煤矿矿区综合治理.docx

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煤矿矿区综合治理

煤矿矿区综合治理

摘要：

煤炭作为我国最主要的能源，在经济发展中发挥了重要作用。

然而，长期传统的粗放型生产经营方式引起许多诸多环境污染和生态破坏问题，并且也已成为影响我国社会、经济和区域可持续发展的综合性制约因素。

在分析煤矿开采造成矿区土地资源浪费、水资源破坏和大气污染现状的基础上，根据可持续发展思想，结合ISO14000环境管理标准，提出了以自然-经济-社会复合生态系统理论为基础的矿区生态环境管理体系和“绿色开采技术”。

关键词：

煤矿开采；矿区生态；绿色开采；综合治理

目录

1．煤矿的环保要求·························································1

1.1当前中国煤矿开采的现状·············································1

1.2环保型煤矿开采的起源···············································2

1.2.1传统煤矿的缺陷·················································2

1.2.2中国人民普遍思想素质的提高·····································2

1.2.3国际环保呼声空前强烈···········································2

2．矿区生态综合治理·······················································3

2.1煤矿生态系统·······················································3

2.2污染煤矿环境的主要影响因子·········································6

2.3运用生态原理来规划和治理煤矿环境···································7

2.4煤矿区生态环境管理······································································8

2.4.1环境管理标准的特征及其意义·····································8

2.4.2构建煤矿区生态环境管理体系的措施·······························9

3.开发绿色开采技术实现可持续发展········································10

3.1矿井保水开采技术研究···············································10

3.2改革巷道布置和采煤方法，减少岩石巷道·······························11

3.3采空区充填技术研究·····································································11

3.4减少煤矿瓦斯排放的技术研究·········································12

3.5矿区土地复垦与综合治理技术研究·····································12

结论·····································································14

参考文献································································15

致谢····································································16

1．煤矿的环保要求

1.1当前中国煤矿开采的现状

煤炭在我国能源结构中约占75%，在国民经济和社会发展中具有重要的地位和作用。

然而，长期以来，煤炭大规模的开发和利用主要沿用传统的、粗放型的生产经营方式，造成大量污染物的产生和排放，引发许多环境污染和生态环境破坏问题。

然而，由于长期以来煤矿矿山追求短期的经济效益，对矿山的环境保护问题重视不够，造成了严重的环境污染，特别是在煤炭行业不景气的时候，煤矿更是没有精力顾及环境保护，加之管理监督不善，使煤矿环境状况更加恶化。

尤其是过度及不合理地开采与开发，已对矿山及其周围环境造成了严重的污染并诱发出了多种环境地质灾害。

由于露天矿和井下矿煤炭的开采，煤矿每年从地表或地表深处开采出大量的煤炭和岩石，这不但会造成地面塌陷，还有可能破坏地球表层的地质构造，诱发山体滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害，此外，地面塌陷不仅导致土地资源劣化，而且破坏了土地原有的水循环系统，严重的会造成土地荒漠化。

煤炭开采的同时排出大量的煤矸石，由于煤矸石的堆积，占用大片的土地，使地形地貌发生改变，遭到破坏，影响生态平衡。

据统计，全国煤矸石累计堆积已达30亿t，占地55万m2，每年煤矸石外排量为2亿t，增加占地约3万m2。

国有重点煤矿有121座矸石山在自燃，排放大量烟尘、SO2、CO、H2S等有害气体，对矿区和大气污染严重。

开采煤炭过程中，地下水系统被人为强制性改变，一些可开发的地下水源不复存在，大部分矿井水没有被处理而排放，引起地表环境的污染，我国煤矿区水资源普遍缺乏，据统计，有71%的煤矿缺水,40%的煤矿严重缺水，80%以上的煤矿职工饮用不洁水。

而煤炭开采对地下水资源的破坏却相当惊人，当前全国煤矿外排矿井水达22亿t，选煤水0.28亿t，其它工业废水0.3亿t，生活污水4亿t；北方矿区平均吨煤破坏地下水资源约10m3，使生态环境恶化。

特别是煤炭选洗加工及其他附属工厂排出的工业污水，其危害更为严重，渗透流入农田，引起减产；排入河流、湖泊，会淤塞河道，抑制鱼类生长甚至引起死亡，渗入地下污染饮用水源，尤其是洗煤水中的浮选药剂及聚丙烯胺药剂具有毒性，并可诱发多种疾病，对人体健康造成极大这些问题已经成为我国乃至世界各国政府和科技界共同关注的热点问题。

并且这些问题已不再是单一的环境要素问题，而成为影响我国社会、经济和区域生态环境发展的综合性制约因素的系统问题。

1.2环保型煤矿开采的起源

1.2.1传统煤矿的缺陷

传统的煤矿开采多以小煤矿为主，科技含量低，煤矿开采效率低下，一味追求经济效益而忽视了对于环境的影响，忽视了资源环境的有限容量，虽然这种粗放型的发展曾经一度为我国带来了无比巨大的经济腾飞，帮助了我国的大工业的发展，但却对我们现在的经济集约型环境友好型和谐社会的建设目标带来了极大的阻碍。

因此对于新时期的大工业建设，环保节约型煤矿开采势在必行。

1.2.2中国人民普遍思想素质的提高

随着改革开放30年的建设，中国的综合国力，人民的思想素质水平得到了极大的提高，对于煤矿开采，大多数人已经开始认识到我们不能继续污染我们的天空与绿水，不能不给我们的子孙后代留下他们赖以生存的矿产资源。

可持续发展方式给了我们目标，经济集约型，环境友好型社会展原则，综合考虑矿业经济发展与矿区生态环境。

当今社会经济高速发展，人们生活水平日益提高，对能源特别是煤炭的需求量在大幅度增加，不可能限制矿山资源开发利用，应根据可持续发保护关系，走矿业“绿色开采”道路。

1.2.3国际环保呼声空前强烈

资源与环境问题是一个全球性的战略问题。

世界自然保护同盟、联合国开发署和世界野生生物基金会共同提出了《保护地球—可持续发展战略》。

我国制定的《中国21世纪议程》把资源与环境问题提到了前所未有的战略高度。

煤炭资源的开发也同样造成了较大的环境污染，破坏了人类生存的自然环境，我国大规模的煤炭开展也证明了这一点。

煤炭开采过程对环境的破坏是多方面的:

水资源的污染与破坏、土地的破坏，排放出的瓦斯造成的温室效应，再加之煤炭利用中产生的二氧化碳对大气的破坏等都严重限制了煤炭工业的发展。

事实上，正是出于对环境保护要求的考虑，人们越来越多地放弃作为燃料的煤炭，去寻求高效、洁净的绿色能源。

在这种大的环境保护前提下，煤炭的开采技术必须放弃原来的那种粗放型开采模式，而应充分考虑环保要求，采用既能提高资源回收率，又不破坏自然生态环境的开采方法，走煤炭可持续发展的道路。

2．矿区生态综合治理

　环境与发展是当今国际与国内社会普遍关注的重大问题，经济与社会的发展离不开自然资源的开发利用和生态环境的依赖，而资源的开发既给社会带来了财富，也带来了负面影响——环境的损害。

所以，资源的开发和对环境的保护策略是决定社会或某一地区可持续发展的根本，资源开发利用引起的生态环境问题又是环境与发展的焦点问题。

　　煤炭是中国的主要能源，约占一次能源构成的74%，中国原煤产量占世界第一位，煤炭开采引起地表沉陷，并诱发大量地质灾害，造成土地挖损和占压，使矿区大量耕地损害与贫瘠，植被破坏、水土流失与土地沙漠化加剧，矿区生态环境日益恶化，给矿区农业生产、人民生活及社会安定造成了极大影响，亦严重制约了矿区的经济发展。

煤炭在为人类文明和社会进步做出巨大贡献的同时，也给矿区带来了严重的环境与社会问题。

因此，在煤矿的开发建设过程中，利用自然科学的基本原理与方法来研究煤矿环境与人类工程活动，研究煤矿床开采和利用对环境可能引起的破坏方式与程度，提出防治措施，控制其不利因素，维护生态平衡，把人类工程活动造成的环境灾害影响降低到最低程度。

2.1煤矿生态系统

人类生存所依赖的生态环境，由各种各样的生态系统所组成。

生态是生物和自然环境存在的状态，生态学则是研究它们之间关系的一门学科，而生态系统则是指生命系统和环境系统在特定空间的组合，它是自然界的基本单位。

这个基本单位是由生物彼此之间以及生物与周围环境之间不断影响、演变且达到动态平衡的统一体。

生态系统具有一定的结构和功能，并且不断地进行物质和能量的交换。

在开发煤炭资源之前，地表的状态一般为草原、农田、森林或荒地等，即地表生态系统一般为自然生态系统或半自然生态系统，其组成、能量流动及物质循环见图5-1。

热

（绿色植物菌类）

生产者

热

（动物人类）

消费者

阳光

热

（水矿物等）

无生命者

（细菌真菌）

分解者

能量流动路线

物质流动路线

图5-1地表生态系统构成示意图

从图中可以了解到:

生产者通过光合作用，把太阳能转变成化学能，贮存在它所制造的有机物质中供消费者需要分解者能使生物体分解成为无机物质，再将其转变成为可供植物利用的养分，保持着相对平衡状态。

但是，处于一定时空范围内的生态系统，都有其特定的能流和物流规律，在其内部潜育着脆弱性和再生性。

当外部施加的影响不大时，生态系统运用其内部自动调节能力对外力干扰或污染物进行化学、物理及生物的白净作用，减少其危害。

当生态系统某一部分出现了机能异常时，就可能被不同部分的调节所抵消，这样，再生性呈显性，生态系统则不会发生严重的退化或失调。

但是，如果肆意干扰原生态环境，影响生态的不利因素或有害有毒物质不断大量地产生，对已遭到破坏的生态环境也不采取补救措施，这些外部影响超过了生态系统的调节能力，引起内部结构和功能的失调，使得自动的调节机制能力逐渐消失，生态系统的脆弱性就会呈现，能流和物流出现恶性循环，破坏了生态平衡，导致原生态系统的崩溃。

在开采，加工和利用煤炭资源过程中，必然要对原自然（或半自然）生态系统进行改造，新开发出来的物质和能量，参与到生态系统的物质循环和能量交换中去，影响了原生态系统的动态生态平衡，同时改变了自然环境的地质地理条件。

地表植被遭到破坏，地表移动和变形改变了原有地形，大量土地资源被占用或破坏，由其产生的煤研石、矿井废水等污染物，使大范围内的自然环境发生了变化，原生态系统所具有的内部平衡的自动调节机制能力大量丧失，打乱了生物圈中原来就比较脆弱的生态平衡状态，形成了一个新的人工生态系统一煤矿生态系统。

煤矿生态系统是一个不独立、不完全且开放的生态系统，属于生物圈中的一个子系统，其结构框图见图5-2。

系统外部输入

供气

生活

排烟

供水土地矿产

供生活用煤

大气

人类及动植物

土地水矿产资源

排烟

供气

排泄废物

生产

输出煤炭

破坏地表

排泄废物

图5-2煤炭生态系统结构框图

其中人类及动植物属于生命系统，其余部分属于环境系统。

环境系统还包括被占用的土地，如工业民用建筑物，交通和通信线路，以及附属的工厂，商业等。

由于煤矿生态系统是一个不完整的生态系统，所以，应当采用人工干预的方法来进行调节，以便维持其动态平衡。

这就需要从系统外部输入大量能源和物质，而从系统内部向外部输出煤炭，并且，系统内部的排泄废物也不能在本系统内完全转化和分解，这就要输出到其它生态系统中去。

煤矿生态系统的主要功能是生产煤炭，向系统外部输出。

在煤矿生态系统形成以前，原生态系统的主要功能一般为生物生产，为人类提供生活资料和工业原料。

而当煤炭开采结束后，煤矿生态系统的结构和功能将会逐渐消失，演变为其它形式的生态系统，其主要功能或是恢复生物有机体生产，或是商品生产，或两者兼备。

2.2污染煤矿环境的主要影响因子

煤矿的形象很差，不仅指井下条件艰苦，而且地面的环境质量也很低。

这主要是因为煤炭工业具有明显的行业特点，开采、加工、贮运及利用等项技术都较落后，并且，在一些地区，人们对于生产和建设考虑得较多，往往只是追求多采煤快采煤，而较少顾及生态环境，不注意创建新的生态平衡，从而使煤矿生态环境继续恶化，造成了一系列不利于发展生产，又影响到社会生活的后果。

这种不合理开发利用煤炭资源的现象，是造成我国环境问题日趋严重的基本原因之一，已到了亟待解决的地步。

所谓煤矿环境问题，是指在煤炭开采、贮运及加工利用过程中，给周围的生态环境带来的有害影响。

主要表现在以下几个方面:

破坏和占用土地资源，废物排放对周围环境的污染，对地表原有植被、地形及建筑物的不利影响，煤炭资源不合理开发和利用，以及由此引起的一系列社会问题，煤矿环境问题原发影响因子有排废、地表沉陷、岩体移动、占用土地、噪声振动、煤炭流失、资源浪费、景观不整及社会问题等。

以上的煤矿环境问题，正是由于人们缺乏生态观念，忽视了生态平衡所造成的.环境作为总资源，受到污染和破坏，就会制约经济的发展，损害人类的健康，造成自然资源的很大浪费。

保护好环境，就是维护生态良性循环，使经济持续发展，而经济的发展又为进一步改善煤矿环境提供条件，所以经济和环境的关系是互相制约互相助进的，两者是一个有机整体，必须兼顾考虑。

2.3运用生态原理来规划和治理煤矿环境

要维持煤矿生态系统的良性循环关化煤矿环境，必须利用生态系统的整体观念，充分考虑各项活功对生态环境可能产生的影响，根据生态学的观点和理论来分析环境问题，把一些有害因子作综合的、与生态相关联的全面观察，而不是采用头痛医头脚痛医脚的应急措施，应把单项处理及其技术措施综合到全面规划、统筹安排中来，以达到保护生态环境的最优技术经济效果，改善、美化煤矿的形象。

治理煤矿环境，就是要提高煤矿环境素质，其工作重点有以下三个方面:

（1）治理主要污染源。

其中，对大气的污染源有:

贮煤场、采暖供热锅炉、矸石山、装运交通线、水泥厂和石灰厂窑炉、破碎机、裸露岩体、井下废气等。

对水体的污染源有:

矿井水、洗煤水、焦化水、生活用水、医院污水、矸石及废料堆淋浴水等。

主要噪声源有:

爆破、装运交通线、矿井通风机、提升机、破碎机、凿岩机、排水设备、电锯、球磨机、鼓风机等。

防治粉尘烟雾和有毒有害气体，是为了保持空气清新；防治振动机噪声是为了提供优雅清静的生活工作环境；防治废水是为了保护地下水资源、地表水体和生物免遭污染。

（2）治理已遭到破坏和污染的环境因子。

煤炭开采破坏了大片的自然风光和土地资源。

露天开采剥离掉生长植物的表土层，裸露出基岩，遍地废石废水。

地下开采则导致地表沉陷，使原有自然环境的构成或状态发生了巨大的变化，土地浸蚀，景观不整，给煤矿生态环境带来巨大灾难.这些被破坏的土地，即使不能恢复为农林用地或原自然生态环境，也应该及时进行综合治理和利用。

一般可以整治开发为:

建筑用地，蓄水池，水上乐园，水禽鱼类养殖塘，体育运动场地，生态环境优雅的休养或旅游胜地。

（3）实施煤矿的绿化和美化工程。

营造绿色植被，可以生产出巨大的生物能，为生产生活提供木材，防治煤矿污染，弥补工艺治理之不足，净化煤矿环境，增强自然景观的美感。

同时，在绿化的基础上因地制宜，配合一些美化景色的建筑小品，如亭台，喷池，花坛及雕像等，这样就进一步加强了环境的艺术魅力，提高了环境质量，形成比较完整的园林景观。

要在煤矿创造良好的生态环境，在设计阶段应全面规划，合理布局，采用新工艺，新技术来减少和控制污染源。

煤矿总平面布置既要考虑采掘、提升、运输、储存、洗选、排废等生产环节的技术经济效益，还要兼顾煤炭生产给周围环境带来不利影响的环境效益和社会效益。

重点考虑方面如下:

①一些主要污染源（如矸石山、锅炉房、风井等）应尽量避开生活区和工作区，不能设在上风向处和水源上游，主要公路应铺设成柏油路和水泥路面。

②对于因受到影响而沉陷的地区，应预计出其地表建筑物，构筑物及田地受到破坏的程度，并且制定出相应的治理措施。

③工民用建筑物和一些固定设施的样式要避免单调粗陋，应进行美学设计，除规化出大量种植草木花卉等绿色植被的场所外，还应设计增强环境艺术色彩的一些小型建筑结构和植被的艺术造形。

同时，尽量考虑开发煤矿周围的山林湖泊，设计建造旅游设施，为矿区群众提供良好的休息和娱乐场所。

2.4煤矿区生态环境管理

2.4.1环境管理标准的特征及其意义

ISO14000系列标准是一体化的国际标准，其主要内容包括环境管理体系、环境审计、环境评价、产品生态标志、产品寿命周期分析和产品具体环境要求等各个方面，是目前世界上最为全面和系统的环境管理的国际化标准。

ISO14000标准是企业环境管理体系建立、审核和评审的依据，通过对企业生产、管理及服务中与环保、资源和原材料利用相关的问题进行有效管理，从而达到改善环境质量的目的。

因其涵盖“清洁生产”和“绿色消费”，被世界公认为是实现21世纪可持续发展的重要工具。

落实ISO14000系列标准有如下好处。

（1）有利于提高煤矿企业员工的环保意识，企业要建立ISO14000标准，通过加强宣传教育，提高环保意识，自觉主动地遵守相关地环保法律法规和其它要求，全员参与环境保护，摒弃末端治理观念，反对先污染后治理地思想，树立源头控制、过程控制理念，做到污染源达标排放，有效解决环境污染问题。

（2）有利于推行清洁生产和预防污染煤炭生产过程产生的瓦斯、粉尘等环境污染，不但影响员工的身体健康，而且制约着煤炭安全生产。

因此通过产品调整、工艺设备改造，逐步推行环境生产，以实现污染预防。

（3）有利于提高环境管理水平和规范企业管理行为我国许多煤炭企业由于较低的管理水平严重制约了煤炭企业的经营，不规范的管理行为限制了煤炭企业可持续发展。

因此通过建立煤矿区环境管理体系，使得企业摸清并认识到自身的环境状况，增强在煤炭生产活动与服务过程中保护环境的责任感，引导员工创造良好的作业环境，可有效提高企业的环境与经济效益。

其次通过建立环境管理体系可强化并改善企业原有的管理运行机制，改善不适宜的管理体制，推动煤炭企业由高消耗、高污染、低效率、低效益的粗纺模式向集约经营转变。

（4）有利于树立企业绿色形象与开拓国际贸易市场如果煤炭企业不注重环境管理，将引起矿区与社区关系紧张，引起市场竞争的加剧，给企业带来巨大生存压力。

而建立矿区生态环境管理体系，可以保证企业持续生产高质量的煤炭产品，提供优质的服务，提高企业绿色形象，降低环境风险，使煤炭产品与国际贸易接轨，开拓国际贸易市场。

2.4.2构建煤矿区生态环境管理体系的措施

（1）标准化矿区与清洁生产

为加大外向型煤矿区的建设，适应国内外煤炭市场的变革，与国际煤炭市场接轨，应积极加快各重点、大型煤炭骨干企业的ISO14000标准认证工作。

在矿区内部体系的建立和运行，可有效规范矿区各单位的活动、产品和服务。

实现产品整个生命周期的全过程控制，理顺内部关系，提高经营管理水平，增加矿区经济效益和防止污染的能力，为煤炭走出国门铺平道路。

煤炭企业实施ISO14000环境管理标准，不仅是矿区环境保护的需要，也是煤炭市场竞争的需要，甚至可以说是现代化矿区生存与发展的必需。

清洁生产涵盖煤炭工业采、贮、运和深加工的全过程，重点在“采”。

在总体规划中，就必须对煤炭资源保护、洁净生产、采煤工艺、井下瓦斯抽放与利用等做出优选设计，提高块煤率、矿井水分类排放率与水循环率，并做好矸石井下处理、改革支护技术、降低坑木消耗等项工作。

（2）矿区产业生态管理

传统的末端治理走的是“先污染后治理”的道路，污染物从一种介质向另一种介质转移，并没有真正地消除污染，而且也无法解决复杂的、系统的环境问题。

作为对清洁生产的一种升华和补充，产业生态理论是在20世纪80年代末迅速发展起来的，产业生态管理是以生态学的理论观点研究工业生产全过程，研究生产中的资源、产品及废物的代谢规律和耦合调控方法，探讨促进资源的有效利用和环境的正面影响的管理手段。

产业生态管理是矿区生态环境管理模式的一次深刻变革。

实现矿区产业生态管理的基本途径是构建生态产业结构链。

基本思路是:

以主导产业链为核心，依据生产“食物网”供给关系，向下纵向延伸和横向环向拓展。

向下纵向延伸就是对矿产资源进行深加工，横向环向拓展是将向下纵向延伸的生态产业链排放出来的副产品或废弃物再度深度加工，从而形成纵横交错的矿区生态产业结构网。

（3）进行环境影响评价

环境影响评价是预计矿区潜在影响的最佳方法，也是从最大程度上控制和减轻恶性的环境影响和取得良好环境效果的承诺。

环境影响评价的核心内容一般是从探矿、施工、开采到最终关闭整个过程中的环境和社会关心的问题。

它是把环境因素按生态可持续发展相一致的方式纳入项目规划和决策的过程，通过考虑项目可能对环境造成的影响来保护环境，帮助采矿公司尽可能减小项目施工、作业和报废过程中所造成的那些影响。

（4）公众参与和协商

对矿产资源勘探者和开发商来说，最佳环境管理涉及矿区居民讨论有关开发项目的各个方面并听取他们的忧虑、需要和建议，采取的开发方法是不断变化的。

它是以整个矿区为中心，而不是以项目为中心，让矿区内的公众共同参与。

由于矿产开发会造成广泛的影响，其中很多为负面影响，开发商必须让那些可能会受影响的人参与，与他们讨论尽可能减小或避免这些影响的策略。

例如项目开发商应与本地农民讨论有关矿区水管理计划和污染控制设施，从讨论中可能会产生改进的建议，而且这样做会使下游的农民对该地区的水质保护充满信心。

3开发绿色开采技术实现可持续发展

当今社会经济高速发展，人们生活水平日益提高，对能源特别是煤炭的需求量在大幅度增加，不可能限制矿山资源开发利用，应根据可持续发展原则，综合考虑矿业经济发展与矿区生态环境保护关系，走矿业“绿色开采”道路。

3.1矿井保水开采技术研究

研究在开采后上覆岩层的破断规律和地下水漏斗的形成机理，以及各种地质条件下开采期间岩层活动与地下水渗漏的关系，从采矿方法、地面注浆等方面采取措施，实现矿井水资源的保护和综合利用。

3.2改革巷道布置和采煤方法，减少岩石巷道

掘进量改革矿井开拓与准备巷道布置系统，积极推广全煤巷布置技术，大幅度减少井下矸石产出量。

兖州矿业集团在矿井采区巷道布置时，取消岩石集中