新疆準東大型露天煤礦粉塵治理方向探討

曾華棟 曲風英 廖云姍

（新疆地質礦產勘查開發局第六地質大隊 哈密 839000）

新疆地區的煤炭資源存儲量常年居全國首位，但是由于交通和經濟的原因，一直沒有得到大規模地開采。隨著經濟水平和科技水平的提高，以及其他省份煤炭資源的產量不斷減少，很多企業都將開采場地遷到了新疆地區。準東煤田是新疆地區最大的煤田，素有“煤海”之稱，這里的煤炭資源十分豐富。但是隨著露天煤礦開采工作的展開，準東的生態環境卻呈現出不斷惡化的趨勢，對于這個現象，我們必須要加以重視，并且尋找合適的解決方法。

1 煤礦資源和生態環境概述

新疆準東地區的煤田規模較大，總面積可達13000km2，該地區的煤炭存儲量占新疆煤炭總儲存量的18%[1]。該地區的煤層厚度平均為50m，賦存條件優越，因此很適合進行露天開采。準東地區的煤產品低硫、低灰、低磷、高熱值，滿足煉焦和化工行業生產原料需求。新疆政府意欲將準東地區打造成為大型煤田一體化綜合基地。

圖1 準東地區煤礦區分布圖

準東煤田位于準噶爾盆地東部，新疆阜康市境內盆地邊緣的平原上，該地區屬于溫帶大陸性氣候，夏季炎熱干燥，冬季寒冷少雨。區域內的水資源嚴重匱乏，年均降水量僅為105mm，并且晝夜溫差較大。夏季多為酷暑天氣，最高溫度可達41℃，冬季多為嚴寒天氣，最低溫度可達-49℃。區域內的盛行風是西北風，全年多風，最大風力可達10級。準東地區有大量珍稀動植物資源，主要依靠儲存在深層的地下水生存，因此生態環境極為脆弱。區域內有大片沙漠，植被存活率極低，因此植被覆蓋率也較低，隨著煤炭資源開采力度的增大，區域內頻繁出現大范圍植被枯死的現象。

2 露天煤礦開采粉塵來源

露天煤礦的粉塵排放分為無組織排放和有組織排放，不管是無組織排放還是有組織排放，都要從粉塵排放的源頭上予以控制，不要讓粉塵形成擴散。根據煤礦露天開采的性質，生產活動無組織揚塵排放主要包括爆破、煤炭傳輸運輸、剝離物傳輸、裝卸、堆料場、道路運輸、排土場、地面生產系統等。

3 露天煤礦開采區對環境的影響分析

3.1 露天煤礦開采對植物的影響分析

露天煤礦開采規模較大，面積較大，導致原有生態環境結構發生一定調整，礦業活動使陸生動物的棲息地喪失，污染物排放會對動、植物造成一定影響，但區域總體上的植被、植物種類和群落分布以及動物區系的基本組成和性質不會發生大的改變，這是因為：①礦區內主要生態影響過去、現在和將來都將以人為控制為主，自然植被景觀格局不會產生明顯的變化。②運營期產生的揚塵在嚴格的控制措施下，不會對區域環境造成嚴重影響。③開采及原料產品貯運過程中揚塵對植物的影響主要表現于對植物光合作用的影響，粒徑大于1μm 的顆粒物在擴散的過程中可自然沉降，附著于植物葉片上，阻塞植物的呼吸孔，有礙作物生長。

3.2 露天開采對土壤的影響

露天開采對占地面積的要求比較高，并且作業區的剝離面積遠大于開采面積。并且園區內除了作業區，還必須要有配套設施和生活區，這部分占地面積也很大。在開采之前需要進行爆破工作，而爆破現場會產生大量粉塵，這些粉塵會隨著大風飄散到周圍的土地表層，這些粉塵堆積在土壤表層之后，會給土壤帶來十分嚴重的污染。開采現場還會堆積大量的飛起的煤矸石，這些煤矸石里面含有大量的重金屬元素，如果區域內出現降雨情況且煤矸石沒有得到回收處理，那么就會導致煤矸石里面的重金屬下滲到土層之中，使土壤的活性受到破壞，造成嚴重的重金屬污染[2]。此外，在開采過程中會把土壤進行剝離，導致土壤變得松散，很容易引起泥石流、滑坡等災害，給當地的居民帶來嚴重的經濟損失，威脅他們的人身安全。

露天煤礦采掘面侵占的土地地表植被類型簡單，覆蓋度低，土壤肥力低，廢棄的土石方占用土地屬以往露采礦坑。

根據工程特征，在開采期間將對地表進行開挖，改變原有土地利用功能，但其礦山開采是逐年進行，據此按照土地功能變化進行土地利用預測，年裸地增加面積按礦區開采面積的1/19 考慮，采礦對土地利用的綜合值最終達到0.257。

由于可采區均采用露天采掘方式，礦區開采會改變原有的地形地貌，使原本植被覆蓋度不高的生態景觀、原有植被在露天采掘后被破壞殆盡，變成人為的次生裸地，若遇到中強度降水將會造成局部地段大量的水土流失。

3.3 對水資源的影響

在露天開采的時候，如果沒有采取一定措施，那么很容易破壞地表徑流和地下水循環，進一步引發水土流失的現象。在探測過程中，由于要排出地下水所以會導致地下水位出現大幅下跌。另外開采過程中會排出大量的選煤和礦井廢水，如果沒有對這些廢水進行有效地處理，那么勢必會污染到地表徑流和地下水系統。水中會出現大量懸浮的雜質，如果人和牲畜引用了這種受到污染的水，就會出現多種疾病。

3.4 對生物的影響

露天開采過程中使用的水資源主要是地下水，如果開采的地下水過量就會使該區域內植被出現成片枯死的現象。據調查顯示，現階段準東地區的草場退化面積高達80%之多，露天煤礦開采的痕跡遍布各個草場內部。植被退化、水資源枯竭導致動植物生長環境越來越惡劣，生物總量不斷呈現出下降的趨勢，如果不盡快采取相關措施，那么區域內的環境惡化速度會越來越快，這些珍稀動物遲早會面臨滅絕的危害。

4 露天煤礦粉塵治理方式探討

根據《煤炭行業綠色礦山建設規范（DZ/T0315-2018）》“創新、協調、綠色、開放、共享”五大發展理念是綠色礦山建設的依據和原則。礦山企業要系統地考慮礦區環境、資源開發與生態環境保護、資源綜合利用、節能減排、科技創新與數字化礦山、企業管理與企業形象等影響綠色礦山的因素，將這些因素落實到綠色礦山的建設目標和考核指標中，完善管理過程，形成管理體系，達到持續改進的效果。

4.1 排土場及堆料場揚塵治理

露天煤礦采場涉及面較大，排土場等表面細小顆粒物裸露區面積較大，環境復雜，堆積時間長，揚塵治理方法簡單，易于操作，即使規劃為植被重建或礦山裸露區域，也應先噴淋生態高效抑塵劑（結膜型），控制揚塵后再進行植被重建作業。

粉料堆積場機動性較強，貨物運轉周期較短，產生粉塵環節較多，如裝（卸）載，車輛活動，破壞抑塵交聯層等均會出現揚塵。不同規格、類型的粉塵堆積物形成的揚塵強度及其危害程度也會有差異。

堆積物表面粉塵越細，抑塵難度越大，主要表現在超細粉塵“迎風即揚”。就排土場和礦區料場而言，長期受風力影響揚塵較為嚴重，始終困擾著礦區及其周邊環境，尤其遇到一些質地較輕、孔隙度大的礦粉揚塵污染會更加嚴重。準東地區常年多風，風力一般4～5 級，經常有7～8 級大風，最大可達10 級，多以西北風為主，再加上蒸發量大，煤粉吸水和釋水強，干燥快，噴水頻率加大，抑塵效果不明顯，造成大量煤粉（風蝕率≧5%）和水資源的浪費，要長期解決這一問題，應從源頭表層細小顆粒物控制入手。

4.2 裝卸、物料傳送的移動揚塵

礦坑、篩分場、物流園、筒倉快裝系統等的裝卸和傳送帶輸送（傳輸帶的落差落料，即使是封閉輸送系統，也要充分考慮），屬于移動多源粉塵污染。

移動性多源粉塵控制，機械裝卸可用移動式送霧器（霧炮）添加生態高效抑塵劑（捕捉型）進行，普通灑水車解決不了問題。快裝系統和傳送帶形成的粉塵源需要進行系統設計，利用納米干霧加生態高效抑塵劑（捕捉型）全方位的無死角除塵。

生態高效抑塵劑（捕捉型）是由多種表面活性劑組成，同時聚合物分子間有各種離子基團，能與粒子之間產生較強的親和力，降低水的表面張力，通過遠程送霧器或其他噴霧器具作業能有效捕捉和吸附低空PM10和PM2.5并迅速沉降。

4.3 噴淋設備

4.3.1 灑水車

帶高壓噴槍（有外接消防軟管的更好）灑水車或消防車是常用普通設備，主要用于生態高效抑塵劑（結膜型）對堆料場、排土場等裸露區域的噴灑作業，按照配比濃度計量將水加到罐車容積1/3 時把抑塵劑溶液提取到罐車，再加滿水即可作業。

4.3.2 遠程噴霧機

遠程噴霧機（又稱移動霧炮）主要用于噴灑捕捉型抑塵劑進行低空細小顆粒物的捕捉降塵。遠程噴霧機是利用風送式原理將水霧化成50-200 微米的水溶液顆粒并噴射。

5 結束語

綜上所述，準東地區內的環境狀況不容樂觀，必須要對該地區的煤礦產業進行整改，使其走向可持續發展的道路，從而加快縮小新疆與內陸地區的差距。這對于加快新疆工業化進程來說有著重要的現實意義。