南桐煤礦環(huán)境保護和循環(huán)經(jīng)濟工作的探索與實踐

姚光華，涂昌鵬，徐 升

(1.外生成礦與礦山環(huán)境重慶市重點實驗室，重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，重慶 400042；2.煤炭資源與安全開采國家重點實驗室重慶研究中心，重慶 400042)

我國礦產(chǎn)資源開發(fā)取得了巨大的成就，對推動國民經(jīng)濟的發(fā)展起到了重要支撐作用。但資源的開發(fā)對生態(tài)環(huán)境也帶來了嚴(yán)重的破壞，包括礦山尾礦與固體廢料排放；礦區(qū)廢水、廢氣和固體廢料對環(huán)境的污染；礦山生產(chǎn)對植被、土地、水生態(tài)的破壞；礦山生產(chǎn)誘發(fā)各類次生地質(zhì)災(zāi)害[1]。由于不斷改變和破壞礦區(qū)周圍的自然環(huán)境，廣泛、直接地影響生態(tài)系統(tǒng)平衡，影響和制約礦業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展[2]。2009年，國土資源部發(fā)布了《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃(2008～2015年)》，提出了發(fā)展綠色礦業(yè)的明確要求，其中大力強調(diào)了礦山環(huán)境保護和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、變廢為寶的綠色礦山建設(shè)目標(biāo)。2010年，國土資源部發(fā)布了《國土資源部關(guān)于貫徹落實全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃發(fā)展綠色礦業(yè)建設(shè)綠色礦山工作的指導(dǎo)意見》，就發(fā)展綠色礦業(yè)、建設(shè)綠色礦山提出了指導(dǎo)意見，并再次強調(diào)了礦山環(huán)境保護工作和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的重要性。

1 礦山概況

重慶市南桐礦業(yè)公司是重慶市焦煤、動力煤及潔凈煤生產(chǎn)基地，位于重慶市萬盛區(qū)，距重慶市市區(qū)154km。礦業(yè)公司下轄有一個煤矸石資源綜合利用電廠、兩個洗選廠、兩個水泥廠。

南桐煤礦為南桐礦業(yè)公司下屬礦井，始建于1938年，2007年重慶市政府實施煤礦整合，規(guī)劃生產(chǎn)能力為120萬t/a，目前正在實施120萬t的技改擴能工作。礦山為地下開采，礦井設(shè)計采用豎井-暗斜井開拓，走向長壁采煤法，現(xiàn)采用高檔普采、綜合機械化采煤法及放炮落煤相結(jié)合。采區(qū)巷道采用機車運輸，豎井、暗斜井采用提升絞車和皮帶運輸,采用對角分區(qū)式機械抽出通風(fēng)方式，單體液壓支柱或柔性掩護支架支護頂板，全部垮落法管理采空區(qū)。

2 南桐煤礦環(huán)境保護工作

2.1 礦井水處理

2.1.1 礦井水主要問題

2007年以前，南桐煤礦一號和三號井礦井水總計平均涌水量為730m3/h，礦井水質(zhì)色黑、高濁度。主要含有以煤粉、巖屑為主的懸浮物，同時還含有水量油類等有機物質(zhì)，水質(zhì)基本屬含懸浮物(煤粉為主)的礦井水。礦井水未經(jīng)過處理直接排放，會對周圍環(huán)境造成一定的污染，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)厝嗣竦纳詈蜕a(chǎn)用水。

2.1.2 礦井水處理流程

礦井水由井下泵輸送至地面排水溝(二條)后，自流入預(yù)沉調(diào)節(jié)吸水池，經(jīng)水質(zhì)、水量調(diào)節(jié)，部分煤泥和泥沙沉淀后，由泵式吸泥機排至煤泥濃縮池；預(yù)沉調(diào)節(jié)池上清水經(jīng)由提升泵提升進入水力循環(huán)澄清池，提升泵前加入經(jīng)流量計計量后的混凝劑PAC，泵后用加藥泵經(jīng)流量計計量后加入PAM，經(jīng)混凝反應(yīng)，沉淀澄清后出水自流入重力式無閥濾池過濾，過濾后出水濁度達到3～5度，濾后出水自流入清水池，生產(chǎn)回用或達標(biāo)排放。

預(yù)沉調(diào)節(jié)池沉淀煤泥由泵式吸泥機排至煤泥濃縮池，澄清池泥斗煤泥定期排至煤泥濃縮池，煤泥經(jīng)濃縮后由污泥泵提升去板框壓濾機進行壓濾干化處理。干化后煤泥利用，濾后水返回調(diào)節(jié)池。

圖1 礦井水凈化處理工藝流程圖

南桐煤礦礦井水處理系統(tǒng)，其設(shè)計凈化處理水量:17520m3/d，礦井水凈化處理工程噸水處理成本為0.17元，工程于2008年7月中旬開工建設(shè)，2009年4月投入使用。本著進一步節(jié)約和保護水資源，減少污染物排放的原則，礦業(yè)公司對新建水處理系統(tǒng)的處理廢水進行綜合利用，絕大部分回用作為周邊單位的生產(chǎn)用水和環(huán)衛(wèi)、綠化用水，其余外排水均達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 礦山土地復(fù)墾

南桐煤礦堅持“邊開采、邊復(fù)墾”，土地復(fù)墾技術(shù)先進，資金到位，對礦山壓占、損毀而可復(fù)墾的土地，應(yīng)得到全面復(fù)墾利用。因地制宜，盡可能優(yōu)先復(fù)墾為耕地或農(nóng)用地。

南桐煤礦礦區(qū)現(xiàn)有耕地面積11.26km2,林地0.26 km2,草地1.28km2,工況倉儲用地0.63 km2,住宅用地0.61 km2,交通運輸用地0.27 km2,水域及水利設(shè)施用地0.27 km2,裸地0.16 km2。該礦被國務(wù)院列為第二批資源枯竭城市之一的重慶市萬盛區(qū)南桐鎮(zhèn)煤礦采空區(qū)，經(jīng)過整治，荒廢的土地披上了綠裝。現(xiàn)6100畝速生桉和1.7萬畝花椒長勢良好。

2.3 矸石山治理

南桐煤礦矸石山堆填多年，堆放量已達750×104m3，通過多次治理，經(jīng)南桐煤礦設(shè)置觀測站長期觀測，現(xiàn)狀基本穩(wěn)定。并且為矸石山進行了綠化，黑山變綠山。由于礦山資源量尚豐富，服務(wù)年限至少20年，預(yù)計還將產(chǎn)生矸石440×104m3。現(xiàn)有矸石山堆積容量有限，若超過堆積容量，在暴雨等不利因素下，矸石山仍將有可能發(fā)生滑動失穩(wěn)。一旦矸石山產(chǎn)生失穩(wěn)，可能對前緣居民的生命財產(chǎn)造成損失，損失大，危險性大。所以，該礦已經(jīng)積極啟動了新的矸石山選址，可行性研究現(xiàn)已經(jīng)進入設(shè)計階段。根據(jù)南桐煤礦120萬t/a技改擴能設(shè)計，南桐煤礦擬選用新的堆矸場。新的堆矸場位于原矸石山以南500m左右的一個溝槽內(nèi)，征地約360畝，計劃兩年以后投入使用。堆矸場修建竣工后，能解決礦山今后堆矸問題。

3 循環(huán)經(jīng)濟模式

循環(huán)經(jīng)濟也稱資源循環(huán)經(jīng)濟，是將生產(chǎn)所需的資源通過回收、再生等方法，再次獲得使用價值，實現(xiàn)循環(huán)利用，減少廢棄物排放[3]。

南桐礦業(yè)公司有自備電廠一座、特種水泥廠一座、洗煤廠兩座。南桐電廠為南桐礦業(yè)公司自備電廠，規(guī)模為2×5萬kW，主要利用煤矸石發(fā)電。利用煤矸石最高灰份在60%以內(nèi)，南桐礦業(yè)公司主要為薄煤層和中厚煤層，掘進煤種含大量矸石，同時洗選后的尾矸都能得到綜合利用。

南桐特種水泥公司是專門生產(chǎn)42.5、52.5高標(biāo)號水泥的水泥廠，原生產(chǎn)能力為30萬t/a，2010年8月已完成220萬t/a的技術(shù)改造，每年需要灰?guī)r礦120t以上，南桐礦業(yè)公司各礦開拓系統(tǒng)均布置在煤系底板茅口灰?guī)r中，掘進矸石全部用于特種水泥公司。南桐礦業(yè)公司有南桐選煤層和干壩子選煤廠，其中南桐洗煤廠生產(chǎn)能力為120萬t，干壩子洗煤城生產(chǎn)能力為90萬t。南桐礦業(yè)公司煤層普片含無機硫成分較高，經(jīng)洗選后能獲得硫精砂礦20萬t，可銷往就近的南川區(qū)磷肥廠作原料。

南桐煤礦為煤與瓦斯突出礦井，煤層瓦斯含量高，相對瓦斯含量一般為18～38m3/t,絕對瓦斯含量在11%～22%。只有采取抽采達標(biāo)后才能開采，南桐煤礦將瓦斯抽出部分用于民用，達到了煤層氣利用的效果。

4 結(jié)論

1)針對礦山開發(fā)過程中面臨的重大環(huán)境保護問題和開展循環(huán)經(jīng)濟的問題，國土資源部連續(xù)下發(fā)了相關(guān)文件，提出了開展綠色礦山建設(shè)的要求。南桐煤礦根據(jù)自身實際情況，針對礦井水處理、土地復(fù)墾、矸石山處理等問題，通過具體的手段使污水變清水、荒地變良田、黑山變綠山，極大地保護了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，也為國家綠色礦山建設(shè)起到了一定的積極和示范作用。

2)南桐礦業(yè)公司通過自建電廠、特種水泥廠、洗煤廠等設(shè)施，對南桐煤礦開采過程中產(chǎn)生的尾礦、煤矸石、掘進矸石加以循環(huán)利用，其生產(chǎn)的產(chǎn)品既可以自我體系內(nèi)消，也可以進行對外部輸送，形成了資源回收利用和循環(huán)經(jīng)濟體系，極大的節(jié)約了資源，保護環(huán)境。

[1] 張應(yīng)紅，文志岳.礦山環(huán)境綜合治理政策研究[J].中國礦業(yè)，2002, 11(6): 57-60.

[2] 石發(fā)恩,陶知翔,胡俊.礦山環(huán)境保護與污染防治對策[J].礦產(chǎn)環(huán)境保護與利用，2007,5(10):43-46.

[3] 徐暉,張錦瑞.用循環(huán)經(jīng)濟模式進行礦山尾礦綜合利用研究[J].中國礦業(yè)，2004，13(11)：85-88.