煤矸石（含煤泥）治理實踐與總結

【摘 " "要】：針對煤矸石（含煤泥）污染土壤和水體等問題，以魚洞河流域煤矸石堆場為例，根據堆積現狀及污染特點，結合一般工業固廢廢物處置的工藝和方案，按照“源頭控制、一點一策、先行先試”的原則，因地制宜地選擇堆渣場建設、滲濾液收集、生態修復等措施進行治理，有效控制煤矸石（含煤泥）中的污染物氧化、淋溶和釋放，減少矸石（含煤泥）堆場中污染物的遷移擴散和毒害作用。

【關鍵詞】：煤矸石；滲濾液；堆渣場；生態修復

【中圖分類號】：X171.4 【文獻標志碼】：C 【文章編號】：1008-3197（2024）05-78-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2024.05.021

Practice and Summary of Coal Gangue （Including Coal Slime） Treatment

ZHANG Huifen

（North China Municipal Engineering Design amp; Research Institute Co.Ltd.，Tianjin 300074，China）

【Abstract】： In view of coal gangue （including coal slime） pollution of soil and water bodies and other issues，base on coal gangue piles of the Yudong River Basin，according to accumulation status and pollution characteristics，combined with theprocess and scheme for the disposal of general industrial solid waste，and in accordance with the principle of \"source control， one site one policy， first trial first\"， the construction of the slag yard， leachate collection， ecological restoration and other measures have been selected according to local conditions for treatment. Effectively control the oxidation， leaching， and release of pollutants in coal gangue （including coal slime）， and reduce the migration， diffusion， and toxic effects of pollutants in gangue （including coal slime） yards.

【Key words】： coal gangue；leachate；slag yard；ecological restoration

無序采煤和洗煤活動致使凱里市魚洞河流域遭受嚴重的煤礦污染[1]。煤矸石（煤泥）分布總體為面源，又兼有點源特征，煤矸石（在洗煤廠區還夾雜少量煤泥）大量無序堆放至流域山體，易局部發生崩塌形成堰塞湖影響行洪，危及生態安全；煤矸石煤泥的酸性滲濾液、礦井酸性廢水長期肆意流淌，腐蝕和毒害植被，污染土壤、地表水和地下泉水，破壞水生態系統，嚴重影響水體景觀及當地群眾的飲用水安全[2]。煤矸石的綜合利用[3]在該地區尚未形成規模效益。本項目將煤矸石處理歸納到末端生態處理環節，從一般工業固廢堆渣場建設、污染釋放原位控制及無土生態修復等方向開展研究，達到一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制[4]的要求。

1 工程概況

魚洞河流域位于貴州省黔東南苗族侗族自治州凱里市西北部，煤矸石（煤泥）露天無序堆存，數量龐大、分布面廣，與空氣中氧接觸，在水和硫細菌的作用下，產生大量的有毒、有害金屬離子和氫離子；在雨水作用下，形成紅褐色酸性礦山廢水。

治理魚洞河流域17處煤矸石（含煤泥）堆放區（包含33個堆渣點），總計治理煤矸石（含煤泥）156.1萬m3：1處堆渣點場址污染釋放原位控制及無土生態修復，9個堆渣點場址一般工業固廢堆渣場建設，23個堆渣點場址開挖運輸及跡地景觀修復。

2 治理目標

1）煤矸石堆渣場滲濾液達標排。經過治理后，煤矸石（含煤泥）場滲濾液處理后達到排放標準[1，4～5]，后期基本無污染物產生。見表1。

2）煤矸石堆積占地面積較治理前相對減少；廢渣堆的穩定性提高；減少水土流失風險，預防滑坡、泥石流等地質災害。

3）降低滲濾液的產生量，控制廢渣中污染物的遷移量，降低廢渣中重金屬污染物的環境污染風險。

4）改善廢渣堆積區域生態環境質量，植被覆蓋率及環境、民生安全性。

3 技術路線

1）煤矸石（含煤泥）堆渣點治理原則“集中治理、集中防護”。利用現有堆渣點作為堆場；涉及侵占河道、影響行洪，或者存在滑坡、泥石流重大安全隱患，經過評估后確需轉移的煤矸石（含煤泥）堆渣點，就近堆放至已有煤矸石（含煤泥）堆渣點，原則上不新增煤矸石（含煤泥）堆渣點，避免造成新的擾動和污染。

2）小集中、大分散，變分散面源治理為集中點源處理。煤矸石（煤泥）分布總體為面源，又兼有點源特征，對于零星分布的矸石，盡可能小距離搬遷從而收縮成點源，變分散治理為集中治理，以節約投資。

3）源頭控制為主，輔以末端治理措施。

（1）覆膜型堆場：表面覆蓋防滲膜及堆場外圍設置截洪溝，排出進入煤矸石（含煤泥）堆渣點的雨水。

（2）新技術型堆場：通過在渣體表面使用鈍化劑、抑制劑等，切斷污染物的生物化學反應途徑。

4）安全防護與污染治理并重。煤矸石（含煤泥）既是一般工業固體廢棄物，又是松散渣體，容易發生水土流失，甚至誘發滑坡、泥石流。根據各煤矸石（含煤泥）堆渣點的微地形地貌條件，采取搬遷、攔擋、地表防洪截排水、邊坡防護等措施，必要時采取削坡減荷等工程措施，確保生態安全。

5）魚洞河流域各煤矸石（煤泥）堆放點的情況極其復雜，生態修復措施不能單一，必須一點一策，綜合考慮地形地貌、周邊水系條件、原始下墊面與地下水的水力聯系、環境敏感性、環境危害程度等各種因素，因地制宜的選擇合理措施，確保單個治理點技術可行、經濟合理，又要整體達到最佳組合狀態，有效削減滲濾液污染物入河量。

6）積極引入新技術、新工藝。污染釋放原位控制及無土快速生態修復技術，雖然在貴州其他地方有成功案例，但在魚洞河流域還需要進一步驗證、評估和調試參數，以取得更多的可推廣的經驗和參數，試點成功后，可作全面推廣。

4 設計方案

4.1 堆渣場

4.1.1 工藝方案的確定

根據煤矸石（含煤泥）填埋量及場區的整體穩定性確定合理的填埋高度，選擇專用的填埋壓實機械。

4.1.2 堆渣場庫容計算

堆渣場的容積采用方格網法進行的計算。場地按10 m×10 m劃分方格網，每個方格網角點設計地面標高與自然地面標高之差，是以角點設計標高為基準的挖方或填方的施工高度。

[hn=Hn-H] （1）

式中：hn為角點施工高度即填挖高度（以“+”為填，“-”為挖），m；n為方格的角點編號（自然數列1，2，3，……，n）；Hn為角點設計高程，m；H為角點原地面高程，m。

4.1.3 擋土墻

擋土墻或擋渣壩是堆體填埋的重要構筑物，現場地形地貌，在堆場下游設置擋土墻，有重力式擋墻或衡重式擋墻兩種形式。

1）重力式擋墻。擋墻高度≤5 m時，采用重力式擋墻結構；墻身面坡坡率1∶0.05，背坡坡率1∶0.35，基底坡率1∶0.1。

2）衡重式擋墻。高度＞5 m時，采用衡重式擋墻結構，墻身面坡坡率1∶0.10，上墻背坡坡率根據計算確定，下墻背坡坡率1∶0.25。

4.1.4 防滲系統

堆渣場施工期間對客水采用導排的方式，避免進入堆內部。已完成的堆渣及時覆蓋，堆場內產生的滲濾液集中收集后運污水處理廠處理。

在堆渣場封場以后，滲濾液產量較少，配合防滲措施和滲濾液收集系統，在保證施工質量的前提下，可基本消除堆渣場對周邊環境的污染。

4.2 滲濾液收集及存儲

4.2.1 滲濾液產生量計算

由于GB 18599—2020《一般工業固體廢物貯存和填埋污染控制標準》沒有規定渣場滲濾液產生量計算方法，參考與工業渣場類似生活垃圾填埋場的規范HJ 564—2010《生活垃圾填埋場滲濾液處理工程技術規范（試行）》第5.1.3條計算公式進行計算

[Q=I×C1A1+C2A2+C3A3/1 000] （2）

式中：Q為滲濾液產生量，m3/d；I為多年平均日降雨量，mm/d；C為填埋區的降雨下滲系數；A為堆渣場區域匯水面積，m2。

4.2.2 滲濾液收集系統設計

為了及時排出場內產生的滲濾液，減小堆渣場內滲濾液對土壤和地下水的污染風險，在堆渣場設置滲濾液導排系統，設置在堆場下游低點。滲濾液導排盲溝尺寸為500 mm×800 mm，變坡系數1∶0.5，盲溝內敷設粒徑30～50 mm的卵石，外部由600 g/m2聚丙烯有紡土工濾網包裹，主盲溝內鋪設DN315 mmHDPE導排穿孔管。產生的滲濾液經碎石導流層收集流入盲溝，然后自流至滲濾液調蓄池中，最終運送至污水處理廠。

4.3 堆渣場終場覆蓋與生態修復

堆渣場到庫容填滿后，需要按有關規定進行封場和后期管理。煤矸石雖為一般工業固廢，但是其容易與滲入的雨水及氣體反應形成酸性滲濾液，因此需提高封場覆蓋層的防滲結構等級。堆渣場頂部和各級平臺應建立完整的封場覆蓋系統，從下至上為隔離層、防滲層、排水層、植被層[4]。

1）隔離層：在煤矸石堆體表面撒生石灰對煤矸石與上部覆蓋層分隔。

2）防滲層：為了防止固體廢物直接暴露和雨水深入堆體內，在堆體覆蓋400 mm黏土層。

3）排水層：采用6.3 mm土工復合排水網作為保護層及覆蓋土下排水層。

4）覆蓋層：排水層上方鋪設200 mm覆蓋土和200 mm種植土種植適合當地氣候條件的草籽進行生態修復。

5 結語

對魚洞河流域煤矸石（含煤泥）污染進行治理，全面有效地控制煤矸石（含煤泥）中的污染物質氧化淋溶和釋放，顯著減少矸石（含煤泥）堆場中污染物的遷移擴散和毒害作用，對已有的環境資源起到了保護和擴容的作用；鈍化劑、脫毒劑、植生改良劑的使用及在此基礎上構建的豐富多樣的生態植被，可以大大增加區域環境承載力和環境容量，大幅度地增加了環境資源；在保護了周邊的水環境質良和土壤環境質良的同時，為當地飲用水源地飲水安全及農產品質量安全提供了強有力的、可持續的綜合保障。

項目建設完成以后，可減少對周邊環境的污染；對廢渣場進行復墾后，可以改善當地的地質條件，補充、增加耕地面積。通過項目的實施，可改善當地環境質量，促進經濟發展，保障人民群眾身體健康，有利于建設和諧社會，實現當地經濟社會的可持續發展。

參考文獻：

[1]國家環境保護總局，國家質量監督檢驗檢疫總局. 煤炭工業污染物排放標準：GB 20426－2006[S].北京：中國環境科學出版社，2006.

[2]余 浪.貴州省煤矸石生態環境問題及綜合治理技術探討[J].內蒙古煤炭經濟，2022，（10）：21-23.

[3]國家發展和改革委員會.煤矸石綜合利用管理辦法（2014年修訂版）[Z].2014.

[4]貴州省環境保護廳，貴州省質量技術監督局.貴州省一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準：DB 52/865—2013[S].2013.

[5]貴州省生態環境廳，貴州省市場監督管理局.貴州省環境污染物排放標準：DB 52/864—2022[S].2022.