦施工區域修建專業的凈化車間、調節池、沉泥池和回用水池,并且將經過專業處理后的水資源作為其自身坑下場地綠化和生產用水等方面。

（四）煤矸石應用

針對現階段露天煤礦坑下能源開采現狀進行詳細分析，利用洗矸、煤泥和挖掘等相關操作獲得的煤矸石物質自身普遍具備一定發熱數量，為此需要使用循環硫化床鍋爐進行燃燒發電操作，其中所得到毫無熱值白矸物質僅僅達到了15%左右。而在坑下煤炭物質開采過程中，由于煤矸石、洗矸、煤泥中不可燃燒部分經過循環硫化床進行低溫燃燒之后，同樣具備一定煤炭脫離和活化作用，并且經過燃燒所產生的煤灰與殘渣一定程度上是較好的建筑原材料，在工程實施過程中能夠直接用于水泥物質中，而部門則用于石磚的制作，無論是經濟收益還是工程效率都十分可觀。現階段露天煤礦開采工程中對環境保護，坑下自然環境平衡的總體發展目標十分明確，需要在煤礦區域和地質勘探基礎條件上，以露天煤礦開采區域作為重點內容針對其生態平衡進行管理，進而保證露天煤礦能夠更加安全、穩定生產，盡可能延長露天煤礦開采與坑下操作的具體服務年限，有效恢復露天礦區基礎生態平衡與坑下實施環境，從而完成礦區廢水、廢氣的零排放，最終致使固體廢氣物質能夠資源化管理。

結束語

由此可見，露天煤礦生產以及坑下自然環境污染治理過程中，需要將煤礦生產與生態環境一體化操作，才能保證煤礦企業穩定運轉。