我國煤礦環(huán)境和保護有好多問題,但其中最主要的問題是1、煤礦開采中的環(huán)境問題2、煤炭洗選、儲運及轉化中的環(huán)境問題3、煤炭使用中的環(huán)境問題等。這些問題都是煤礦環(huán)境保護的重要工作,也是為了讓我國煤礦地區(qū)更加優(yōu)美。下面分別介紹一下這三個問題,可以為煤礦保護帶來幫助。
    一、煤礦開采中的環(huán)境問題
    地下采煤和露天采煤所引起的環(huán)境問題不盡相同。
    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,農田下陷所引起大面積積水和土地鹽漬化而無法耕種。對這部分環(huán)境問題主要通過復墾技術來解決,包括工程復墾和生物復墾兩個主要階段。工程復墾是以礦區(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墾,另外還有挖深墊淺復墾、疏干法復墾、梯田法復墾,以及綜合治理技術等。工程復墾階段完成后還應進行生物復墾,包括土壤改良和植被品種篩選兩個方面,前者是應用植物法、微生物法、客土法、施肥法、化學法等進行土壤改良,以迅速提高土壤肥力和恢復植被;后者是對計劃作為植被的作物、牧草、林木品種進行選擇,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濟價值。
    礦井開采過程中的大氣降水、地表水、地下水及生產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,超過煤炭總產量的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還能污染周圍水體、農田和地下水。矸石山自燃后產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墾,但大部分尚待處理。平頂山礦區(qū)對矸石山進行植樹綠化,取得了一定的成效。
    礦區(qū)的環(huán)境噪聲通常比市區(qū)更嚴重,因為高噪聲設備密度大,井下工作面場地小,機械設備多而笨重,使噪聲集中而疊加。各種采煤設備噪聲甚高,空壓機為102~130dB(A),局扇為110~130dB(A),風動鑿巖機115~130 dB(A)。降低方法一方面選用低噪音設備,一方面采取消聲、隔聲等降噪措施。
    2. 露天采煤
    開采規(guī)模通常很大,礦坑面積可達數(shù)千公頃,采場范圍內的農田和植被蕩然無存,由于剝離物的排棄,因此堆壓占地面積往往和采場破壞的土地面積相當,共同形成一系列污染效應。由于它們直接暴露,因此可發(fā)生飛塵和揚塵,其中所含硫、油頁巖及其他有機質可發(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污染土壤及地表與地下水體。此外還有可能在排土場地發(fā)生坍塌或形成泥石流。
    治理方法較為有效的是采用內排土的倒堆開采工藝,邊開采邊復墾,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)露天礦坑的復墾方法尚不落實。
    二、煤炭洗選、儲運及轉化中的環(huán)境問題
    1. 洗選
    對環(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行洗選分級,又經脫水后成為產品煤運出,余下的便是洗選廢水。對其處理方法是完全閉路循環(huán),并分為三個等級標準:一級是煤泥全部由廠內的脫水機械回收,實現(xiàn)洗水全部復用;二級是大部煤泥在廠內回收,小部在廠外沉淀池回收,洗水全部復用;三級是在廠外煤泥池沉淀,清水大部分復用,余下的達標排放。
    洗選噪聲主要來自設備運轉過程,可分為空氣動力性噪聲,機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,污染影響嚴重。
    2. 儲運
    儲煤場對環(huán)境的危害主要為粉塵污染,測定煤堆下風向500m范圍內總懸浮顆粒物(TSP)值100%超標,濃度值達到0.8~3.5Mg/m3,下風向150m處最大落地濃度往往超標達兩倍多,受影響區(qū)可外延到1 000m以上。由于中國煤炭運輸大部分靠鐵路,因此鐵路沿線有煤塵污染,100m范圍內TSP濃度顯著增高,50m范圍內超過大氣環(huán)境質量三級標準,即大于1.5Mg/m3.儲運中環(huán)境污染的防治方法有干法和濕法兩種。濕法是對塵源噴霧灑水和噴灑化學藥劑,前者為簡便經濟方法,儲運過程均可應用。干法是產塵部位的密閉措施,包括加蓋、壓實、密閉構造、布置集塵裝置。此外在堆場四周設置防風網、擋風墻,種防風林等也可以取得一定效果。
    3. 轉化過程
    煤炭轉化為二次能源過程中也產生環(huán)境污染。
    燃煤發(fā)電用煤量占煤產量1/4左右。由電站鍋爐燃煤產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。電站廢水主要來自汽輪機組的冷卻水,對水體產生熱污染,對水生生態(tài)系統(tǒng)有嚴重影響。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,源于煉焦爐和熄焦塔。如用機器煉焦代替土法煉焦,可加強煤氣和化工產品回收,減輕排入環(huán)境的污染負荷。焦化工藝所產生的廢水應先作物料回收及物化生化治理后才可達標排放。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,其生產廢水主要來自煤氣的洗滌和冷凝系統(tǒng),稱含酸廢水,當含酸達到1g/L以上稱為高濃度,應加治理。
    水煤漿生產工藝所產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業(yè),因此比較注意環(huán)保問題,普遍采用封閉或圓筒倉和封閉式皮帶走廊,轉載及篩分破碎車間都建有防塵設施,生產用水也進行循環(huán)使用而不外排。
    三、煤炭使用中的環(huán)境問題
    1. 煙塵污染及防治
    煤在燃燒過程中產生煙氣、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。
    煤炭在燃燒過程中經過三個階段,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,過大或過小的空氣量都會使燃燒不完全,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,后者可以長期不降落且可輸送距離更遠。
    煙塵可致人體呼吸道疾病,或作為其他污染物及細菌載體。還可影響植物生長及降低大氣的能見度。防治方法是改進燃燒設備和燃燒方式,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的燃料燃燒所致。燃燒前脫硫可由煤炭洗選及轉化中完成。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。