2023年《安全环境环保技术》之煤矿矸石山灾害防范与综合利用.docx

煤矿矸石山灾害防范与综合利用         煤矸石是煤炭开采、洗选加工过程中产生的固体废弃物，如果放任煤矸石的堆放，不仅压占大量土地，影响生态环境，而且煤矸石在遭受淋溶水的作用下，将污染周围的土壤和地下水。同时，因煤矸石中含有一定的可燃物，在一定条件下会发生自燃，排放出二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体，污染大气环境，严重影响矿区居民的身体健康。如果煤矸山堆存方式不当，还可发生塌方、垮塌、崩塌等灾害事故。当然，煤矸石也是可利用的珍贵资源，可用作发电、制砖、提取化工产品、烧制水泥、充填塌陷区、修路等。综合开发利用煤矿矸石山，不仅可有效改善矿区环境，防止矸石山意外灾害事故，而且可变废为宝，节约能源，治理环境污染，具有重要的经济效益与社会效益。         全国煤矿矸石山根本情况         在目前我国煤矿生产条件下,煤炭开采过程中的矸石排放量大约为原煤的10%~20%；煤炭洗选加工过程中矸石排放量大约为原煤入选量的15%~20%。2022年，全国各类煤矿生产煤炭19.56亿吨，洗煤6亿吨左右，按此计算，全年矸石排放量在3.8亿吨左右。近年来,尽管全国煤炭工业部门加大了煤矸石的处理与利用，但据不完全统计，目前全国煤矿区历年累计堆放的煤矸石约45亿吨，规模较大的煤矸石山有1600多座，占用土地约1.5万公顷，而且每年还以1.5～2.0亿吨的速度增加。         矸石山灾害的主要类型         煤矿矸石山主要灾害类型有：一是矸石山发生塌方。如2022年2月28日，安徽省淮南市新集煤矿矸石山因采用矸石发生塌方，造成9名人员死亡。二是矸石山垮塌引起滑坡。如2022年6月5日，南桐矿业公司东林煤矿矸石山垮塌引起滑坡，造成重庆市万盛区万东镇新华村14户居民民房被毁，21人死亡，3人受伤。三是自燃崩塌。如2023年5月15日，平煤集团四矿矸石山先后发生两次自燃崩塌灾害，共造成8人遇难，100多人受伤，其中6人重伤；又如1975年，甘肃上窑塌陷区发生了一起矸石山爆炸事故，蘑菇云高达百米，200米范围内温度达500度。这次事故人员死亡20人，重伤40余人；两公里内的树木都被烧焦，12平方公里的空气环境被严重污染，产生的烟尘数日不散。四是矸石山自燃产生的有毒气体造成窒息死亡。煤矸石中含有局部可燃物，在一定条件下发生自燃时排放出的有害气体，不仅严重污染大气环境，而且有毒气体还可造成人员窒息死亡。如辽宁本溪矿区就曾发生因矸石自燃造成人员中毒死亡的事故。同时，煤矸石风化后扬尘严重影响周边环境；煤矸石在遭受淋溶水的作用下，将污染其周围的土壤和地下水。         防范矸石山灾害的主要技术         熄灭矸石山自燃发火的技术措施。矸石山发生自燃后，最常用熄灭方法有：挖掘熄灭法、外表覆盖法、浇灌法和注浆法。外表覆盖法是将黄土等惰性物质覆盖在燃烧区上，隔绝空气，以到达灭火目的。外表浇灌法是向燃烧区喷洒石灰乳或其它灭火浆液，一方面降低火区温度，同时利用浆液中的某些成份被覆盖在矸石外表，阻止矸石进一步氧化。注浆法是将灭火材料制成浆液后，再借助机械力将其压入矸石山内部，使浆液渗透充填到矸石山的空隙中。以上几种常用的灭火方法各有优缺点，外表覆盖法缺点是需要大量的黄土，工程量大；外表浇灌法简单易行，但灭火浆液难以渗入矸石山内部，效果欠佳；注浆法效果最好，国内外多采用此法。         覆土植被绿化治理矸石山滑坡。采用种植树林、植物等方式来绿化矸石山是目前不少矿区最常用的做法，而且治理矸石山的效果也比较理想，可有效根治扬尘和矸石山坍塌。如水城矿业（集团）大河边煤矿原矸石山在雨季期间，经常出现泥石流、大面积滑坡等现象。为彻底治理矸石山，该矿实施香根草生物治理工程。经过近4年的治理，而今矸石山上，根本都长满了集中连片的香根草，矸石山再未发生过泥石流和滑坡现象。         应用微生物脱硫法治理矸石山灾害。矸石山治理的关键是解决矸石中硫的问题。采用简单植被法来治理通常不能真正消除矿区大气污染以及土壤和水的酸化问题，且远距离运送土壤本钱较高，植被生长差，如管理不善，还可能会出现自燃现象。采用微生物脱硫技术，通过对矸石进行脱硫和酸性改良，是从根本上减少对环境造成污染。目前，这一技术在中国矿业大学根本试验成功。