浅谈煤炭开采对矿区及周边生态环境的影响.pdf

1632020 年第 8 期 浅谈煤炭开采对矿区及周边生态环境的影响 胡荣涛 （福建省华厦能源设计研究院有限公司，福建 福州 350001） 摘 要 以福建省永安煤业有限公司仙亭煤矿为例，分析煤炭开采过程中和闭矿后对矿区及周边生态环境的影响，并针 对煤炭开采引起的环境污染治理及煤炭行业可持续发展提出相应的建议。 关键词 煤炭开采 生态环境影响 可持续发展 生态补偿机制 中图分类号 X752 文献标识码 A doi10.3969/j.issn.1005-2801.2020.08.053 The Influence of Coal Mining on Mining Area and Its Surrounding Ecological Environment Hu Rong-tao Fujian Huaxia Energy Design and Research Institute, Fujian Fuzhou 350001 Abstract Taking Xianting Coal Mine of Yongan Coal Industry of Fujian Province as an example, this paper analyzes the impact of coal mining on the mining area and its surrounding ecological environment during and after mining, and puts forward corresponding suggestions for environmental pollution control caused by coal mining and sustainable development of coal industry. Key words coal mining ecological environmental impacts sustainable development amechanism for ecological compensation 信息化技术与绿色发展 1 煤矿开采对矿区周边环境的影响 1.1 煤矿开采对土地资源的影响 煤炭的开采主要分为露天开采和地下开采两 种，无论是地下开采还是露天开采，都需要剥离地 表土层，改变原有土地结构，都将对矿区地表植被 造成破坏，影响矿区周边生态环境平衡。 福建地区的煤炭矿山主要为地下开采，对于矿 区地下岩土而言，在开采过程中采取疏水降压措施， 使得岩体孔隙间水体支撑作用力消失或者不同程度 减少，从而诱发岩土松动。当煤层采空后，采空区 围岩应力场发生改变，有可能诱发采空区上覆岩层 下沉，从而引起地面沉陷。此外，矿山工业场地与 生活区的建设和井工开采后煤矸石山对土地的压占 和污染等均不同程度地对矿区周边土地资源产生一 定的影响。据悉，福建省永安煤业有限公司仙亭煤 矿矿区面积为 3.0593km2，仅排矸场占地面积约达 5.55hm2，其对地表植被的破坏、土地的压占等影响 可见一斑。 1.2 煤矿开采对水资源的影响 煤炭地下开采过程中矿井疏水降压导致含水层 水位减低。当采空区面积不断扩大，采空区上覆岩 层中的地下水短时间内排向采空区形成矿坑水而被 排出，从而人为改变了地下水的补给途径，破坏了 矿山山体水平衡。煤层原生物矿物组分和井下残留 污染物、遗弃的设备及物料，极易造成地下水硫酸 盐、铁锰含量超标，受污染的矿井水排入地表后会 对周边水体及土壤环境造成极大的污染。同时煤炭 生产过程中的洗煤水含有大量的酸性物质、放射性 物质和悬浮物，若未经妥善处理而将其排出，与周 边地表水、地下水产生联系，就有可能导致矿区周 边水体污染。 仙亭煤矿原建有 1 处矿井废水处理设施，设计 处理能力 300m3/h，主要用于处理废水中的 SS 和调 节废水 pH 值。但随着地下开采深度不断加深和周 边临近矿坑的陆续关闭，导致矿井废水量大幅增加， 尤其在雨期时，最大排水量预测将达到 1000m3/h。 同时采空区的不断加深扩大与周边临近矿坑的关闭 收稿日期 2020-05-20 作者简介 胡荣涛（1991-），男，助理工程师，2018 年毕业于福 建师范大学，生物化学与分子生物学专业，硕士研究生，于 2018 年 10 月入职福建省华厦能源设计研究院有限公司，在公司研发中 心监测站主要从事环境监测、企业环境管理等环保工作。 1642020 年第 8 期 都人为地改变了地下水流向，打破山体原有的水平 衡与补给路径，使得抽排出的矿井水水质变得更为 复杂，矿井废水中铁锰含量显著增加。为确保生产 废水达标排放，永安煤业有限公司斥资八百余万元 新建一座具有先进处理工艺的污水处理站，用于处 理仙亭煤矿的矿井废水及周边已关闭煤矿通过仙亭 排水系统抽排的矿井废水，并将原有的落后废水处 理设施作为应急处理系统。如图 1 所示。 图 1 仙亭煤矿新建污水处理站实景图 1.3 煤炭开采对大气环境的影响 煤炭开采过程中，煤层解析出来的煤层气通过 井口、开采裂隙排入大气。多数的煤矿都有瓦斯， 煤炭开采过程中排放出的瓦斯不仅威胁井下开采的 安全，而且对环境的污染十分严重。 煤炭开采中排弃的煤矸石，其总量约占煤炭产 量的1020， 大多堆积在排矸场中形成煤矸石山。 煤矸石在堆积过程中存在不同程度的氧化反应，释 放出大量有毒有害气体。此外，在煤矿开采的各个 过程中，都产生大量的粉尘，而这些粉尘往往含有 大量重金属元素。随着这些气体及粉尘排向大气层， 严重影响了矿区周边环境空气质量，而当这些粉尘 沉降后又会污染周边的土地资源。 2 矿山闭矿后对矿区周边环境的影响 矿山关闭（闭矿）是指一座矿山或选矿厂区完 全停止生产，并经一系列善后处理后永久性终止生 产活动。但是矿山闭矿后，并不意味着其引发的生 态环境问题的结束，矿山开采所遗留下来的环境安 全隐患仍需要持续性的防范管理与投入治理。例如 堆积的煤矸石山若是处理不当还有可能引发自燃， 产生自燃废气，严重污染矿区及周边大气环境。而 闭矿后的矿山多处于无人管理或是缺乏管理的状 态，受污染的矿井水排入地表后引发周边水体及土 壤污染。2019 年中央生态环保督察发现，福建省龙 岩市瓦窑坪煤矿由于闭矿后缺乏管理，导致废弃矿 井水发生渗漏，部分矿井水未经处理流出，造成周 边地表水水体污染。更有甚者部分小型私人煤矿关 闭后基本处于无人管理状态，矿井水未经处理直排 至河流之中，对周边生态环境造成难以估计的影响。 3 对煤炭开采环境治理的若干建议 3.1 土地资源治理 因矿山开采对岩土结构的破坏从而导致地表沉 降，应及时进行修复加固。若沉降严重，威胁周边 人民群众的生命财产安全，则需要因地制宜地治理 沉降区。例如搬迁群众房屋至安全地带并将沉降区 改建为耕地、林地、水产养殖等，进而逐步形成复 杂的矿区农业、林业、渔业复合生态系统。此外， 矿山配套的工业广场、平硐口和生活区等都需及时 对开挖建设造成裸露的地表进行植被修复。 3.2 煤矸石等固体废物治理 煤矿开采产生的废渣、废石和剥离的土方应采 取适当的综合治理措施。露天开采的矿场可将废土石 输入采空区内，将煤层上部较为肥沃的表土剥离单 独存放用于最后复垦回用，经土地平整后种植植被。 福建地区煤矿开采产生的煤矸石多堆积于排矸 场中形成煤矸石山，且由于持续生产排矸，多数无 法对排矸场进行全面的绿化。仙亭煤矿矸石场占 地面积约为 5.55hm2，目前排矸场已绿化面积不足 1hm2。仙亭煤矿虽然相应地设置了拦矸坝、淋溶水 沉淀池、截洪沟等环境保护措施，但是也仅用于控 制、减少排矸场对周边环境的影响。对于采煤产生 的大量煤矸石除了已知的用于填充开采产生的塌陷 坑外，或可尝试将其回收利用。根据其矿物组成和 化学成分的不同，利用不同技术回收加工后作为建 筑材料二次利用，例如煤矸石制砖、煤矸石矿物 掺合料、煤矸石复合水泥等。 3.3 水资源治理与防护 煤炭地下开采矿井应建立相应的阻水墙、隔离 层等堵塞围岩裂隙等导水通道，避免地下水发生串 层污染。因疏水降压抽离的矿井水应经适宜的处理 措施治理后达标排放，在煤炭闭矿后应根据实际渗 水情况，切断地下水导向废弃矿井涌入路径，并对 因水位回弹从废弃矿井流出的废水进行持续性治理 与防护，以保障周边地表水环境不受污染。 4 促进煤炭行业绿色可持续发展的若干建议 4.1 建立科学完善的矿区生态环境质量评价体系 煤炭开采对矿区及周边生态环境的影响因素多 1652020 年第 8 期 种多样，影响的程度和效应也不尽相同。准确地评 价和监测矿区及周边的生态环境系统的现状、发展 水平与趋势，有利于及时找出所存在的问题，为矿 区的生态环境预警和防护治理打下良好的基础。 2006 年，我国生态环保部制定了生态环境状况评 价技术规范（HJ 192-2006），并于 2015 年对其 进行更新完善。 4.2 构建煤矿开发区生态补偿长效机制 煤矿开发区生态补偿是指因煤炭资源开发，造 成自然资源的破坏、生态环境的污染、城市丧失可 持续发展机会而进行的治理、恢复、校正，所给予 的资金扶持、财政补贴、税收减免及政策优惠等活 动总称。煤炭开发区生态补偿是对煤炭开发造成的 外部成本内部化，有利于调整利益相关者因资源开 发引发的环境利益和经济利益的分配不均。 2007年， 我国在山西试点矿产资源改革，发布了山西省煤 炭可持续发展基金征收管理办法，尝试对煤炭资 源开发进行生态补偿。同年，中国环保部出台关 于开展生态补偿试点工作的指导意见，推进了生 态补偿实践探索。紧随之，福建省国土资源厅、福 建省财政厅和福建省环境保护局联合发布关于实 施矿山生态环境恢复治理保证金管理办法有关事项 的通知（闽国土资综〔2007〕168 号文），有效 促进了福建地区煤炭矿山生态恢复。但是，时至今 日我国的矿产资源生态补偿机制仍是以政府为主导 对矿产开发区进行经济补偿，补偿模式单一，补偿 资金不足。现有的生态补偿标准评估方法各有侧重 点，尚未形成完善的矿产资源开发区生态补偿标准 评估方法。 福建省永安煤业仙亭煤矿自 2007 年起不间断 地对矿区生态环境恢复进行投入，仅资金投入至今 已达千万级别。矿区自然景观得到了最大程度的恢 复，保障了矿区及周边环境安全，使得区域生态环 境得到保持和持续发展。但是许多中小型煤矿企业 尤其是私人小煤矿根本无法独自承担起矿区生态环 境恢复与闭矿后持续性治理的投入。完善矿产资源 开发区生态补偿标准评估方法，提炼煤炭开发区生 态补偿类型与模式，并构建煤矿开发区生态补偿长 效机制，有利于今后煤炭开发区的生态环境修复、 资源利用、经济社会协调，促进煤炭行业绿色可持 续发展。 5 结语 煤炭开采对矿区及周边生态环境有着巨大的影 响和破坏。关闭大量落后矿井，整合中小型矿山， 将为煤炭矿区及周边生态环境的改善提供契机。煤 矿企业应该主动承担起主体责任，恢复、保障矿区 及周边生态环境，同时建立科学完善的生态环境质 量评价体系。构建煤矿开发区生态补偿长效机制对 促进煤炭行业绿色、可持续发展具有重大意义。 【参考书目】 ［1］ 米家鑫，张绍良，侯湖平，等 . 煤炭去产能对矿 区生态环境的影响研究 [J]. 中国矿业，2017，26 （08）86-92. ［2］ 李庭 . 废弃矿井地下水污染风险评价研究 [D]. 徐 州中国矿业大学，2014. ［3］ 张冬冬，温鹏飞 . 煤炭开采对生态环境的影响及 对策 [J]. 能源与环境，2019（02）74-75. ［4］ 王如松，李锋，韩宝龙，等 . 城市复合生态及生 态空间管理 [J]. 生态学报，2014，34（01）1-11. ［5］ 文琦 . 中国矿产资源开发区生态补偿研究进展 [J]. 生态学报，2014，34（21）6058-6066. （上接第 157 页） 的可能性。 【参考书目】 ［1］ 赵光明，张小波，王超，等 . 软弱破碎巷道围岩 深浅承载结构力学分析及数值模拟[J].煤炭学报， 2016，41（07）1632-1642. ［2］ 侯公羽，李晶晶 . 弹塑性变形条件下围岩 - 支护 相互作用全过程解析[J].岩土力学， 2012， 33 （04） 961-970. ［3］ 李元辉，袁瑞甫，张春明，等 .Kaiser 效应测原岩 应力过程的数值模拟和理论分析 [J]. 中国有色金 属学报，2007（05）836-840. ［4］ 赵奎，金解放，赵康，等 . 声发射测量原岩应力 研究现状及进展 [J]. 矿业快报，2005 （12）4-6. ［5］ 李家祥 . 原岩应力与煤层底板隔水层阻水能力的 关系 [J]. 煤田地质与勘探，2000（04）47-49.