生态治理规划5-6.ppt

5主要任务根据充分调研和对重点问题深入分析研究，认为大宁煤矿的生态环境保护与治理工作应从该矿区的环境污染治理、煤矸石山综合整治、采煤水污染治理及地下水保护、煤矿沉陷区治理、废弃矿井及矿区植被恢复及生物多样性保护几方面统筹考虑，主要任务如下5.1治理矿区环境污染实现矿区环境功能达标重点解决采煤造成的大气环境污染、水环境污染、噪声污染、土壤污染、运输道路改造硬化、瓦斯综合化利用等问题。通过实施矿区煤场和集运站防尘；道路硬化、绿化；矿区生产、生活污水治理；洗煤水闭路循环、对产生噪声的设备安装消声器、污染土壤修复、植被恢复、瓦斯气发电等方式，改善矿区大气环境质量，解决矿区水环境、噪声及土壤污染等问题。借鉴国内外先进经验，有针对性开展污染土壤诊断、污染土壤生物修复技术方案论证、工程研究。,5.2综合治理堆存煤矸石，消除矿区煤矸石环境影响目前矸石统一运至矸山，对矸山采取标块分期治理措施，采取预设排水涵洞、分层堆放、夯实、边坡防护、绿化等措施，加强运行管理。矸石场要求边坡防护、排水涵洞、夯实、绿化、复垦等；矸石场地近缘要求绿化、边坡防护等。为实现废物综合利用，变废为宝，本矿将新建一座年产6000万吨/年的煤矸石烧结砖厂，实现煤矸石的集中综合利用。改进、完善现有采煤方法和开采布置，推广全煤巷布置单一煤层开采，矸石基本不运出地面，并同时实现综采与综掘同步发展，减少出矸率。,5.3加强采煤区水污染治理及地下水保护力度煤区水污染治理首先采用一元化净水器（混凝、沉淀、过滤）处理，处理后的水一部分用于井下消防洒水，一部分经进一步过滤，软化后用于锅炉、浴室及生活用水，多余的水用作农灌。洗煤厂煤泥水用浓缩压滤的处理工艺，煤泥水闭路循环不外排。并结合区域特点及工程施工状况，将水土流失防治范围集中在矸石场侵蚀区、采空塌陷区、工业场地等。研究以实施采煤及其影响区人畜吃水解国工程为依托，改进矿井水处理工艺，解决矿区人畜吃水困难问题。研究采煤区水资源恢复，地下水补给、土壤保护、生物多样性维持、以及煤炭开采对岩溶水资源量的影响研究。,5.4煤矿沉陷区治理大宁矿井开采实践和地表沉陷现状调查分析，对工业场地及村庄等采取留保安煤柱的方法加以保护，对已开采101工作面和102工作面表现为地表裂缝发育、局部崩塌、和轻度采空区塌陷。沉陷区治理因地制宜，宜耕则耕，宜养则养，运用生物技术和工业技术，把土地治理恢复退还给农民耕作。对破坏的土地，根据有关法规进行复垦，恢复植被，以免造成水土流失。加强对开采上覆岩层运动和地表沉陷规律的研究，掌握地表移动变形规律、地表塌陷的隐患和分析地表塌陷的生态环境影响。研究与应用各种充填技术和组合充填技术，村庄房屋加固改造重建技术，适于村庄保护的开采技术等。5.5恢复矿区、废弃矿井的植被，保护生物多样性通过矿区造林绿化恢复矿区、废弃矿井的植被，保护矿区生物多样性。大宁矿矿区生态系统总体多样性水平不高，野生动植物均为常见种类，无国家和地方重点保护的珍稀、濒危物种分布。矿井的运营，不会使该区内的野生动植物种类和数量发生变化。,,6重点工程为完成总体目标、指标，围绕主要任务，确定本方案的重点工程如下（1）矿区大气污染治理工程矿区瓦斯综合利用工程、煤场防尘工程和煤矿运煤专用道路改造硬化工程（2）矿区水污染治理改造工程矿井水处理改造和生活污水处理改造工程。（3）煤矸石综合治理工程包括煤矸石生产6000万块/年烧结砖及矸石山生态治理；（4）生活垃圾处理工程治理规模为3t/d，库容约3.0万m3，服务年限约22年；（5）生态治理工程对地表裂缝、地表塌陷进行治理，并恢复植被；采煤沉陷区移民及建筑设施加固工程；对塌方或滑坡结合水土保持进行护坡处理和治理；地表沉陷规律研究技术工程。,6.1工程方案比选为完成规划目标、指标，围绕主要任务，统筹规划，重点解决历史遗留及区域性关键生态环境问题,避免煤炭开采中新的生态环境问题的产生。以整个大宁煤矿为建设范围，分期实施煤炭开采生态环境恢复治理工程，建立完整健康的适应经济和社会持久发展的生态大系统，通过项目的建设达到总体目标，以完善煤矿企业生态环境。因此，煤炭开采生态环境恢复治理工程突出重点地优选一批主要建设领域和重点建设项目进行建设，才能取得实效。大宁煤矿主要从矿区大气、水、土壤污染治理工程；煤杆石污染治理工程；采煤水污染治理及地下水保护工程；采煤引发地表沉陷治理工程；植被恢复及生物多样性保护工程等五个方面综合考虑。通过专家现场考察和调查，结合规划的总体目标、分阶段具体目标，按照环境安全优先、敏感区域优先、示范推广优先和综合效益优先的原则因地制宜的进行优选，最终筛选出重点工程六大类。,,,,6.3.1矿区瓦斯综合治理工程（1）工程简介大宁矿井建有永久瓦斯抽放泵站进行瓦斯抽放，矿井瓦斯储量达13214.158Mm3，可抽瓦斯量5528.01Mm3。其中3煤层瓦斯储量为4955.469Mm3，可抽瓦斯量2021.831Mm3，具有瓦斯抽放和利用的丰富资源及优越条件。现以建成瓦斯抽放系统，每日瓦斯抽放量折合100浓度的纯瓦斯量在52万立方米以上，瓦斯浓度一般维持在5075，主要用于小型瓦斯发电站、职工食堂、锅炉、中央空调机、热风炉利用瓦斯作燃料，瓦斯利用量约为抽放量的30左右。瓦斯综合利用工程已列入2008年后重点建设项目，近期规划新建33MW的瓦斯发电厂，该项目总投资24000万元，发电量在5000立方/小时左右发电厂的建成将极大的改善矿瓦斯利用不足的现状，使矿井瓦斯利用率大于85，力求最大限度达到瓦斯抽用平衡。中期规划将已瓦斯为原料，研究生产炭黑、甲醇、甲醛等产品。,（2）方案设计①装机规模的确定Ⅰ发电机组耗气定额目前国内各瓦斯发电机组瓦斯消耗定额指标为每千瓦发电量需耗纯瓦斯气0.35m3左右，折合浓度为40的瓦斯气量为0.875m3/Kwh，大宁煤矿瓦斯抽放站所抽放的瓦斯气体浓度范围维持在5075，瓦斯的热值大约是天然气的1/2，约4000大卡。1立方纯瓦斯发34度电。Ⅱ装机规模的确定根据煤矿瓦斯抽放站抽放瓦斯量确定发电站的装机规模，考虑到因不同的煤层、煤系、送风量等客观因素原因，所导致抽放的瓦斯气中浓度及抽放量的平均值进行确定。最终确定大宁煤矿瓦斯发电装机规模为10500Kw。②工艺流程的确定在煤矿瓦斯储气站东侧300米处建设发电站，发电机房新建。瓦斯气由煤矿抽采站通过瓦斯输送系统送入已有的5000m3储配站，然后用管道接引到电厂输配气间，以保证供气的稳定性，最后混合稳定燃气进入燃气机，所发电量经升压变压器生至10KV后并入矿区电网，供煤矿使用。,③机组选择目国内采用燃气发电基本类型有两种一种是用燃气作为燃气锅炉的燃料，燃烧煤气产生蒸汽，用蒸汽带动汽轮机发电；另一种是用煤气作为燃料在发电机内燃烧，发电机直接带动发电机。考虑到第二种方式适用于小容量多台数的机组方式，采用这种方式，燃气发电机直接带动发电机，可节约大量的水资源，而且投资较少，建设周期短。鉴于上述原因，建议采用第二种方式，拟采用10台500MW活塞式燃气发电机组。Ⅰ发电机组系统组成发电机组由发电机滑油系统、空气过滤系统、高压打火花点火系统、冷却系统、排汽系统、燃料气进汽系统及控制单元、空气进气系统、发电机组控制系统等组成。Ⅱ发电机组全套装置发电机组全套装置包括燃气发电机、发电机、空气过滤器、排气消声器、机组辅助系统、机组系统同期可控制盘等装置。,④装机方案本工程采用多机方案，根据生产拟选用10台500KW机组，总的装机容量为5000KW，该方案的优点是可根据气量的大小适时的对发电机组进行增减。由于大宁煤矿瓦斯抽放的瓦斯气浓度范围在5070，本工程拟选用500GF1-3RW型燃气发电机组。500GF1-3RW型燃气发电机组是为满足和适应煤矿瓦斯气开发的一种新机型，是一种以抽排放空的煤矿瓦斯气为燃料的燃气发电机组，是目前国内利用瓦斯气发电工程种使用较为普遍的设备之一，具有技术成熟、可靠、效率高等优点。500GF1-3RW型燃气发电机组以W12V190ZLDK-2A型燃气发动机和1FC6454-6LA42型发电机配套组成，主要用于瓦斯发电和沼气发电，机组相关数据如下,,（3）工程建设内容本工程建设内容主要为瓦斯发电站工程。根据煤矿瓦斯气抽采量及使用分配情况设置发电站。本工程建设内容包括发电站机房建设、厂区瓦斯输配系统、控制室、燃气发电系统、冷却循环水系统、变电生压系统、余热回收系统、工艺设备管道连接及安全环保系统等。①基本参数采用Ⅰ主厂房主厂房内发电机组平行并列布置，机房为三列式布置，跨度28m，柱距3.9m，共27.3m，标高为6m，安排5台机组，前后两排并列布置。厂房内设置纵向通道，通道宽为4m，与机房两端大门相通，地面做排水坡度，并设下水管道，便于冲洗排水，并在适当部位设冲洗水池。采用自然通风，设置二层侧窗，保证有较好的通风、采光条件。采光分为天然采光和人工照明，并满足防火、防爆、隔声要求。Ⅱ控制室及辅助用房控制室跨度为6.3m，长12.3m，面积77m2；辅助用房建筑面积240m2，采用砖混结构。基础为条型基础。采用自然通风，设置侧窗，保证有较好的通风、采光条件。采光分为天然采光和人工照明，并满足防火、防爆、隔声要求。Ⅲ电气系统本工程为瓦斯气综合利用电站，所发电力进行并网。考虑其装机容量、供电性质及供电现状，本工程以10KV电压等级并入电网。电网并网方案燃气发电机组所发电力以400V电压等级经PCK1-RB500机组控制屏至低压配电屏，汇流后经10.5/0.4KV升压变压器升压至10KV，经电缆将电站所发电力送入供电电网。升压变压器的配置基本按3台发电机配一台变压器，供设置4台变压器。,Ⅳ循环冷却系统本系统用于瓦斯燃气发动机的缸套冷却，主要由一套全自动软水制备装置、补水泵、循环泵、机力通风玻璃钢冷却塔等设备组成。冷却塔采用每期1台GBNL3-6型，配备电机功率为11KW，冷却塔直径6044mm，单台机组低温外循环水（进水温度30℃40℃，出水温度32℃42℃，循环水量2535m3/h）。原水以自来水为水源，自压进入软水制备装置，产出30t/h软化水作为循环冷却系统的补水，每台500F1-32RW瓦斯发电机组内循环每天正常消耗软化水量约10m3/h，由100m3水箱提供。Ⅴ控制系统在瓦斯发电机组侧设置控制室，集中布置机组成套供应的电气及工艺控制屏。发电机组控制屏具有过载、短路及逆功率、欠压等保护功能，屏正面板上装有远传显示仪，在装在发动机的监控仪配合，可监视发动机冷却水温、机油温度、机油压力、转速等，保证发动机安全运行。,,,6.3.2煤场防尘工程（1）方案确定大宁煤矿已有挡风抑尘网，但未设湿法抑尘设施，而煤堆场装卸作业频繁，作业过程中扬尘点多，仅仅依靠挡风抑尘网是不够的。为了能更有效的控制粉尘对周边地区环境特别是大气环境的污染，可增设湿法抑尘设施。湿法抑尘主要是对料堆表面洒水增湿，利用水雾控制粉尘的逸散。有些工艺可以在喷洒水中加入一些化学药剂，如表面结壳剂、湿润剂等，其作用是增加粉尘颗粒的粘滞性和重量来防止起尘。（2）工程设计煤场喷淋采用喷枪喷水，是煤场防尘、降尘提供一个高效方法。高压水流经由特别设计的喷嘴，形成数十米半径的旋转雨帘均匀覆盖堆场表面，达到非常理性的防尘效果。煤场喷淋防尘系统主要由水源系统、自动控制系统、管路系统、喷枪喷头、控制电磁阀及防护设备构成。,该降尘系统的特点①喷枪、喷头洒水雨雾均匀并自动旋转，角度可调，合理布置避免盲区出现，防尘、抑尘效果显著；②远程全自动控制，有多种设定程序，分组控制、单独控制、任意组合控制灵活方便；③临时需要可以现场手动控制，喷枪站控制阀自带手动开关功能，现场作业人员即可操作；④大喷枪喷射距离远，半径可达3095米，减少管道铺设、方便施工；⑤大喷枪、喷头相结合的设计，可以覆盖所有扬尘区域，彻底治理扬尘；⑥可设自动泄水阀、保温伴热，维护简便，冬季也可正常使用。考虑到喷枪安装在场地中央会影响堆取料作业，所以喷枪安装在堆场的周围，在堆场的两侧矩形布置，喷枪选择型号为美国尼尔森的SR100，射程为2850米，共选用4套，4套同时工作。采用自动控制系统对喷枪、水泵进行集中控制，另外要注意季节、气候变化，并掌握少量多次的原则。水源取自矿井废水处理后的达标水。（3）主要设备及投资估算主要设备及投资见表6-5。,,6.3.3矿区矿井水处理改造工程（1）工程方案确定大宁煤矿矿井水排水量较大，为4000m3/d，采用净化措施尽可能复用。原有工艺使矿井水首先采用混凝、沉淀、过滤工艺进行处理，处理后的水一部分（2000m3/d）用于井下消防洒水，另一部分（485m3/d）再经纤维球过滤、精密过滤及软水器软化后用于锅炉、浴室及办公生活杂用水，矿井水的剩余部分（1515m3/d）用管道送至芦苇河农业生态示范区储水池中作农灌用水。其工艺流程图见图3-1。矿井水综合利用改造工程就是扩大矿井水深度处理量，加大废水处理后饮用水的回用量。按照处理出水水质达到污水综合排放一级标准设计，日处理1万吨废水需投资金额为1.29亿元左右，按日处理4000m3废水计算，工程总投资为487.83万元。新方案采用综合一元化处理工艺（混凝、沉淀、过滤、消毒等），并把大口井、五龙沟的水源引入系统的深度处理，处理后的水可利用性更高，复用于井下消防洒水、选煤厂生产用水等，剩余部分用于地面储煤场防尘洒水和绿化，多余部分外排。,（2）工艺流程描述本方案采用的系统分为三个部分矿井废水回用系统、矿井废水深度处理系统和污泥处理系统。①矿井废水回用系统矿井废水回用主要用于井下消防、洒水、绿化、降尘或者备用等，因此主要去除水中的SS和油类物质。首先废水进入隔油池除油，然后进入调节池进行水量调节，并同时进行加药，所加药剂为PAC絮凝剂，加药后的废水进入混合器进行搅拌混合，使絮凝剂迅速均匀地溶解并水解，再将混合液送入一体化净水器，水中形成粗大絮凝体，通过沉降作用与水发生分离，上清液为去除了油和悬浮物的清水，经过消毒后可以存放在清水池，供矿区生产水使用，实现了矿井废水回用的目的。,②矿井废水深度处理系统清水池内的中水一部分进入深度处理系统。该系统在缺少水源的情况下还可以将大口井、五龙沟水源引进来进行补给。深度处理系统采用多介质过滤活性炭过滤精密过滤反渗透工艺，可以将水处理到饮用水标准，进入清水池存放，供矿区生活、办公用水。过滤使用的反冲洗水来自中水清水池，反洗后的泥水进入煤泥水池进行沉降处理，沉泥进入污泥处理系统进行脱水处理。分离后的水进入中水清水池回用。③污泥处理系统污泥处理系统包括污泥集水池和煤泥处理。污泥集水池收集净水器中排出的泥渣，并进行浓缩处理，主要去除沉泥中的空隙水和部分毛细水，浓缩上清液返回清水池回用，浓缩后的污泥再进行脱水处理，去除毛细水、吸附水和部分内部水，将污泥制成泥饼外运。（3）工艺流程图（4）设备选型、工艺参数及投资估算改造工艺增设了隔油池、混合器、消毒装置（二氧化氯发生器）、多介质过滤器、活性炭过滤器、反渗透装置、酸洗水箱、煤泥水池、清水池、水泵及配套的管道、阀门、仪表等。新增的构筑物及设备的型号、工艺参数和工程投资预算见表6-7、6-8、6-9。（5）可达性分析,,,,6.3.4矿区生活污水处理改造工程（1）工程方案确定矿区生活污水水量为90m3/d，其水质BOD5≤90mg/L，COD≤150mg/L，SS≤180mg/L，原工艺采用二级生化处理后绿化或农灌。其工艺流程图见图3-2。由于原有工程处理效果不佳，没有有效的排泥设施和去除水中悬浮物的设备，因此要对该工艺进行改进。改造工程采用流量为5m3/h的地埋式污水处理设备进行处理，处理后水质要求BOD5≤20mg/L，COD≤50mg/L，SS≤30mg/L，满足污水综合排放标准（GB8978-1996）一级排放标准。本改造工程采用的工艺为格栅调节沉淀两级生化消毒工艺，出水用于农田灌溉、矿井生产回用或者直接排放。（2）工艺流程描述改进后处理系统有三个部分预处理系统、生化处理系统和污泥处理系统。①预处理系统生活污水中主要的污染物是SS、COD、N和P等。进入预处理系统，首先利用格栅井将水中粗大的悬浮杂质进行物理去除，保证后续设备的正常运行和管道的疏通。格栅井出水进入调节池进行水质、水量调节，缓冲进水的波动，这样，原水可以很平稳地进入斜板沉淀池，该沉淀池有两个特点斜板和隔油装置。斜板主要用来提高沉降或上浮的效率，原水中的沉淀物可在初沉池内进行沉降，由底部排泥管排至污泥浓缩池。如果水中含有油类等悬浮物质时，可以利用隔油装置进行有效的去除，保证进入生化处理系统的水质要求,②生化处理系统该工艺采用二级生化工艺，一级为厌氧，二级为好氧。厌氧池内生长着厌氧菌和兼性菌，能够降解部分COD，同时进行反硝化和聚磷菌的磷释放过程，能够释放大量的氮气，将氮脱除。随后污水进入好氧池，好氧池由风机进行鼓风曝气，鼓风曝气一方面向水中不断提供溶解氧，另一方面对混合液进行搅拌，使污泥悬浮，大量降解水中的COD，同时进行硝化和磷的吸收过程，水中的有机物质和磷基本被去除。该二级生化系统采用污水回流方式，将硝化后的污水回流到厌氧池进行反硝化，提高脱氮率。经过生化处理后的污水中含有大量的污泥，因此必须利用二次沉淀池进行泥水分离，底部沉泥也进入污泥浓缩池进行污泥处理，上清液流入清水池随后进入消毒池，如有需要可以对清水池出水进行消毒处理，由二氧化氯消毒器提供杀菌消毒作用。消毒池内的水可作为直排水，也可用于农灌或者回流到矿区回用。,③污泥处理系统污泥处理系统的污泥来自斜板沉淀池和二次沉淀池，该系统由污泥浓缩池和污泥脱水机组成。污泥浓缩池对污泥进行浓缩，去除污泥中的空隙水和部分毛细水，缩小污泥的体积，减轻后续设备和管道的负荷压力，浓缩池上清液返回调节池与生活污水混合。浓缩后的污泥最后进入污泥脱水机进行毛细水、吸附水和内部水的去除，使污泥干化形成泥饼外运。脱除的水分也返回调节池，提高水资源的重复使用率。（3）工艺流程图（4）设备选型、工艺参数及投资估算工程为了使生活污水处理站出水达标排放，工艺增加了隔栅井、斜板沉淀池、二沉池、污泥浓缩池、污泥泵、板框压滤机（污泥脱水机）、清水池、二氧化氯发生器、消毒池等。设置的构筑物及设备型号、规格及预算详见表6-11，表6-12和表6-13。（5）可达性分析,,,,6.3.5矸石制砖工程（1）工程简介现矿井洗煤厂洗出矸石一部分经汽车运送到附近大宁石旺沟后分层填埋，推平压实，最终覆土造地，还有小部分进入附近居民矸石砖厂制砖。为了实现废物综合利用，变废为宝，根据晋城市2007-2010年煤矸石砖建设项目实施意见要求，亚美大宁煤矿规划在2009年6月底以前开工建设证载能力400万吨/年，拟建6000万块矸石砖新建项目，年设计能力可利用矸石约20万吨。煤矸石是生产过程中的固废，年处理费用大约125.86万元，上缴排污费93.92万元。砖厂建成后，为矸石处理找到了出路，可治理煤矸石污染，变废为宝，减少堆场占地，利用煤矸石生产混凝土空心砖，使煤矸石综合利用率达到80以上，既有利于环境保护，又有效解决煤矸石排放，实现煤矸石集中利用。,（2）矸石砖生产线①产品方案产品规格为24011553mm，产品质量标准按GB5101-2003标准执行，产品抗压强度平均值≥10.0MPa，根据市场需求也可生产KPI多孔砖，产品规格为24011590mm。②原料来源及质量项目建成后年产6000万块煤矸石砖，需用矸石16万吨。自2007年以来，大宁煤矿每年排放的煤矸石约48.84万吨，而且矸石中几乎不含硫，这些煤矸石能满足砖厂正常生产。③原辅料消耗情况该项目主要原辅料消耗情况详见表6-16。（3）生产工艺简述本项目为年产6000万块煤矸石砖的生产项目，工艺介绍如下①原料制备生产线使用的煤矸石，在开采后运输前，由人工对煤矸石中的大块砂岩进行剔除，以确保产品质量。,,煤矸石由皮带输送至原料棚，与页岩一起用装载机直接送入给煤机，均匀喂入环锤式破碎机破碎，粗碎后的原料由皮带输送进入分料料斗均匀分配给2台振动筛进行筛分，筛上料继续回到锤式破碎机破碎，小于2mm的筛下料送入双轴搅拌机加水搅拌。②原料陈化处理搅拌后的原料送入陈化库进行陈化处理，由布料皮带机按一定规律，将原料均匀地分布在陈化库中，经3天以上充分陈化后，由多斗挖掘机转皮带机送入成型车间。③成型陈化后的物料，经双轴搅拌机加水进一步搅拌，然后进入真空挤砖机挤出成型，挤出泥条经气动切条机、自动切坯机切割成要求尺寸的砖坯，码上窑车，以备干燥。④干燥、焙烧干燥与焙烧采用一次码烧工艺，干燥窑和焙烧窑一字排布。干燥窑采用内宽4.6米的隧道式干燥方式，该生产线采用2条干燥窑。干燥热源利用隧道窑焙烧的余热。通过调节系统自动调节送风温度及风量大小，确保砖坯干燥质量。隧道窑采用内宽为4.6米断面窑型，该生产线采用2条隧道窑。窑体结构设计成平顶结构。采用内燃被烧砖工艺，热源来自砖坯内燃料。由煤矸石所含热量来满足烧砖工艺要求。隧道窑设有排烟系统、循环系统、余热系统、冷却系统和车底压力平衡系统。设窑产量高、断面温差小、保温性能好，窑炉设自动控制系统，焙烧热工参数稳定，保证了烧成质量。具体生产工艺流程详见图6-4。,（4）建设内容①建设内容本项目拟建一条年产6000万块煤矸石烧结普通砖的生产线，主体工程为原料棚、破碎车间、陈化库、成型车间、烧成车间、变电所等、门卫、厕所等。主要建筑物见表6-17。②主要设备材料清单根据生产工艺流程和生产规模选择主要设备详见表6-18。（5）可达性分析目前国家政策已明令禁止使用黏土砖，要求大力发展煤矸石制砖，新建矸石砖厂在政策上也是完全符合国家规定的。在国家取缔黏土砖后，矸石砖以其节能、环保的巨大优势马上吸引了很多商家，具有很大市场。因此，该方案在技术可行，经济效益、环境效益都十分明显。,,,,6.3.6矸石山治理工程（1）工程简介矸石山综合治理的指导思想以植被复垦、绿化环境为手段，把煤矸石综合治理与矿区生态建设、环境污染治理相结合，促进生态的动态平衡和良性循环，形成开发与整治相结合、发展与环境相协调，努力实现煤矸石综合治理与矿区经济效益、社会效益、环境效益的同步提高，实现矿区的可持续发展。大宁煤矿矸石场位于厂址东北1.5km的石旺沟村山沟内，矸石山设计堆矸石容积为634万m3,贮矸石场征用土地144亩，平均沟宽120m、沟深40m，沟长数里，可堆放矸石20年以上。其南距石旺沟自然村600m。洗选矿石的排放量约为48.84万吨/年，2007年前已经堆放约100万吨，已治理约40亩，现阶段主要治理措施为覆土造田，植树绿化。矸石山治理工程主要是在产煤矿矸石治理工程，一般要求采取预设排水涵洞、分层堆放、夯实、边坡防护、绿化和加强运行管理等措施。（2）工程建设内容①植树、修涵洞、做防渗层、筑坝沿沟口设绿化林带，林带宽度为10m，种植高大树林如杨树、桦树等，起到初期对矸石遮挡、屏蔽的作用。沿沟底修涵洞，用于排放沟内洪水，以防洪水将矸石冲走及对矸石造成浸泡淋溶污染水体。由于沟底覆盖有黄土，将沟底的土平整，将挖出的土运到矸石沟，摊平覆土，并夯实做为防渗层。在矸石场上游筑防洪坝，下游筑拦渣坝。本步骤三项工序同步进行，才能为后续工序创造有利环保的工作场所。绿化应注意排与排有一定错距，以起遮挡、屏蔽的作用。,②排矸工艺根据矸石沟的地形地貌特征以及水土保持要求和排矸场的安全，确定排矸场的排矸工艺为矿井生产产生的矸石用汽车沿着工业场地至矸石场的道路，运往矸石场，用推土机将矸石推平，并通过推土机往返对矸石进行压实。矸石应逐层进行堆放压实并喷石灰乳，并经黄土层的隔绝，每层厚度以3m为宜。③外边坡整形、覆土和绿化每个阶段矸石堆放完成后，即开始对边坡进行整形，然后覆土并绿化。矸石自然堆置坡度为27˚，外边坡修筑大坝整形时可按45˚考虑。外边坡整形包括对分层外部统一进行整形和修筑矸石公路，以及排水沟。矸石公路外侧高于内侧，坡度为2，使降雨汇集到排水沟，可避免雨水沿坡面流淌过程中对覆土的冲刷，有利于水土保持。排水沟应为混凝土砌筑，起到防渗作用。绿化树种选择适合当地生长的树种，栽种季节宜选择在春季，草种选择耐旱、繁殖力强的品种。树木栽种方式采用客土坑栽，客土采用熟土及肥料按比例混合，肥料可用生活污水站的污泥。为了保证绿化和树木成活率，要定时浇水，将处理后的生活污水，用多用途洒水绿化车喷洒。,④排水沟晋城地区夏季常有暴雨，矸石山集水面积较大，雨水汇集后，很容易冲垮覆盖在矸石上的黄土，甚至冲出数米的深的大沟。由于被裸露的矸石仍有较高的温度，一旦暴露于空气中，很容易复燃。为了保护好覆盖封闭效果，非常重要的一点是矸石山马道及斜坡上修筑好排水沟。排水沟设置位置A、矸石山斜坡上构筑马道平台，再在平台上设置排水沟，可将斜坡上的雨水起到分流作用；B、马道平台之间设置竖向排水沟连通，保证上部雨水顺利引至山底，汇入农田。煤矸石山堆场马道上均需修建排水沟，马道之间由坡面导流渠连通，矸石场底部四周建混凝土砌筑排水沟，将雨水引入附近农田中，以防止雨季雨水排泄不畅，径流进入煤矸石山堆场，增加煤矸石的渗滤液。同时长期浸泡使得有毒有害物质浸出量增大，对环境的影响加剧。排水沟做法采用毛石砌筑，水泥砂浆勾缝处理。最后在煤矸石山堆场四周修建重力式毛石挡土墙，用以拦挡煤矸石垮塌。⑤矸石山挡土墙矸石山挡土墙采用片石结构。基础采用片石基础，基础埋深1.5m，基础下做100厚碎石垫层，0.00以上采用M7.5水泥砂浆MU30毛石砌筑，档土墙基础以上高8.0～10.0m，由于挡土墙铺设很长，每15米做沉降缝一道，缝宽30mm，缝中填塞沥青麻筋等有弹性的防水材料。,（3）方案特点①矸石逐级堆放，底部与顶部高差为25m左右，山坡平缓，施工简便；②矸石山表面喷浆固化，整治彻底，表面绿化，矸石灭火彻底，不易复燃；③黄土表面林草复垦，水土保持良好，风景秀美；④环保治理彻底，但是施工简单，总体投资较小。（4）工程量（5）可达性分析对矸山采取分期治理措施，建挡矸墙，设排水设施，分层推平压实，覆土绿化。并根据情况种植树木进行绿化和复垦。边坡稳定、筑坝、灌浆灭火（或阻燃）、排水及浇灌工程设施的建设，可防止水土流失。本部分工程投资约402.93万元。应用土壤覆盖技术，在煤矸石上覆上60cm，并种植各种植被，植被选择应园地制宜，适地适树适草的原则，交错种植乔木、亚乔木、灌木、草皮等，形成紧密型的生态结构，本部分工程投资约998.3万元。合计1403.21万元。,,6.3.7矸石场拦护坝（1）工程简介矸石场拦护坝即在矸石场下游修建护坡及拦截构筑物等工程，防止积水过大而产生滑坡或矸石流，对下游的农田，甚至对沟口外的公路和下游河道影响；（2）建设方案（3）可行性分析6.3.8建立生活垃圾填埋场（1）工程简介由于生活垃圾成分复杂，并受经济发展水平、能源结构、自然条件及生活习惯因素的影响，很难有统一的处理模式，所以对生活垃圾的处理方式一般是随国情而异，一个国家中各个不同的地区也采用不同的处理方式，但最终都是以无害化、减量化、资源化为处理目标，对生活垃圾处置采用的技术方法主要有卫生填埋法、焚烧法及堆肥法。大宁煤矿生活垃圾具有有机成分较高，垃圾水分含量较高的特点，生活垃圾量小，采用堆肥法处理，不仅需要采用分选等工艺进行前处理，增大投资，产品销路难以保证，而且仍然会有部分剩余垃圾（无机物）需要进行填埋处理。因此规划在矿区建设生活垃圾集中处理点，对垃圾进行分层填埋，地面做防渗处理，垃圾表面进行覆土处理，并做排水沟、护坡等，做到垃圾集中填埋，所有生活垃圾能够达到无害化中处理。,（2）方案确定本方案采用垃圾预处理填埋工艺。生活垃圾运到处理处置系统后，首先进行垃圾的分选，大块垃圾进入破碎机破碎成小块固废，然后进入压实器进行体积压缩；分选出的小块垃圾直接进入压实器，与破碎后的垃圾一起压实。压实后的固废块运送到垃圾填埋场进行最终处置。填埋场垃圾的渗滤液经收集系统输送到渗滤液处理系统进行处理后外排，而填埋场产生的气体通过气体收集控制系统收集后输送到生活区作为天然气能源用于烧水、做饭等。生活垃圾填埋场的地表雨水由雨水收集系统通过地下管网排放。（3）工艺流程图,,（4）生活垃圾处理处置工程描述①填埋场入场要求A、进入填埋场的填埋物应是下列生活垃圾居民生活垃圾、商业生活垃圾、集市贸易市场垃圾、街道清扫垃圾、公共场所垃圾、机关、学校、厂矿等单位的生活垃圾。B、建筑垃圾（包括建筑残土、砖、瓦、陶瓷等残碎物、废水泥及其制品残碎物、废砂等）作为生活垃圾卫生填埋的覆盖材料，可以少量进入生活垃圾卫生填埋场。C、严禁下列物质进入填埋场有毒工业制品及其残物、有毒药物、有化学反应并产生有害的物质、有腐蚀性或有放射性的物质、易燃、易爆等危险品、生物危险品和医院垃圾、其他严重污染环境的物质。Ⅳ填埋物含水量、有机成分、外形尺寸应符合具体填埋工艺设计要求。经调查，大宁煤矿所产生的生活垃圾符合采用填埋的最终处置条件。,②生活垃圾处理和处置系统A、生活垃圾筛分设备从生活区运送过来的生活垃圾体积各不相同，需要对其按大小进行筛分，也称分选，分选后的垃圾可按照大小情况进行预处理。因此，垃圾的分选是垃圾处理的第一步。B、生活垃圾破碎设备筛分出的大块垃圾不便于后续的处理、处置，需要进入破碎机进行垃圾破碎，将大块垃圾破碎成小块固体，减轻后续处理、处置的压力和负荷。C、生活垃圾压实设备为了节省填埋体积，最大限度地将垃圾固废进行体积压缩，在最终处置前需利用压实器将垃圾进行物理压实。压实器的垃圾一部分来源于筛分出来的小块固体，另一部分来自于破碎后的垃圾块。③填埋场库容及填埋场使用年限A、填埋场库容设计本工程所选厂址拟用从沟头起长约100m、上底宽约70m、下底宽约20m的天然冲沟进行垃圾卫生填埋的填埋区范围。结合场址地形确定沟底宽度为30m，两侧边坡坡度各12～13，填埋高度约10m。,B、填埋场使用年限的校核由于垃圾的产生量与人均垃圾日产量指标密切相关，如果填埋场设计处理年限太短，则不符合经济和环境的合理性，造成不必要的浪费；如果填埋场设计处理年限太长，投资必然增大，不符合现在的经济发展状况。大宁煤矿现有人口现有职工2500余名（2007年），人均垃圾按1.2kg/人.日，人口增长率按5，2008年人口为2625人，生活垃圾产量为1149.75t/a，2028年人口为6965人，生活垃圾产量为3050.67t/a，则从2008年至～2028年垃圾累计体积为46204.62万m3。其中垃圾压实密度取0.8t/m3，覆盖土体积按垃圾产生量的14考虑。根据实际情况，本工程准备建一治理规模为8t/d，库容量约4.2万m3，服务年限为20年的生活垃圾填埋场。④填埋场防渗工程A、防渗方式的选择进入填埋场的垃圾，其中含有一些有机物，有机物降解产生渗滤液会造成污染。根据城市生活垃圾卫生填埋技术规范，垃圾填埋场必须进行防渗处理，防止对地下水的污染。水平防渗是采用防渗材料将填埋场库区的场底及边坡铺盖，填埋库区形成一个封闭水系，并以防渗材料阻隔渗滤液的渗漏。水平防渗适用于场地底不存在不透水层或不透水层很深以及防渗要求较高的填埋场。一般填埋场均不具备自然防渗的条件，该填埋场场底主要粉质粘土等；边坡主要分布黄土状粉土、及黄土状粉质粘土及石灰岩，不具备进行自然防渗及垂直防渗条件。因此本填埋场拟用水平防渗的方式。B、防渗衬垫材料的选择通过总结国内外填埋场使用人工合成防渗材料的经验及教训，在广泛收集资料和调查的基础上，考虑材料对生活垃圾卫生填埋场的适应性和化学稳定性，本工程采用1.5mm厚的高密度聚乙烯（HDPE）土工膜为垃圾填埋场防渗层的衬里材料，HDPE土工膜的物理力学指标见表6-22。,,综上所述，本工程拟采用高密度聚乙烯（HDPE）土工膜防渗。填埋场防渗层结构设计水平防渗方式结构形式一般可采用以下三种方式，即单衬层防渗结构、双层防渗结构和复合防渗结构。复合防渗层防渗结构防渗效果较好，目前普遍采用，本工程也采用此种防渗结构形式。当填埋区场底与边坡按设计平整完之后，即可进行防渗系统的铺设。在垂直高差较大的边坡上铺设土工膜时，应设锚固平台，平台高差应结合实际地形确定，不宜大于10m。锚固平台宽3m。a、坑底防渗层依次从下而上包括以下内容1）基底层基底层将按设计标高平整、压实，须保证防渗系统下面的稳定。2）膜下防渗保护层按照规范，一般情况下在场底基础处理后，铺设750mm厚的压实粘土，作为HDPE膜下保护层。但是由于当地粘土较为缺少，也可采用钠基膨润土垫替代膜下防渗保护层。本工程用300厚压实粘土钠基膨润土垫（其规格为4800g/m2，渗透系数≤510-9cm/s）作为膜下防渗保护层。3）HDPE防渗膜防渗膜采用厚度为2.0mm的高密度聚乙烯光面土工膜。土工膜必须根据施工质量保证规范地进行焊接和测试。4）膜上保护层在HDPE膜上铺设一层600g/m2的土工布。5）渗滤液导流层与缓冲层在土工布上铺设一层100mm后沙砾层，然后再铺设300mm厚16～32mm碎石层作为渗滤液的导流层。沙砾层为缓冲层，保护土工布及HDPE膜不被碎石渗滤液导流层硌坏，防止造成垃圾渗滤液下渗。,6）垃圾层在渗滤液导流层上面再铺设一层200g/m2的土工布，然后开始进行垃圾的填埋作业。b、边坡防渗层的防渗结构1）基底层基底层将按设计标高、坡度进行平整压实，由于受地形条件限制，本工程边坡设计坡度为12。基底须保证防渗系统的稳定。2）膜下保护层按照规范，一般情况下在场底基础处理后，铺设750mm厚的压实粘土，作为HDPE膜下保护层。但是由于当地粘土较为缺少，也可采用钠基膨润土垫替代膜下防渗保护层。本工程用300厚压实粘土钠基膨润土垫作为膜下防渗保护层。3）HDPE防渗膜防渗膜采用一层厚为2.0mm的高密度聚乙烯光面土工膜。土工膜必须根据施工质量保证规范地进行焊接和测试。4）膜上保护层在HDPE膜上铺设一层600g/m2的土工布作为膜的保护层；为了使其膜稳定，在填埋场上边界四周做锚固沟，在局部坑底与填埋场上口高差每隔不大于10m设一条锚固沟。锚固沟的断面尺寸为深800mm，宽1000mm。,5）渗滤液导流层与缓冲层在土工布上铺设一层100后沙砾保护层，然后再铺设300厚16～32mm碎石层作为渗滤液的导流层。沙砾层为保护层，保护土工布及HDPE膜不被碎石渗滤液导流层硌坏，防止造成垃圾渗滤液下渗。综上所述，本工程采用高密度聚乙烯（HDPE）土工膜与GCL复合衬里系统作为填埋库区的主要防渗层。⑤渗滤液收集导排系统为了及时排出填埋场内产生的渗滤液，减小垃圾填埋场内渗滤液对地下水造成污染的风险，在填埋场内应设置渗滤液导排系统。生活垃圾卫生填埋的渗滤液的收集和导排系统主要由设置在基坑内防渗层上的渗滤液导流层和集水盲沟以及渗滤液导流管组成。渗滤液导流层由500mm厚粒径16～32mm碎石及100mm厚粒径2～10mm砂砾层组成，作用为将垃圾中渗出的渗滤液尽快引入收集导排盲沟及导流干管内。由于本工程填埋区场底较窄，因此仅沿着填埋场场底设置一条主盲沟，主盲沟内铺设de400导渗花管（干管），坡度与场底一致，为12～14.43。支盲沟沿主盲沟成鱼刺形布置，每二十米布置一个。支盲沟内铺设de315导渗花管（支管），坡度为0.016。要求盲沟坑底防渗层上铺设100mm厚砂砾保护层，之上铺设500mm厚的砾石层，砾石直径为Φ20～Φ40mm，砾石的碳酸钙含量5。施工时要求从上至下粒径逐渐加大，这样既能截住小颗粒，又能确保排水通畅。渗滤液流入导流层进入支盲沟和主盲沟，最后由主盲沟导流管穿过垃圾坝进入渗滤液调节池。,⑥渗滤液处理系统A、渗滤液产生量的计算生活垃圾卫生填埋场渗滤液产生量的计算一般都是采用经验公式，QIAC/1000计算，此经验公式存在主要问题是渗入系数C值的选取上随意性较大，没有根据气象条件的不同来确定C值。对我国北方干燥地区，蒸发量远大于降雨量和南方地区降雨量远大于蒸发量，他们之间的计算结果可能会相差好几倍，对山西地区应该考虑蒸发量的影响。经验公式中受雨面积A的选择对渗滤液产生量也有较大的影响，主要应该考虑分段分区（或