煤矸石是煤礦煤炭開采、洗選加工過程中產生的矸石固體廢棄物,如果放任煤矸石的山災堆放,不僅壓占大量土地,害防合利影響生態環境,范綜而且煤矸石在遭受淋溶水的煤礦作用下,將污染周圍的矸石土壤和地下水。同時,山災因煤矸石中含有一定的害防合利可燃物,在一定條件下會發生自燃,范綜排放出二氧化硫、煤礦氮氧化物、矸石碳氧化物和煙塵等有害氣體,山災污染大氣環境,害防合利嚴重影響礦區居民的范綜身體健康。如果煤矸山堆存方式不當,還可發生塌方、垮塌、崩塌等災害事故。當然,煤矸石也是可利用的寶貴資源,可用作發電、制磚、提取化工產品、燒制水泥、充填塌陷區、修路等。綜合開發利用煤礦矸石山,不僅可有效改善礦區環境,避免矸石山意外災害事故,而且可變廢為寶,節約能源,治理環境污染,具有重要的經濟效益與社會效益。
全國煤礦矸石山基本情況
在目前我國煤礦生產條件下, 煤炭開采過程中的矸石排放量大約為原煤的10%~20%;煤炭洗選加工過程中矸石排放量大約為原煤入選量的15%~20%。2004年,全國各類煤礦生產煤炭19.56億噸,洗煤6億噸左右,按此計算,全年矸石排放量在3.8億噸左右。近年來,盡管全國煤炭工業部門加大了煤矸石的處理與利用,但據不完全統計,目前全國煤礦區歷年累計堆放的煤矸石約45億噸,規模較大的煤矸石山有1600多座,占用土地約1.5萬公頃,而且每年還以1.5~2.0億噸的速度增加。
矸石山災害的主要類型
煤礦矸石山主要災害類型有:一是矸石山發生塌方。如2004年2月28日,安徽省淮南市新集煤礦矸石山因采用矸石發生塌方,造成9名人員死亡。二是矸石山垮塌引起滑坡。如2004年6月5日,南桐礦業公司東林煤礦矸石山垮塌引起滑坡,造成重慶市萬盛區萬東鎮新華村14戶居民民房被毀,21人死亡,3人受傷。三是自燃崩塌。如2005年5月15日,平煤集團四礦矸石山先后發生兩次自燃崩塌災害,共造成8人遇難,100多人受傷,其中6人重傷;又如1975年,甘肅上窯塌陷區發生了一起矸石山爆炸事故,蘑菇云高達百米,200米范圍內溫度達500度。這次事故人員死亡20人,重傷40余人;兩公里內的樹木都被燒焦,12平方公里的空氣環境被嚴重污染,產生的煙塵數日不散。四是矸石山自燃產生的有毒氣體造成窒息死亡。煤矸石中含有部分可燃物,在一定條件下發生自燃時排放出的有害氣體,不僅嚴重污染大氣環境,而且有毒氣體還可造成人員窒息死亡。如遼寧本溪礦區就曾發生因矸石自燃造成人員中毒死亡的事故。同時,煤矸石風化后揚塵嚴重影響周邊環境;煤矸石在遭受淋溶水的作用下,將污染其周圍的土壤和地下水。
防范矸石山災害的主要技術
熄滅矸石山自燃發火的技術措施。矸石山發生自燃后,最常用熄滅方法有:挖掘熄滅法、表面覆蓋法、澆灌法和注漿法。表面覆蓋法是將黃土等惰性物質覆蓋在燃燒區上,隔絕空氣,以達到滅火目的。表面澆灌法是向燃燒區噴灑石灰乳或其它滅火漿液,一方面降低火區溫度,同時利用漿液中的某些成份被覆蓋在矸石表面,阻止矸石進一步氧化。注漿法是將滅火材料制成漿液后,再借助機械力將其壓入矸石山內部,使漿液滲透充填到矸石山的空隙中。以上幾種常用的滅火方法各有優缺點,表面覆蓋法缺點是需要大量的黃土,工程量大;表面澆灌法簡單易行,但滅火漿液難以滲入矸石山內部,效果欠佳;注漿法效果最好,國內外多采用此法。
覆土植被綠化治理矸石山滑坡。采用種植樹林、植物等方式來綠化矸石山是目前不少礦區最常用的做法,而且治理矸石山的效果也比較理想,可有效根治揚塵和矸石山坍塌。如水城礦業(集團)大河邊煤礦原矸石山在雨季期間,經常出現泥石流、大面積滑坡等現象。為徹底治理矸石山,該礦實施香根草生物治理工程。經過近4年的治理,而今矸石山上,基本都長滿了集中連片的香根草,矸石山再未發生過泥石流和滑坡現象。
應用微生物脫硫法治理矸石山災害。矸石山治理的關鍵是解決矸石中硫的問題。采用簡單植被法來治理通常不能真正消除礦區大氣污染以及土壤和水的酸化問題,且遠距離運送土壤成本較高,植被生長差,如管理不善,還可能會出現自燃現象。采用微生物脫硫技術,通過對矸石進行脫硫和酸性改良,是從根本上減少對環境造成污染。目前,這一技術在中國礦業大學基本試驗成功。