我國(guó)煤礦環(huán)境和保護(hù)有好多問(wèn)題,但其中最主要的問(wèn)題是1、煤礦開(kāi)采中的環(huán)境問(wèn)題2、煤炭洗選、儲(chǔ)運(yùn)及轉(zhuǎn)化中的環(huán)境問(wèn)題3、煤炭使用中的環(huán)境問(wèn)題等。這些問(wèn)題都是煤礦環(huán)境保護(hù)的重要工作,也是為了讓我國(guó)煤礦地區(qū)更加優(yōu)美。下面分別介紹一下這三個(gè)問(wèn)題,可以為煤礦保護(hù)帶來(lái)幫助。
一、煤礦開(kāi)采中的環(huán)境問(wèn)題
地下采煤和露天采煤所引起的環(huán)境問(wèn)題不盡相同。
1. 地下采煤
包括由于地下采掘引起的地面塌陷、采煤廢水、煤矸石及采煤噪聲等幾個(gè)方面。
大面積地下采煤礦坑引起地面沉降和陷落,可使村莊、鐵路、橋梁、管線等遭受破壞,農(nóng)田下陷所引起大面積積水和土地鹽漬化而無(wú)法耕種。對(duì)這部分環(huán)境問(wèn)題主要通過(guò)復(fù)墾技術(shù)來(lái)解決,包括工程復(fù)墾和生物復(fù)墾兩個(gè)主要階段。工程復(fù)墾是以礦區(qū)的固體廢料作為充填物料,將塌陷區(qū)填滿推平覆土,因此兼有掩埋礦區(qū)固體廢棄物和復(fù)墾塌陷土地的雙重效益。主要包括煤矸石充填、電廠粉煤灰充填、靠近河湖的煤礦可利用河湖淤泥充填復(fù)墾,另外還有挖深墊淺復(fù)墾、疏干法復(fù)墾、梯田法復(fù)墾,以及綜合治理技術(shù)等。工程復(fù)墾階段完成后還應(yīng)進(jìn)行生物復(fù)墾,包括土壤改良和植被品種篩選兩個(gè)方面,前者是應(yīng)用植物法、微生物法、客土法、施肥法、化學(xué)法等進(jìn)行土壤改良,以迅速提高土壤肥力和恢復(fù)植被;后者是對(duì)計(jì)劃作為植被的作物、牧草、林木品種進(jìn)行選擇,其原則是首先能穩(wěn)定土壤,控制侵蝕和減輕污染,其次兼顧培肥土壤能力及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
礦井開(kāi)采過(guò)程中的大氣降水、地表水、地下水及生產(chǎn)用水涌入井下而成為礦井水,目前礦井水的年排水量約為22億m3.按水質(zhì)可分為5類,即潔凈水,含懸浮物水,高礦化度水,酸性水及特種污染水。除潔凈水外均需加以處理,特別是中國(guó)煤礦有70%為缺水礦區(qū),因此廢水處理更為重要,目前不少礦區(qū)已建成廢水凈化站。
煤矸石包括巖巷掘進(jìn)排出的巖石,煤中的手選矸石,洗煤廠排出的洗矸等,排放量很大,超過(guò)煤炭總產(chǎn)量的10%,現(xiàn)矸石山1 500多座,堆放量在16億t以上。這些矸石不僅壓占大量土地,而且大氣降水淋溶時(shí)還能污染周圍水體、農(nóng)田和地下水。矸石山自燃后產(chǎn)生硫化物等有害氣體,目前有自燃現(xiàn)象的矸石山約140多座,成為活的大氣污染源。目前,有一小部分煤矸石用于回填復(fù)墾,但大部分尚待處理。平頂山礦區(qū)對(duì)矸石山進(jìn)行植樹(shù)綠化,取得了一定的成效。
礦區(qū)的環(huán)境噪聲通常比市區(qū)更嚴(yán)重,因?yàn)楦咴肼曉O(shè)備密度大,井下工作面場(chǎng)地小,機(jī)械設(shè)備多而笨重,使噪聲集中而疊加。各種采煤設(shè)備噪聲甚高,空壓機(jī)為102~130dB(A),局扇為110~130dB(A),風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)115~130 dB(A)。降低方法一方面選用低噪音設(shè)備,一方面采取消聲、隔聲等降噪措施。
2. 露天采煤
開(kāi)采規(guī)模通常很大,礦坑面積可達(dá)數(shù)千公頃,采場(chǎng)范圍內(nèi)的農(nóng)田和植被蕩然無(wú)存,由于剝離物的排棄,因此堆壓占地面積往往和采場(chǎng)破壞的土地面積相當(dāng),共同形成一系列污染效應(yīng)。由于它們直接暴露,因此可發(fā)生飛塵和揚(yáng)塵,其中所含硫、油頁(yè)巖及其他有機(jī)質(zhì)可發(fā)生自燃或自爆、散發(fā)各種碳氧化物、硫氧化物、硫化物等有害氣體。在雨水淋溶后有害液體還會(huì)污染土壤及地表與地下水體。此外還有可能在排土場(chǎng)地發(fā)生坍塌或形成泥石流。
治理方法較為有效的是采用內(nèi)排土的倒堆開(kāi)采工藝,邊開(kāi)采邊復(fù)墾,但這只能在覆蓋層不太厚而且煤層傾角甚小的條件下使用。多數(shù)露天礦坑的復(fù)墾方法尚不落實(shí)。
二、煤炭洗選、儲(chǔ)運(yùn)及轉(zhuǎn)化中的環(huán)境問(wèn)題
1. 洗選
對(duì)環(huán)境的污染主要為洗選廢水和噪聲兩大類。
煤炭在洗煤中用大量清水進(jìn)行洗選分級(jí),又經(jīng)脫水后成為產(chǎn)品煤運(yùn)出,余下的便是洗選廢水。對(duì)其處理方法是完全閉路循環(huán),并分為三個(gè)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn):一級(jí)是煤泥全部由廠內(nèi)的脫水機(jī)械回收,實(shí)現(xiàn)洗水全部復(fù)用;二級(jí)是大部煤泥在廠內(nèi)回收,小部在廠外沉淀池回收,洗水全部復(fù)用;三級(jí)是在廠外煤泥池沉淀,清水大部分復(fù)用,余下的達(dá)標(biāo)排放。
洗選噪聲主要來(lái)自設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程,可分為空氣動(dòng)力性噪聲,機(jī)械性噪聲和電磁性噪聲。以中頻和低頻為主,衰減速度慢,傳播距離遠(yuǎn),污染影響嚴(yán)重。
2. 儲(chǔ)運(yùn)
儲(chǔ)煤場(chǎng)對(duì)環(huán)境的危害主要為粉塵污染,測(cè)定煤堆下風(fēng)向500m范圍內(nèi)總懸浮顆粒物(TSP)值100%超標(biāo),濃度值達(dá)到0.8~3.5Mg/m3,下風(fēng)向150m處最大落地濃度往往超標(biāo)達(dá)兩倍多,受影響區(qū)可外延到1 000m以上。由于中國(guó)煤炭運(yùn)輸大部分靠鐵路,因此鐵路沿線有煤塵污染,100m范圍內(nèi)TSP濃度顯著增高,50m范圍內(nèi)超過(guò)大氣環(huán)境質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn),即大于1.5Mg/m3.儲(chǔ)運(yùn)中環(huán)境污染的防治方法有干法和濕法兩種。濕法是對(duì)塵源噴霧灑水和噴灑化學(xué)藥劑,前者為簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)方法,儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程均可應(yīng)用。干法是產(chǎn)塵部位的密閉措施,包括加蓋、壓實(shí)、密閉構(gòu)造、布置集塵裝置。此外在堆場(chǎng)四周設(shè)置防風(fēng)網(wǎng)、擋風(fēng)墻,種防風(fēng)林等也可以取得一定效果。
3. 轉(zhuǎn)化過(guò)程
煤炭轉(zhuǎn)化為二次能源過(guò)程中也產(chǎn)生環(huán)境污染。
燃煤發(fā)電用煤量占煤產(chǎn)量1/4左右。由電站鍋爐燃煤產(chǎn)生的煤煙排放大量煙塵顆粒物、二氧化硫以及硫和氮的各種氧化物,均系有害氣體。電站廢水主要來(lái)自汽輪機(jī)組的冷卻水,對(duì)水體產(chǎn)生熱污染,對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)有嚴(yán)重影響。電站廢渣包括鍋爐煤渣和粉煤灰。此外尚有噪聲污染。
焦化廠最主要的是氣載污染物,包括多環(huán)芳烴、二氧化硫及氣溶膠顆粒,源于煉焦?fàn)t和熄焦塔。如用機(jī)器煉焦代替土法煉焦,可加強(qiáng)煤氣和化工產(chǎn)品回收,減輕排入環(huán)境的污染負(fù)荷。焦化工藝所產(chǎn)生的廢水應(yīng)先作物料回收及物化生化治理后才可達(dá)標(biāo)排放。固體廢料有焦油渣、酸油渣、瀝青渣以及鍋爐煤渣等,均需作針對(duì)性處理。
從煤制氣廠和煤氣發(fā)生站排放各種有害氣體,其生產(chǎn)廢水主要來(lái)自煤氣的洗滌和冷凝系統(tǒng),稱含酸廢水,當(dāng)含酸達(dá)到1g/L以上稱為高濃度,應(yīng)加治理。
水煤漿生產(chǎn)工藝所產(chǎn)生污染物主要有工業(yè)粉塵、煤泥水和有毒添加劑。由于此為一種新興產(chǎn)業(yè),因此比較注意環(huán)保問(wèn)題,普遍采用封閉或圓筒倉(cāng)和封閉式皮帶走廊,轉(zhuǎn)載及篩分破碎車間都建有防塵設(shè)施,生產(chǎn)用水也進(jìn)行循環(huán)使用而不外排。
三、煤炭使用中的環(huán)境問(wèn)題
1. 煙塵污染及防治
煤在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生煙氣、塵?尚纬森h(huán)境污染。其污染物可分為兩類,即氣溶膠狀態(tài)污染物和氣態(tài)污染物。煙塵屬于前者。
煤炭在燃燒過(guò)程中經(jīng)過(guò)三個(gè)階段,首先是干燥揮發(fā)階段,其次為燃燒階段,最后為燃盡階段,不同階段需要不同的空氣量,過(guò)大或過(guò)小的空氣量都會(huì)使燃燒不完全,而使炭粒排入空中形成黑煙。煤中不可燃成分如灰分,燃燒中部分留于灰渣,部分隨煙氣排入大氣形成煙塵,不同灰分的煤其煙塵量也有很大差別。按煙塵粒徑不同可分為降塵和飄塵,后者可以長(zhǎng)期不降落且可輸送距離更遠(yuǎn)。
煙塵可致人體呼吸道疾病,或作為其他污染物及細(xì)菌載體。還可影響植物生長(zhǎng)及降低大氣的能見(jiàn)度。防治方法是改進(jìn)燃燒設(shè)備和燃燒方式,減少煙塵排放量,還要安裝除塵裝備,降低煙塵排放濃度。
2. 排煙脫硫
大氣中的SO2污染主要由包括煤炭在內(nèi)的燃料燃燒所致。燃燒前脫硫可由煤炭洗選及轉(zhuǎn)化中完成。燃燒中脫硫可以用加入脫硫劑辦法除掉部分硫分,常用的脫硫劑為白云石和石灰石。
更常用的脫硫技術(shù)為排煙脫硫,即將排放的含硫煙氣或廢氣通入吸收劑和吸附劑去掉硫氧化物,又可分為干法、半干法及濕法三種。干法采用固態(tài)吸附劑、吸收劑,其裝備龐大,費(fèi)用較高。半干法包括將半固態(tài)脫硫劑吹入煙道,也可將排煙氣和空氣同時(shí)吹入半固態(tài)脫硫劑,以除去煙氣中的SO2.濕法用液態(tài)吸收劑,包括堿性吸收劑法和堿土金屬類吸收劑法等,前者使用銨、鈉、鉀溶液,后者使用有鈣鎂的氧化物或氫氧化物溶液。