如何處理煤矸石堆放占地污染

【專(zhuān)家解說(shuō)】：青東煤業(yè)利用塌陷地超前復(fù)墾方式處理煤矸石堆放占地污染難題可行性研究
摘要 ：煤礦開(kāi)采過(guò)程中，會(huì)引起兩大環(huán)境問(wèn)題：煤矸石的堆積占地污染和采空區(qū)地表塌陷問(wèn)題，這是煤炭企業(yè)可持續(xù)發(fā)展中亟待解決的問(wèn)題，由于新建礦井前期采空區(qū)塌陷地短期內(nèi)很難形成規(guī)模，造成煤矸石處理問(wèn)題更為突出。本文通過(guò)在塌陷區(qū)內(nèi)進(jìn)行超前復(fù)墾技術(shù)，將煤矸石的處理和塌陷地復(fù)墾有機(jī)的結(jié)合在一起，贏得良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。
關(guān)鍵字：煤矸石處理；采空區(qū)塌陷；超前復(fù)墾；效益；可行性研究
abstract: coal mining in the process, can cause two big environment problem: coal gangue piles up the subsidence and covers an area of pollution problem, it is the coal enterprise in the sustainable development of the problem to be solved, because the new mine taxiande mined-out area in the short term to form scale, to deal with problems caused by coal gangue is more prominent. this article through the water reclamation technology advanced, the processing of coal gangue and taxiande reclamation organic unifies in together, and win good economic and ecological benefits.
keyword: coal gangue processing; irregular shape etc; advanced reclamation; benefit; feasibility study
青東煤礦礦井井田及矸石存量、塌陷影響范圍概況
青東煤礦簡(jiǎn)介
青東礦井位于安徽省濉溪縣與渦陽(yáng)縣的交界處，行政區(qū)劃屬于濉溪縣(見(jiàn)圖1-1)。該礦資源條件比較好、儲(chǔ)量豐富、建設(shè)條件優(yōu)越，是淮北礦區(qū)總體規(guī)劃的10對(duì)礦井的一對(duì)大型礦井，屬?lài)?guó)家鼓勵(lì)建設(shè)

的大型現(xiàn)代化礦井。青東礦井采用三個(gè)水平開(kāi)采，一水平標(biāo)高為-620m，二水平標(biāo)高為-920m，三水平標(biāo)高-1200m，礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限為68.7年。

圖1-1青東煤礦礦井地理位置
青東礦井及選煤廠由淮北礦業(yè)集團(tuán)有限公司投資建設(shè)，青東礦井屬新建的煤礦資源開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)原煤生產(chǎn)能力為1.8mt/a;配套的坑口選煤廠屬新建的原煤洗選加工項(xiàng)目，設(shè)計(jì)原煤入選能力為1.8mt/a.
1.2矸石山存量及年產(chǎn)矸石概況
自2004年青東煤礦開(kāi)始籌備到現(xiàn)在，礦井開(kāi)采產(chǎn)出的矸石一直未得到有效的處理，目前青東煤礦矸石總量大、矸石山高度偏高、矸石山占地面積逐年增加（見(jiàn)表1-1及圖1-1），這些不利因素可能引發(fā)矸石山自燃、崩塌等次生災(zāi)害。此外，根據(jù)集團(tuán)公司下達(dá)的近年巷道掘進(jìn)進(jìn)尺數(shù)和2012年—2016年預(yù)產(chǎn)出矸石量的統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)表2），我礦煤巷、巖巷掘進(jìn)年均產(chǎn)出矸石量約為45.8萬(wàn)噸,另外按年產(chǎn)煤量的20%計(jì)提矸石，青東礦綜采產(chǎn)出矸石18萬(wàn)噸/年。這進(jìn)一步加劇了我礦矸石處理的嚴(yán)峻性和迫切性。

1.3塌陷影響范圍概況
青東礦井全井田開(kāi)采結(jié)束后，將形成沉陷區(qū)面積為54.20km2，其中積水區(qū)（下沉2m以上）面積20.32 km2，其中最大下沉深度10.8m。根據(jù)地表變形的最大預(yù)測(cè)值結(jié)果表明，青東礦井煤礦開(kāi)采引起的水平拉伸變形值較小，一般不會(huì)產(chǎn)生裂縫等非連續(xù)變形。首采區(qū)和全井田開(kāi)采后地表最大下沉值、地表最大傾斜值、地表最大曲率值、地表最大水平移動(dòng)值和地表最大水平變形值見(jiàn)表1-3.

2、超前復(fù)墾理方法分析
【1】超前復(fù)墾又稱(chēng)作預(yù)排矸充填復(fù)墾技術(shù)，就是在建井過(guò)程和生產(chǎn)初期，在采空區(qū)上方地表預(yù)計(jì)要發(fā)生下沉的地區(qū)，將表土取出堆放在四周，按預(yù)計(jì)的下沉等值線圖，將矸石預(yù)先排放，矸石充填到預(yù)定水平，待穩(wěn)沉與地表標(biāo)高一致，再將堆放四周的表土推到矸石層上覆土形成可耕種農(nóng)田，實(shí)現(xiàn)煤矸石無(wú)害化處理處置的目標(biāo)。
82采區(qū)超前復(fù)墾具體施工工藝流程和效果分析
2.1.182首采區(qū)情況介紹
青東礦82首采區(qū)北至-585m等高線，東至f11斷層，西至f6及fs96斷層，南至fs11-1及fs98斷層，面積約1.15km2。82采區(qū)地表為第四系及第三系地層覆蓋，地層平均厚約260米，地面地勢(shì)平坦，沒(méi)有大的河流經(jīng)過(guò)，但人工溝渠縱橫。地面村莊有羅莊、陳油坊、劉菜園、辛莊及李小廟等，回采時(shí)，地面可能形成塌陷區(qū)（見(jiàn)表2-1）。由井下井上對(duì)照?qǐng)D可知，在82采區(qū)內(nèi)726、728、828及二、三水平的綜采面的可采煤總厚度約為 7.5—8.5m，通過(guò)開(kāi)采沉陷技術(shù)預(yù)計(jì)沉陷量，82采空區(qū)平均下沉深度為5.17m，預(yù)計(jì)出復(fù)墾標(biāo)高約為5—6m。

2.1.2具體施工工藝流程
具體實(shí)施階段：1、根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)部的測(cè)量和設(shè)計(jì)單位提供數(shù)據(jù)資料，選定超前復(fù)墾區(qū)域（優(yōu)先選取塌陷區(qū)域內(nèi)老村址區(qū)域）；2、先對(duì)表土進(jìn)行剝離約1m，表土、底土等適于植物生長(zhǎng)的地層物質(zhì)，均應(yīng)進(jìn)行保護(hù)性堆存和利用，可優(yōu)先用作塌陷地復(fù)墾時(shí)的土壤重構(gòu)用土；3、做好矸石山回填區(qū)域內(nèi)防滲、集排水措施（【2】采用土工布料作業(yè)，土工布料是一種多功能產(chǎn)品，具有排水、過(guò)濾、隔離、加筋、防滲、防護(hù)六大功能），防止淋溶水污染地表水和地下水；4、將矸石運(yùn)抵回填區(qū)域進(jìn)行均勻填埋、分層壓實(shí)操作待堆積高度達(dá)到設(shè)定高度，【3】并對(duì)矸石廢棄物中引入微生物，促進(jìn)植物和根瘤菌的生成，從而促進(jìn)植物迅速生長(zhǎng)、加快固體廢棄物風(fēng)化成土。待充分采動(dòng)穩(wěn)定之后，對(duì)超前回填區(qū)域進(jìn)行覆土（考慮到土壤耕層、作物種類(lèi)以及水土流失因素，最佳復(fù)墾土壤上部覆蓋層厚度為600mm以上），將其改造成為可耕種補(bǔ)充用地。努力形成耕地——煤礦采煤沉陷——綜合治理——形成新的耕地——綜合利用的“占補(bǔ)平衡”局面。
2.2超前復(fù)墾工程結(jié)束后有關(guān)遺留問(wèn)題解決辦法
由于采空塌陷區(qū)的沉降速率相對(duì)比較緩慢，不免會(huì)造成兩三年之內(nèi)預(yù)排矸石高出地面一定高度的局面，如遇雨水天氣大量矸石淋漓水可能對(duì)周邊農(nóng)田造成污染；堆積矸石如沒(méi)有采取有效加固，也可能造成次生地質(zhì)災(zāi)害。為解決這些問(wèn)題，可采取在周邊及時(shí)修整疏水溝渠以解決矸石污水排放問(wèn)題，減少對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的影響。回填過(guò)程中除對(duì)堆積矸石進(jìn)行加固外，壩面、壩坡也應(yīng)采取種植植物和覆蓋等措施，防止揚(yáng)塵、滑坡和水土流失。待地表沉陷穩(wěn)定后，對(duì)此區(qū)域進(jìn)行大規(guī)模的平整和修復(fù)，將其變成永久性可用耕地。
3超前土地復(fù)墾效益分析
3.1經(jīng)濟(jì)效益
礦井產(chǎn)出煤礦石及時(shí)運(yùn)往預(yù)塌陷區(qū)域既解決了煤矸石堆放占地問(wèn)題，又為后續(xù)土地復(fù)墾完成了大部分的工程。另一方面征地費(fèi)用一般是要超出復(fù)墾所需費(fèi)用的幾倍，所以進(jìn)行這樣方式的土地復(fù)墾不僅有利于當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)可持續(xù)，而且優(yōu)先解決了全局處理煤矸石的重大難題，同時(shí)為企業(yè)節(jié)省了數(shù)量可觀的征地費(fèi)用，大大降低了原煤生產(chǎn)成本；并且完成土地復(fù)墾后，國(guó)家相關(guān)職能部門(mén)依據(jù)復(fù)墾規(guī)模和質(zhì)量給予企業(yè)相關(guān)政策的補(bǔ)貼和獎(jiǎng)勵(lì)，由此可見(jiàn)超前復(fù)墾不但解決了矸石處理難題，而且給企業(yè)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
3.2環(huán)境生態(tài)效益
超前復(fù)墾的環(huán)境效益是顯而易見(jiàn)的，如不進(jìn)行超前復(fù)墾，一方面矸石山對(duì)土地的壓占和污染，另一方面沉陷區(qū)的地面因裂縫、滑坡而支離破碎，水土流失更加嚴(yán)重，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境將遭受?chē)?yán)重的破壞，所以煤礦沉陷區(qū)和矸石山壓占土地在統(tǒng)一規(guī)劃下進(jìn)行復(fù)墾，實(shí)質(zhì)上也是礦區(qū)環(huán)境綜合治理工程最重要的組成部分?！?】將煤矸石用于沉陷區(qū)的充填治理，不僅使被采礦破壞的土地資源重新得到利用，而且還處置了煤矸石，既美化了環(huán)境，又恢復(fù)了礦區(qū)的自然生態(tài)，收到了資源開(kāi)發(fā)與保護(hù)環(huán)境雙重效益。
3.3社會(huì)效益分析
（1）明顯改善礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境，減少了矸石堆積引起的土壤侵蝕和大氣飄塵，為礦區(qū)從事生產(chǎn)、管理、生活人員提供一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境和生活空間。
（2）采煤沉陷區(qū)經(jīng)過(guò)覆土造地治理改良后，轉(zhuǎn)變?yōu)槊缙苑N植地、經(jīng)濟(jì)林地、水產(chǎn)養(yǎng)殖塘，土地利用等級(jí)提高，經(jīng)濟(jì)效益比原來(lái)的耕地和草地高。
4、結(jié)論
無(wú)論在理論依據(jù)還是在具體實(shí)施過(guò)程中，超前復(fù)墾方案的可行性是值得肯定的，對(duì)于新建礦井的煤矸石的處理問(wèn)題的解決是有積極意義的。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了復(fù)墾后的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)
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注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以pdf形式查看。

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