峰峰集團煤矸石及矸石山生態治理模式的探索與實踐

代其彬，郝育紅

（冀中能源峰峰集團，河北 邯鄲 056107）

0 引 言

冀中能源峰峰集團有限公司前身為峰峰煤礦，是我國最早開發利用的礦區之一，至今已有130 多年開采歷史。

峰峰集團是以煤炭為主，化工、電力、裝備制造、現代物流等產業為輔，綜合發展的特大型現代企業集團，下屬10 個生產煤礦，2 個中央洗煤廠，3 座矸石熱電廠以及機械制造、焦化等公司。企業現有18 座矸石山，堆存矸石量約3 600 萬t，占地約9.8×105m2，這些矸石山具有數量多、堆存量大、坡度陡、施工難度大、植被成活率低、初期投資大、短期見效慢等缺點。

為此，企業按照“源頭減量化、利用資源化、末端生態化”的思路，積極探索多種綜合技術途徑，開展煤矸石及矸石山的治理。

1 煤矸石及矸石山管理模式的歷史和背景

煤礦的排矸量約占煤炭開采量的8%～20%，平均約為12%，且以傳統矸石山的形式堆存于各礦區地面，矸石山已經成為煤礦所在地的典型標志。

煤矸石山現狀有如下缺點。

（1） 體積大，占用大量土地資源。

（2） 綜合利用率低、浪費現象普遍。大量的煤矸石以矸石山的形式堆存，需要走合理利用化途徑來解決。

（3） 災害頻發，環境破壞嚴重。堆放極不穩固，特別是一些經過氧化、風化、雨水滲透浸泡后、含有殘煤和膨潤土及硫分過高等因素的煤矸石山，存在自燃、坍塌、揚塵等污染環境風險。

（4） 經雨水沖洗的煤矸石水液，可能出現酸堿性、伴有重金屬集聚，污染土地等，嚴重制約煤礦可持續發展，與生態文明建設構成矛盾。

根據《中華人民共和國環境保護法》 《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》 《河北省生態環境保護十三五規劃》 《河北省固體廢物污染環境防治條例》 《河北省大氣污染防治行動計劃實施方案》 《京津冀及周邊地區2019 年大氣污染防治工作方案》 及《邯鄲市2018-2019 年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動工作方案》 等政策法規，煤炭開采礦區長期積累下來的煤矸石山已成為刻不容緩、亟待解決的重大社會問題和環境問題。

2 煤矸石及矸石山生態治理模式的內涵

（1） 采取“源頭減量化”，實現矸石井下分選、分裝、分運等措施。

（2） 擴大“資源化利用”途徑，實現低熱值煤及煤矸石發電供熱、制作建材及原料利用、修筑路基。

（3） “末端生態化”治理，實施煤矸石及矸石山自然修復、植被綠化、土地復墾等技術工程。

把煤矸石及矸石山生態治理與礦區生態建設、環境污染治理相結合，促進生態的動態平衡和良性循環，推動資源合理開發利用，做到發展與環境相協調，實現煤矸石及矸石山生態治理與礦區經濟效益、社會效益、環境效益的同步提高，全方位展現綠色生態礦山新形象，用生態保護促進礦區的可持續發展。

3 煤矸石及矸石山生態治理模式探索與實踐的主要做法

冀中能源峰峰集團積極響應國家、省、市、礦區對環境保護的相關政策和要求，認真研究《煤矸石山生態修復綜合技術規范》 《開發建設項目水土保持技術規范》 《煤礦矸石山災害防治與治理工作指導意見》等標準，將環保工作擺在突出位置，積極開展煤矸石及矸石山治理。

3.1 一礦一策實現矸石總量減排

煤矸石及矸石山產生的根源在煤礦開采及礦井基本建設、煤炭洗選加工過程中。因此，從煤炭開采源頭，科學施策，強化管理，實現煤矸石的減量化及煤矸石的不升井，是落實“源頭治理”的關鍵環節。

峰峰集團多個礦井采取優化開拓、采區設計布局，盡量少走巖巷、半煤巖巷道、多布設煤巷，合理集中生產，科學過斷層等構造帶，強化工作面開采管理，減少“割頂割底”等系列技術措施，從開采源頭減少了煤矸石的產生量；同時，實施井下煤與矸石的分揀、動態分選、分裝、分運等措施，將煤與矸石從井下分開；采取巷道形式充填煤矸石置換呆滯資源、解放構造帶邊角資源，消納煤矸石，實現煤矸石總產量減排，解放煤炭資源，控制開采區沉陷及巖層、地表移動變形的多重生態開采效果。

3.2 因礦制宜煤矸石及矸石山資源化發電利用

在煤炭生產過程中，排放大量的煤矸石等特色污染物，對其依然沿襲著“先污染、后治理”的防治方式，廢物資源化利用率較低，污染物排放總量居高不下，給周圍環境容量承載帶來較大壓力。

2007 年1 月17 日，國家發改委和建設部發布《熱電聯產和煤矸石綜合利用發電項目建設管理暫行規定》。

2011 年11 月25 日，國家能源局發布《關于促進低熱值煤發電產業健康發展的通知》[國能電力 （2011） 396 號]。

2015 年1 月，國家發改委等發布《煤矸石綜合利用管理辦法》 等相關政策，在國家政策層面上鼓勵包括煤矸石發電項目在內的資源化綜合利用。規?；喉肥l電符合我國政策，發展空間和前景好。

通過管理創新，企業積極參與到了河北省《燃煤電廠大氣污染物排放標準》 （DB13/2209-2015） 的制定工作，成功爭取到科學合理的地方標準有別于地方燃煤火電廠，并通過技改完全達到了地方標準的排放要求。

峰峰集團電業公司的薛村矸石熱電廠、九龍矸石熱電廠，均為獨立熱網，擔負著煤礦安全生產、井口保溫、職工洗澡、衣服烘干、棚戶區居民供暖、部分城市集中供熱等職責，消化煤矸石約30萬t/a，開拓了煤矸石資源化利用的推進，促進了企業循環經濟、低碳經濟的可持續發展和高質量發展，同時也體現了國有大型企業的社會擔當，帶頭治理污染，積極推動地方經濟發展和企業建設，主動為政府分憂，積極容納勞動力就業，穩定了社會發展。

3.3 因地制宜煤矸石及矸石山資源化制磚利用

煤矸石制備墻體材料包括混凝土砌塊、蒸養煤矸石砌塊和微孔輕質燒結磚。利用煤矸石制磚是節土、節煤、保護環境的有效途徑，符合國家政策的要求。

煤矸石制磚的工藝流程和設備與傳統黏土燒結磚基本相同，以煤矸石代替黏土，利用煤矸石自身的發熱量內燃，節約了外加燃料，可做到制磚不用土、燒磚不用或少用煤。

煤矸石燒結磚的工藝流程為給料—粗碎—細碎—篩選—加水攪拌—陳化—攪拌—對輥—成型—切碼坯—干燥—焙燒—卸磚。

檢測表明，峰峰礦區的煤矸石成分組成適合制磚，峰峰礦區已建成二座矸石磚廠，生產矸石磚2.7 億塊/a，利用矸石88 萬t/a，產值2 000 萬元，效果顯著。

煤矸石制磚一方面消耗了大量煤矸石廢棄物，另一方面代替黏土保護了土地資源。

在今后發展煤矸石制磚項目中，應該以發展高摻量煤矸石承重及非承重燒結空心磚、輕質料等新型建材為重點，逐步替代黏土。同時鼓勵煤矸石建材及制品向多功能、多品種、高檔次方向發展。

3.4 煤矸石及矸石山資源化水泥建材原料利用

煤矸石可以提供水泥生料成分中的硅、鋁等成分，配料生產水泥，其伴生熱值在水泥燒制過程中具有降低煤耗、節省燃料、增加產量、降低電耗、變廢為寶及保護環境等諸多優點。

煤矸石生產出的工業廢渣經低溫燒制生產出的水泥熟料有硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥及堿膠凝材料新型等諸多水泥系列產品，企業部分矸石山的矸石，已經在多個水泥廠得到資源化利用。

3.5 煤矸石及矸石山資源化筑路材料路基利用

根據《公路路基設計規范》 （JTG D30-2015）的有關要求，填方路基應優先選用強度較高、硬度較大的煤矸石作為路基填料。

煤矸石經過篩分、破碎及分選等工藝環節，可生產砼骨料及道路基材等建材產品。這一用途煤矸石的使用量大、應用廣泛、市場空間廣闊，為煤矸石資源化利用的主要途徑和技術之一。

礦區的很多座煤矸石山已經堆放了多年，經歷過自然發火等，已成“紅矸”，故更適合作為道路基材使用。

企業積極響應有關政策，強化矸石山作為路基材料的應用，使用羊東礦、二礦、一礦、四礦、通順及牛兒莊礦等矸石作為道路基材，以實現減少土方開挖、消除矸石山污染及保護生態環境的多重效益。

3.6 煤矸石及矸石山資源化填溝造田復墾利用

煤矸石填充塌陷區，復墾造田、對礦區固體廢物治理及生態環境恢復具有積極作用。

國務院頒布的《土地復墾規定》，以法規的形式對復墾地的實施原則、責權關系、組織形式、規劃、資金來源及復墾土地使用等做了原則性的規定，提高了全國各行業的復墾意識，在一定程度上推動了我國煤礦利用煤矸石開展沉陷區土地復墾及山區、丘陵區域利用溝壑地勢，實施煤矸石填溝、充壑、分層壓實，再覆土造田工作的新進展。

煤矸石回填和復墾可以抑制礦區生態環境惡化和保護土地資源，對改善生態環境、發展循環經濟、推進社會主義新農村建設、建設節約型社會、促進經濟社會可持續發展等具有十分重要的意義。

峰峰集團在積極結合國土等部門，開展煤矸石及矸石山填溝造田及土地復墾，實現經濟與環境效益雙贏。

3.7 一山一策矸石山生態綠化美化的探索與實踐

煤矸石主要是以露天堆存為主，國家尚無統一矸石山的治理標準，隨著國家對環保的高度重視，要求加強矸石山的治理，傳統的圍擋、苫蓋已經不能滿足當前國家環保部門的監管要求，為確保符合日益嚴峻的環保要求，必須對矸石山進行高標準治理。

煤礦矸石山堆存量大，但用地受限，使用傳統治理方式已不能完全適應環境保護及生態文明建設新要求。

峰峰集團采取“一山一策、一礦一策”，在地方政府有關部門的配合下，實施了煤矸石山覆土綠化方式，研究了適宜種植的樹種與灌木，通過優選確定種植耐寒易成活的火炬樹和松柏，并開展前期試驗。

目標植被依據恢復生態學理論定位為鄉土灌叢群落。灌叢群落高度<5 m，郁閉度為0.3～0.4，且生長較好。

峰峰集團在實踐與治理研究中總結形成了“煤矸石山穩定性治理+表層土壤構建+植被恢復三位一體綜合治理模式”。在矸石山生產區采取噴淋降塵措施，對非排矸區域采取削坡分級、砌筑擋墻、排水系統、道路建設、客土改良、植被恢復、噴灌系統及電控系統等治理措施，進行科學合理、切實可行、無害化處置，累計覆土26.7 萬m3，綠化面積122.3 萬m2，植樹23.3 萬棵，噴淋管路36 320 m，噴頭584 個，削坡135.8 萬m3，圍擋18 032 m，建設導排水31 147 m，雨水收集池32個（5 227 m3），達到了礦山經濟和生態環境雙受益的效果。

4 取得的效果

4.1 煤矸石及矸石山未發生安全事故

企業煤矸石及矸石山的綜合治理與生態修復，沒有發生安全事故，且有以下優點。

（1） 提升了礦區及周邊居民生活水平。

（2） 改善了附近居民的人居環境。

（3） 提高了居民的健康水平。

（4） 促進了礦區周邊居民就業，提高了礦區職工和周邊居民的收入，對于社會穩定具有積極的促進作用。

（5） 提升了煤礦的整體形象，改善了周邊環境，使道路交通條件得到改善。

（6） 建設了環境友好型企業，社會效益顯著。

4.2 為企業發展創造了良好的外部環境

峰峰集團通過對煤矸石及矸石山的綜合治理，總結出矸石山治理方式體系，建設了峰峰集團辛安礦等煤矸石山環境治理恢復的示范基地，形成了一批可復制、可推廣的矸石山多元化生態治理模式，為相關專業及領域提供實習的機會，為相關企業提供可借鑒的治理模板。

冀中能源積極實施煤矸石山的生態治理，是踐行習近平生態文明思想、“綠水青山就是金山銀山”的重要組成部分，有效解決了企業發展與環境生態保護之間的矛盾，得到國家有關部門的關注和認可，為企業發展創造良好的外部環境。

4.3 煤矸石及矸石山生態治理的綜合效益

通過煤矸石及矸石山的生態治理探索與實踐，綜合效益顯著表現在以下2 個方面。

（1） 源頭減量化，促使煤炭生產從設計布局到管理提升都有了質的飛躍。從生產一線減少煤矸石產生量約30 萬t/a，按照進行運輸提升節省電費10 元/t 計算，可節省300 萬元。

（2） 綠化亮化生態安全修復，煤矸石稅費以5 元/t 計算，每年可減少環境稅支出約2 000 萬元。

5 結 語

煤矸石及矸石山堅持因地制宜、因礦制宜、因山制宜、一山一策原則，采取資源化利用、靚麗化披裝、生態化修復、源頭上減量、無害化處置，可達經濟與環境的雙贏效果。峰峰集團煤矸石山因地制宜、因害設防、生態修復與綜合治理，在實踐與探索煤矸石山生態治理中打造了“峰峰新模式”。