煤礦固體廢棄物的危害與環(huán)保治理技術(shù)

駱祥波

（兗州煤業(yè)股份有限公司東灘煤礦安全監(jiān)察處環(huán)保科，山東濟寧 273500）

0 引言

在煤炭經(jīng)濟快速發(fā)展的形勢下，煤炭產(chǎn)量不斷增加，開采煤炭時產(chǎn)生的固體廢棄物隨之增長。礦山開采產(chǎn)生的尾礦、廢石和尾渣等，若是沒有合理利用與綜合治理，會對煤礦周圍的環(huán)境及人類生存造成嚴重影響，而且資源浪費也很大。調(diào)查顯示，我國煤礦固體廢棄物存量大且附加值不高，為了順應社會發(fā)展，必須合理、科學地應對環(huán)境問題，研究煤礦資源廢棄物的環(huán)保問題，尋找有效的改善方法，提高對生態(tài)環(huán)境的保護。

1 煤礦固體廢棄物的危害及來源分析

煤礦固體廢棄物來自于矸石山，危害主要體現(xiàn)在以下4 個方面：①誘發(fā)地質(zhì)災害，大量占用土地，對周圍環(huán)境造成嚴重污染；②廢棄物大面積堆積，土地資源被大量占用，造成資源浪費；③煤礦的固體廢棄物中含有礦物質(zhì)，經(jīng)過雨水沖刷滲透到地區(qū)的地表水和地下水中，嚴重污染土壤及水質(zhì)，當某種礦物質(zhì)含量達到一定數(shù)量時，會使地下水水質(zhì)發(fā)生毒性變化，破壞生態(tài)環(huán)境；④煤礦資源在開發(fā)時，若沒有對土地進行復墾修復，將會使土地的承載力極大降低，對該地區(qū)的地質(zhì)造成破壞，甚至會引發(fā)地層表面出現(xiàn)裂縫、塌陷以及地域性的生態(tài)環(huán)境失衡等問題。

煤礦固體廢棄物危害的主要來源是煤矸石，煤礦開采的煤矸石通常是露天堆積存放形成矸石山，根據(jù)國家規(guī)定的GB 5085—2019《固體廢棄物鑒別標準》，煤矸石中含有大量的有害物質(zhì)、化學物質(zhì)，經(jīng)過長時間的堆積，逐漸滲透到大氣、土壤及地下組織層，嚴重破壞煤礦周圍的生態(tài)環(huán)境。例如，占據(jù)大量土地，破壞地貌、森林、植被、自然景觀，導致水土流失，使生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化，引發(fā)山體崩塌、泥水流等地質(zhì)災害；尾礦中夾雜著化學藥劑，如酸、堿、氰等物質(zhì)對地下水及周邊環(huán)境造成污染；尾礦與廢石在大風天氣或是干旱時會造成揚塵或產(chǎn)生氰化物、有機物等有害氣體，污染大氣環(huán)境。

2 煤礦固體廢棄物的環(huán)保治理技術(shù)

2.1 固體廢棄物環(huán)保治理技術(shù)

目前，國內(nèi)大部分煤礦企業(yè)對廢棄物的處理均采用堆置的方法，該方法會伴隨出現(xiàn)地質(zhì)災害、矸石堆置造成的資源浪費和堆置地點周圍的環(huán)境污染等問題。煤礦固體廢棄物的堆置處理，主要是專門設(shè)定一個場地堆積廢棄物，其重點在于選擇堆置場地，需要對水文、地形、地震、大氣等情況全面調(diào)研，并進行可行性的研究分析。一般情況下，堆置處理是將固體廢棄物直接堆放到預先劃定并做好準備的場地上，使用石塊與泥土先覆蓋堆置場地，然后在上面種植植被。

堆置處理是處理煤礦固體廢棄物常用的方法，該方法的優(yōu)點有：①防止地表水因矸石山排放的浸濾水而影響變質(zhì)；②防止地表水因受矸石山風化淋蝕而增加泥石沙負荷以及溶解固體的負荷；③保證人類安全，防止洪水或地震災害等。其缺點有：①堆置的地點不好選擇；②容易產(chǎn)生二次污染；③尾礦堆存要求較嚴格，如尾礦壩基礎(chǔ)材料需有足夠的強度及不透水性。

2.2 資源合理化利用的技術(shù)

大量堆置的煤礦固體廢棄物其實是重要資源，有些國家將其當作“技術(shù)成因礦床”“人工礦床”。對于礦物質(zhì)中含有顆料度等成分，須合理利用，以減少資源浪費，為環(huán)保工程做出貢獻。

目前，國內(nèi)外對于煤礦廢棄物的資源再利用主要體現(xiàn)在3個方面：①通過高科技的技術(shù)設(shè)備回收有價值的金屬；②將細顆料尾礦轉(zhuǎn)化為建筑物料使用，粗粒尾礦作為混凝土的骨架用在建筑工程中，非金屬類的礦產(chǎn)顆料物可以制成建筑材料，如水泥、水泥空心磚、微晶玻璃等；③將煤礦廢棄物作為礦山井下的填充物使用，可減少廢棄物的耕地占用空間，避免煤礦開采后的下沉現(xiàn)象和地質(zhì)災害的發(fā)生。

3 煤礦固體廢棄物資源的綜合再利用

面對煤礦固體廢棄物對環(huán)境造成污染的問題，最優(yōu)的解決辦法是科技創(chuàng)新。為提高我國煤礦產(chǎn)業(yè)的集中度，維持礦業(yè)良好的秩序，應選用先進的采礦與選礦技術(shù)，減少固體廢棄物的產(chǎn)生，從源頭上解決煤礦廢棄物的有關(guān)問題。此系列工作涉及到礦產(chǎn)資源的勘查、礦山設(shè)計與礦產(chǎn)開發(fā)規(guī)劃等，若是將煤礦固體廢棄物合理再利用，也就實現(xiàn)了從搖籃到搖籃的最佳資源的再利用，也是煤礦廢棄物的最佳處理辦法。

3.1 煤矸石的綜合再利用

煤矸石的合理利用已成為我國技術(shù)開發(fā)的重要項目，如何減少煤矸石在使用過程中的污染，已成為當前急需解決的問題了。由于煤矸石的開采是項系統(tǒng)性工程，需要結(jié)合不同的技術(shù)單位，面對各個利益的矛盾體。我國出臺制定了應急管理機制，以實現(xiàn)煤矸石綜合再利用的開發(fā)與科學合理的運用等，提高煤矸石的利用效能。

（1）煤矸石用于制造建筑材料。經(jīng)研究，煤矸石可應用于建筑材料的加工：①取代黏土制成磚塊；②生產(chǎn)制成普通水泥；③生產(chǎn)制成瓷磚；④用于生產(chǎn)涂料產(chǎn)品的加工，如通過特殊工藝加工制成“石頭紙”。在未經(jīng)燃燒的情況下，煤矸石可以加工成磚，而且這種加工利用的方式投資較少，操作也比較簡單。相對于建筑輕集料，其加工工藝繁瑣，對設(shè)備要求高，我國在此領(lǐng)域的應用較少。

（2）煤矸石用于筑路施工。筑路工程對煤矸石的質(zhì)量和有害物質(zhì)等沒有特殊要求，煤矸石可作為筑路的建筑材料。煤矸石用于筑路施工有3 方面的特點：①煤矸石的耗渣量比較大；②不需要進行特殊工藝的處理就可以投入使用；③不需要特殊的技術(shù)含量就可以操作。對煤矸石的合理利用，可部分解決環(huán)境污染問題。

3.2 粉煤灰的綜合再利用

（1）由粉煤灰、黏土和其他工業(yè)廢棄物經(jīng)過配料等工序加工而成的粉煤灰磚，具有環(huán)保節(jié)能、減少建筑負荷與勞動強度等優(yōu)點，是較好的墻體填充材料。

（2）粉煤灰陶粒加工的生產(chǎn)技術(shù)，具有無添加劑、無二次污染等優(yōu)點，由粉煤灰制成的粉煤灰陶粒具有吸音、防滲、耐火、低導熱等優(yōu)點。

（3）粉煤灰包含一定量的碳粒，可節(jié)省燃料。

（4）粉煤灰可以制成水泥與混凝土材料。粉煤灰由二氧化硅與氧化鋁組成，可以取代黏土用于水泥的生產(chǎn)，如硅酸三鈣水泥、低密度油井水泥等新型水泥材料以及鋼包保溫材料、海工混凝土摻合料等新的混凝土材料。

（5）制成污水處理材料。粉煤灰能夠去除污水中富含的磷酸酶，可由其加工制作成絮凝劑與過濾介質(zhì)，具有凈化廢水的作用，還可以利用不同酸堿度的粉煤灰處理不同程度的酸性廢水。

（6）制成襯里材料。當粉煤灰的摻入量控制在30%以下時，可以制作成無滲透性的襯里材料，即摻入量在20%時可以作為廢水處理裝置的襯里材料。

（7）粉煤灰還可以用作肥料，使土壤狀況得到改良，增加小麥產(chǎn)量，對防治病毒害也有一定的作用，部分替代磷肥、硅復合肥等。

4 結(jié)語

我國的煤炭資源相對豐富，開采需求較大，會出現(xiàn)更多的煤礦廢棄物，具體呈現(xiàn)的特點有：資源利用數(shù)量大，分布廣泛，污染生態(tài)環(huán)境較嚴重，占用耕地資源較大等。我國目前的自然環(huán)境形勢比較薄弱，構(gòu)建優(yōu)美的生態(tài)環(huán)境已成為人民對美好生活的共同向往。我國環(huán)保事業(yè)也在不斷發(fā)展中，相關(guān)部門對煤礦廢棄物的質(zhì)量把關(guān)持續(xù)提高，部分煤礦開采企業(yè)已經(jīng)開始優(yōu)化堆置技術(shù)，加強對尾礦庫的環(huán)境優(yōu)化保護措施。煤礦固體廢棄物資源在利用技術(shù)上不斷革新開發(fā)，更進一步推動產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。通過對廢棄地區(qū)的再生產(chǎn)與再利用，不斷加強修復，有效改善了煤礦固體廢棄物對周邊環(huán)境的影響。從資源再利用與環(huán)保的意義上真正做到變廢為寶，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，促進經(jīng)濟效益的提升。