基于煤礦固體廢棄物的危害及環(huán)保治理技術(shù)研究

劉 爽

（大同煤礦集團(tuán)馬道頭煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 大同 037100）

引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展所引發(fā)的環(huán)境問題越發(fā)嚴(yán)重，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的保護(hù)逐漸受到社會(huì)大眾的高度重視。煤礦礦山開發(fā)過(guò)程中所產(chǎn)生的固體廢棄物是導(dǎo)致環(huán)境問題的重要污染物之一，妥善處理煤礦固體廢棄物，加強(qiáng)對(duì)煤炭固體廢棄物綜合利用，不僅能夠最大限度降低對(duì)當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)環(huán)境的破壞，同時(shí)能夠有效提高資源的利用率。因此，在煤礦礦山開發(fā)過(guò)程中，相關(guān)煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)提高對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)，采用科學(xué)合理的固體廢棄物處理技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)其綜合利用，盡最大限度降低其所帶來(lái)的危害，全面落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)人與自然的友好發(fā)展。

1 煤礦固體廢棄物的危害及其危害途徑

1.1 煤礦固體廢棄物的危害

在煤礦開采過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的廢渣、廢石，這些固體廢棄物如果得不到妥善處理，隨著固體廢棄物的增多，會(huì)嚴(yán)重占用土地資源，加之煤礦固體廢棄物中含有大量的礦物質(zhì)，這些礦物質(zhì)隨著降水量的增加，會(huì)隨著雨水流入附近的水源地或者滲入地下水中，進(jìn)而對(duì)當(dāng)?shù)厮沫h(huán)境以及土壤環(huán)境造成一定的破壞。與此同時(shí)，隨著水文環(huán)境以及土壤環(huán)境中的礦物質(zhì)含量的不斷增多，會(huì)導(dǎo)致其含有一定的毒性，不僅會(huì)影響植物的健康生長(zhǎng)，同時(shí)會(huì)給被污染水源附近的社會(huì)大眾飲用水帶來(lái)的安全隱患，對(duì)附近居民、牲畜的飲水健康造成一定的影響。另一方面，煤礦固體廢棄物的露天堆積，其附著于表面的粉塵會(huì)受風(fēng)力的影響懸浮在空氣中，對(duì)當(dāng)?shù)乜諝猸h(huán)境造成的破壞。由此可見，在煤礦開采過(guò)程中，妥善處理好固體廢棄物，已然成為煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的重要舉措。

1.2 煤礦固體廢棄物的危害途徑

如圖1 所示，煤礦在開采過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的煤矸石，這些煤矸石作為固體廢棄物被露天堆積在指定位置，久而久之形成礦石山。這些煤矸石中會(huì)含有大量的礦物質(zhì)以及化學(xué)物質(zhì)，在自然環(huán)境下，這些礦物質(zhì)以及化學(xué)物質(zhì)會(huì)對(duì)附近的土壤環(huán)境、水文環(huán)境、大氣環(huán)境等造成一定的污染，不僅會(huì)影響當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)平衡，同時(shí)雖然附近居民的生活環(huán)境受到的一定的污染，導(dǎo)致對(duì)其身體健康造成一定的危害。

圖1 礦山固體廢棄物的危害途徑

2 煤礦廢棄物環(huán)保治理技術(shù)

2.1 堆置處理技術(shù)

堆置處理技術(shù)其主要是指在對(duì)煤礦固體廢棄物處理工作中，選擇固定的場(chǎng)地集中放置，在選擇固體廢棄物存放地點(diǎn)時(shí)，首先相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)擬定存放地的地質(zhì)條件、水文環(huán)境、大氣環(huán)境等進(jìn)行全面充分調(diào)研分析，并結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)環(huán)境的實(shí)際情況，制定煤礦固體廢棄物堆置方案；在對(duì)煤礦固體廢棄物進(jìn)行堆置之前，應(yīng)當(dāng)做好對(duì)當(dāng)?shù)厮沫h(huán)境的保護(hù)措施，對(duì)完成堆置的固體廢棄物采取相應(yīng)的覆蓋措施，避免其附著與表面的浮塵在風(fēng)力的作用下，對(duì)空氣環(huán)境造成污染[1]。在當(dāng)前我國(guó)所采用的堆置處理方法主要有濕法排放、尾礦庫(kù)堆存、尾礦干排等。

2.2 資源化利用技術(shù)

對(duì)于一些規(guī)模較大或者礦山資源分布較為集中的地區(qū)，隨著煤炭產(chǎn)量的增加，會(huì)產(chǎn)生大量的煤礦固體廢棄物，而這些固體廢棄物仍然存在一定的利用價(jià)值。例如：在當(dāng)前日本以及美國(guó)等國(guó)家，在其煤炭生產(chǎn)過(guò)程中，其所產(chǎn)生的固體廢棄物的80%都得到了再次利用，而對(duì)于工業(yè)發(fā)展較為發(fā)達(dá)的德國(guó)地區(qū)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦固體廢棄物的100%回收利用，不僅能夠最大限度提高對(duì)資源的利用率，同時(shí)能夠有效避免在處理煤礦廢棄物過(guò)程對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成的污染?，F(xiàn)階段我國(guó)的煤礦固體廢棄物再利用技術(shù)主要包含以下幾個(gè)方面：其一是借助當(dāng)前先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，對(duì)固體廢棄物中的金屬等有價(jià)值的物質(zhì)進(jìn)行提煉；其二是針對(duì)一些粗粒的尾礦，將其中的細(xì)顆粒尾礦經(jīng)過(guò)加工處理之后，能夠?qū)⑵渥鳛榛炷恋拇止橇?。同時(shí)這些固體廢棄物還可以作為建筑材料以及礦山的井下填充物，這樣不僅能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦固體廢棄物進(jìn)行無(wú)害化處理，同時(shí)能夠有效避免礦產(chǎn)由于地下過(guò)度開采而出現(xiàn)下沉。

2.3 生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)

在當(dāng)前隨著我國(guó)煤炭生產(chǎn)量的不斷增加，所產(chǎn)生固體廢棄物亦在不但增加，雖然對(duì)煤礦固體廢棄物的綜合利用技術(shù)亦在不斷開發(fā)當(dāng)中，但是目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)所有廢棄物的綜合利用。堆置處理是當(dāng)前煤礦固體廢棄物處理的主要方式之一，為了最大限度降低廢棄物堆置對(duì)周圍自然生態(tài)環(huán)境的影響，應(yīng)當(dāng)注重煤礦固體廢棄物堆置場(chǎng)地的生態(tài)環(huán)境修復(fù)，加強(qiáng)堆置場(chǎng)地附近的植被建設(shè)，以此來(lái)維持當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)平衡，修復(fù)煤礦固體廢棄物堆置對(duì)當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)環(huán)境所造成的影響。

3 實(shí)現(xiàn)煤礦固體廢棄物的綜合再利用的有效措施

3.1 煤矸石用于發(fā)電燃料

煤矸石是煤炭生產(chǎn)加工過(guò)程中所產(chǎn)生的主要固體廢棄物中之一，隨著煤炭生產(chǎn)量的不斷增加，我國(guó)煤矸石儲(chǔ)存量增速亦在不斷增加，煤矸石作為燃料其所產(chǎn)生的熱值相對(duì)較低，這亦是導(dǎo)致其作為固體廢棄物的重要因素之一[2]。由于我國(guó)煤矸石儲(chǔ)存量的不斷增加，強(qiáng)大的儲(chǔ)存壓力以及對(duì)自然生態(tài)平衡所造成的負(fù)面影響，加強(qiáng)對(duì)煤矸石的綜合利用已然成為當(dāng)前緩解煤矸石存儲(chǔ)壓力的重要途徑。因此我國(guó)亦在逐步推進(jìn)煤矸石低熱值電廠建設(shè)，將煤矸石、煤泥作為主要燃料用于電能生產(chǎn)，一方面能夠增加煤礦固體廢棄物的利用率，同時(shí)能夠有效緩解我國(guó)電力能源緊張的問題。

3.2 煤矸石用于制造建筑材料

當(dāng)前煤矸石在我國(guó)的建筑領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，首先煤矸石可以作為制作的磚塊的主要原材料，在當(dāng)前我國(guó)建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的空心磚的原材料主要以煤矸石為主（如圖2）。同時(shí)煤矸石還可以用于建筑水泥、瓷磚等。隨著煤矸石作為建筑原材料的應(yīng)用范圍不斷被拓展，隨著我國(guó)城市建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)對(duì)建筑材料的需求亦在不斷增加，煤矸石在建筑材料生產(chǎn)制作領(lǐng)域迎來(lái)了全新發(fā)展空間，我國(guó)對(duì)煤矸石在建筑材料領(lǐng)域應(yīng)用的重視亦在不斷提高，我國(guó)煤矸石新型墻體材料生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)亦在逐步朝向規(guī)?；较虬l(fā)展。

圖2 煤矸石空心磚

3.3 煤矸石用于采空區(qū)回填

煤礦開采作業(yè)大部分以地下開采為主，隨著地下開采量的不斷增加，會(huì)導(dǎo)致地表出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，甚至引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)地表植被造成破壞，影響礦區(qū)的自然生態(tài)平衡。在對(duì)煤矸石進(jìn)行綜合利用過(guò)程中，對(duì)于已經(jīng)不具備開采價(jià)值的尾礦采用煤矸石對(duì)其進(jìn)行回填，不僅能夠有效避免地表沉陷等問題的出現(xiàn)，避免由于煤礦開采作業(yè)對(duì)礦區(qū)自然生態(tài)環(huán)境所造成的破壞，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦固體廢棄物的有效利用。

3.4 煤矸石用于道路工程

公路工程作為各個(gè)地區(qū)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)流通的重要途徑之一，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的整體提升，我國(guó)公路運(yùn)輸壓力逐漸加大，公路工程建設(shè)項(xiàng)目成為緩解公路運(yùn)輸壓力的重要途徑[3]。在公路工程建設(shè)過(guò)程中，煤礦固體廢棄物經(jīng)過(guò)加工之后可以作為其路基填充材料進(jìn)行廣泛應(yīng)用（如圖3），加之工作工程建設(shè)的耗渣量相對(duì)較大，在應(yīng)用煤礦固體廢棄物時(shí)，并不需要對(duì)其進(jìn)行過(guò)多的加工處理，且應(yīng)用成本相對(duì)較低，因此逐漸成為我國(guó)公路工程建設(shè)中理想的路基材料。該應(yīng)用路徑不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)煤礦固體廢棄物的有效利用，同時(shí)能夠有效避免由于煤礦固廢對(duì)自身生態(tài)環(huán)境造成的影響。

圖3 煤矸石應(yīng)用路徑

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)煤炭礦藏資源相對(duì)較為豐富，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)煤炭資源的消耗需求不斷增加，煤炭的生產(chǎn)量亦在隨之增加，在煤礦開采過(guò)程中，所產(chǎn)生大量的煤礦固體廢棄物成為當(dāng)前煤礦開采企業(yè)的面臨的重要問題之一。煤礦固體廢棄物如若得不到妥善地處理與利用，不僅會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，同時(shí)會(huì)造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。因此，我國(guó)相關(guān)煤礦開采企業(yè)，應(yīng)當(dāng)提高對(duì)煤礦固體廢棄物的重視，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)煤礦固體廢棄物綜合利用技術(shù)的開發(fā)，全面推進(jìn)煤礦固體廢棄物在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，一方面能夠有效減輕煤礦企業(yè)對(duì)煤矸石等煤礦固體廢棄物的存儲(chǔ)壓力，同時(shí)能夠有效實(shí)現(xiàn)廢棄資源的再利用，最大限度降低其對(duì)自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。