2012《矿业工程》复习资料：中国煤矿环境与保护主要问题
我国煤矿环境和保护有好多问题，但其中最主要的问题是1、煤矿开采中的环境问题2、煤炭洗选、储运及转化中的环境问题3、煤炭使用中的环境问题等。这些问题都是煤矿环境保护的重要工作，也是为了让我国煤矿地区更加优美。下面分别介绍一下这三个问题，可以为煤矿保护带来帮助。
一、煤矿开采中的环境问题
地下采煤和露天采煤所引起的环境问题不尽相同。
1. 地下采煤
包括由于地下采掘引起的地面塌陷、采煤废水、煤矸石及采煤噪声等几个方面。
大面积地下采煤矿坑引起地面沉降和陷落，可使村庄、铁路、桥梁、管线等遭受破坏，农田下陷所引起大面积积水和土地盐渍化而无法耕种。对这部分环境问题主要通过复垦技术来解决，包括工程复垦和生物复垦两个主要阶段。工程复垦是以矿区的固体废料作为充填物料，将塌陷区填满推平覆土，因此兼有掩埋矿区固体废弃物和复垦塌陷土地的双重效益。主要包括煤矸石充填、电厂粉煤灰充填、靠近河湖的煤矿可利用河湖淤泥充填复垦，另外还有挖深垫浅复垦、疏干法复垦、梯田法复垦，以及综合治理技术等。工程复垦阶段完成后还应进行生物复垦，包括土壤改良和植被品种筛选两个方面，前者是应用植物法、微生物法、客土法、施肥法、化学法等进行土壤改良，以迅速提高土壤肥力和恢复植被；后者是对计划作为植被的作物、牧草、林木品种进行选择，其原则是首先能稳定土壤，控制侵蚀和减轻污染，其次兼顾培肥土壤能力及经济价值。
矿井开采过程中的大气降水、地表水、地下水及生产用水涌入井下而成为矿井水，目前矿井水的年排水量约为22亿m3.按水质可分为5类，即洁净水，含悬浮物水，高矿化度水，酸性水及特种污染水。除洁净水外均需加以处理，特别是中国煤矿有70%为缺水矿区，因此废水处理更为重要，目前不少矿区已建成废水净化站。
煤矸石包括岩巷掘进排出的岩石，煤中的手选矸石，洗煤厂排出的洗矸等，排放量很大，超过煤炭总产量的10%，现矸石山1 500多座，堆放量在16亿t以上。这些矸石不仅压占大量土地，而且大气降水淋溶时还能污染周围水体、农田和地下水。矸石山自燃后产生硫化物等有害气体，目前有自燃现象的矸石山约140多座，成为活的大气污染源。目前，有一小部分煤矸石用于回填复垦，但大部分尚待处理。平顶山矿区对矸石山进行植树绿化，取得了一定的成效。
矿区的环境噪声通常比市区更严重，因为高噪声设备密度大，井下工作面场地小，机械设备多而笨重，使噪声集中而叠加。各种采煤设备噪声甚高，空压机为102～130dB（A），局扇为110～130dB（A），风动凿岩机115～130 dB（A）。降低方法一方面选用低噪音设备，一方面采取消声、隔声等降噪措施。
2. 露天采煤
开采规模通常很大，矿坑面积可达数千公顷，采场范围内的农田和植被荡然无存，由于剥离物的排弃，因此堆压占地面积往往和采场破坏的土地面积相当，共同形成一系列污染效应。由于它们直接暴露，因此可发生飞尘和扬尘，其中所含硫、油页岩及其他有机质可发生自燃或自爆、散发各种碳氧化物、硫氧化物、硫化物等有害气体。在雨水淋溶后有害液体还会污染土壤及地表与地下水体。此外还有可能在排土场地发生坍塌或形成泥石流。
治理方法较为有效的是采用内排土的倒堆开采工艺，边开采边复垦，但这只能在覆盖层不太厚而且煤层倾角甚小的条件下使用。多数露天矿坑的复垦方法尚不落实。
二、煤炭洗选、储运及转化中的环境问题
1. 洗选
对环境的污染主要为洗选废水和噪声两大类。
煤炭在洗煤中用大量清水进行洗选分级，又经脱水后成为产品煤运出，余下的便是洗选废水。对其处理方法是完全闭路循环，并分为三个等级标准：一级是煤泥全部由厂内的脱水机械回收，实现洗水全部复用；二级是大部煤泥在厂内回收，小部在厂外沉淀池回收，洗水全部复用；三级是在厂外煤泥池沉淀，清水大部分复用，余下的达标排放。
洗选噪声主要来自设备运转过程，可分为空气动力性噪声，机械性噪声和电磁性噪声。以中频和低频为主，衰减速度慢，传播距离远，污染影响严重。
2. 储运
储煤场对环境的危害主要为粉尘污染，测定煤堆下风向500m范围内总悬浮颗粒物（TSP）值100%超标，浓度值达到0.8～3.5Mg/m3，下风向150m处最大落地浓度往往超标达两倍多，受影响区可外延到1 000m以上。由于中国煤炭运输大部分靠铁路，因此铁路沿线有煤尘污染，100m范围内TSP浓度显著增高，50m范围内超过大气环境质量三级标准，即大于1.5Mg/m3.储运中环境污染的防治方法有干法和湿法两种。湿法是对尘源喷雾洒水和喷洒化学药剂，前者为简便经济方法，储运过程均可应用。干法是产尘部位的密闭措施，包括加盖、压实、密闭构造、布置集尘装置。此外在堆场四周设置防风网、挡风墙，种防风林等也可以取得一定效果。
3. 转化过程
煤炭转化为二次能源过程中也产生环境污染。
燃煤发电用煤量占煤产量1/4左右。由电站锅炉燃煤产生的煤烟排放大量烟尘颗粒物、二氧化硫以及硫和氮的各种氧化物，均系有害气体。电站废水主要来自汽轮机组的冷却水，对水体产生热污染，对水生生态系统有严重影响。电站废渣包括锅炉煤渣和粉煤灰。此外尚有噪声污染。
焦化厂最主要的是气载污染物，包括多环芳烃、二氧化硫及气溶胶颗粒，源于炼焦炉和熄焦塔。如用机器炼焦代替土法炼焦，可加强煤气和化工产品回收，减轻排入环境的污染负荷。焦化工艺所产生的废水应先作物料回收及物化生化治理后才可达标排放。固体废料有焦油渣、酸油渣、沥青渣以及锅炉煤渣等，均需作针对性处理。
从煤制气厂和煤气发生站排放各种有害气体，其生产废水主要来自煤气的洗涤和冷凝系统，称含酸废水，当含酸达到1g/L以上称为高浓度，应加治理。
水煤浆生产工艺所产生污染物主要有工业粉尘、煤泥水和有毒添加剂。由于此为一种新兴产业，因此比较注意环保问题，普遍采用封闭或圆筒仓和封闭式皮带走廊，转载及筛分破碎车间都建有防尘设施，生产用水也进行循环使用而不外排。
三、煤炭使用中的环境问题
1. 烟尘污染及防治
煤在燃烧过程中产生烟气、尘粒可形成环境污染。其污染物可分为两类，即气溶胶状态污染物和气态污染物。烟尘属于前者。
煤炭在燃烧过程中经过三个阶段，首先是干燥挥发阶段，其次为燃烧阶段，最后为燃尽阶段，不同阶段需要不同的空气量，过大或过小的空气量都会使燃烧不完全，而使炭粒排入空中形成黑烟。煤中不可燃成分如灰分，燃烧中部分留于灰渣，部分随烟气排入大气形成烟尘，不同灰分的煤其烟尘量也有很大差别。按烟尘粒径不同可分为降尘和飘尘，后者可以长期不降落且可输送距离更远。
烟尘可致人体呼吸道疾病，或作为其他污染物及细菌载体。还可影响植物生长及降低大气的能见度。防治方法是改进燃烧设备和燃烧方式，减少烟尘排放量，还要安装除尘装备，降低烟尘排放浓度。
2. 排烟脱硫
大气中的SO2污染主要由包括煤炭在内的燃料燃烧所致。燃烧前脱硫可由煤炭洗选及转化中完成。燃烧中脱硫可以用加入脱硫剂办法除掉部分硫分，常用的脱硫剂为白云石和石灰石。
更常用的脱硫技术为排烟脱硫，即将排放的含硫烟气或废气通入吸收剂和吸附剂去掉硫氧化物，又可分为干法、半干法及湿法三种。干法采用固态吸附剂、吸收剂，其装备庞大，费用较高。半干法包括将半固态脱硫剂吹入烟道，也可将排烟气和空气同时吹入半固态脱硫剂，以除去烟气中的SO2.湿法用液态吸收剂，包括碱性吸收剂法和碱土金属类吸收剂法等，前者使用铵、钠、钾溶液，后者使用有钙镁的氧化物或氢氧化物溶液。
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