煤炭开采对矿区环境的影响及保护策略分析

煤炭开采对矿区环境的影响及保护策略分析

丁凡

徐州市检验检测中心 江苏  徐州 221000

摘要：煤矿的开发对生态环境造成了很大的损害，因此本文通过煤炭开采对矿区地面变形影响着手，从地质环境、空气环境要素对煤炭开采造成矿区破坏情况进行较为系统分析，进而提供针对性保护策略，为推动矿区环境的良好发展献言献策。

关键词：煤炭开采；矿区环境；影响；保护策略

引言：中国煤矿资源十分丰富，由于煤矿的开发，地面变形、水土流失等问题越来越突出，因而，根据煤矿的地质条件，研究煤矿的环境状况，对于维护矿区的生态环境有着更为广阔的现实意义。

一、煤炭开采对矿区地面变形影响

（一）采煤塌陷

煤矿是矿区生产的主体，煤矿塌方是煤矿开采造成的地表坍塌，在矿井下进行分层采掘时，采空区上部的岩石缺少支撑，在自重条件下发生了屈曲开裂最后坍塌，（如图一），在大倾斜条件下，煤矿的采掘将会产生条带式地面崩塌。由于大量的采矿活动，导致了整个矿区的生态环境的改变，从而导致了土地资源的格局的改变，煤矿开采带来的大规模崩塌，使得周边城镇和农村群众拥有的相对肥沃的土地资源流失，土地支撑性能下降同时水果蔬菜的收获率也会随之降低。

                 图一 采煤塌陷

（二）岩溶地面塌陷

在岩溶区域开展煤矿采掘工作，矿区每日都要向井下排放大量地下水，以确保煤矿的安全，由于持续性大规模开采，导致了石灰岩层的高度急剧降低，由于缺乏阻挡当值水流速度的增加，造成了岩溶中的原始填料被水流带走，形成了潜蚀，致使原有的隐蔽土体的岩体发生坍塌。

（三）区域性地面沉降

因井位置不够科学，无法对矿区进行有效采掘，最后导致下降漏斗面积增大，地表大面积塌陷，减少对地面以上固有楼体的支撑能力，对广大住户群体的生存造成了直接威胁。

二、煤矸石堆积对环境的影响

（一）大面积占用土地

目前，全国有超过三十亿吨的煤炭储量，大量的煤矸石被露天堆放，并在降雨的作用下进入农田，导致土地酸性不利于经济农作物的生长，除此之外由于降雨的冲刷，导致了水体中的悬浮物、有机物、重金属等物质的渗入河流和地下，对地表水体和浅层地下水造成了不可逆转的影响。

（二）污染大气

在搬运以及运输过程中，煤矸石暴露在外界，当外界环境风速高至4—8米/秒时，矸石粉就会在空气中飘散，造成空气污染，煤矸石灰尘在建筑表面会破坏原有的色彩，同时也会减少地表的照明性，对居民的生存和植物正常生长不利。

三、煤炭开采对地下水环境的影响

（一）煤矸石淋滤液污染地下水

由于雨水的冲刷，煤矸石附着物溶于水形成煤矸石淋滤液，大量悬浮物和有机物对周围水体产生了很大的影响，淋滤废水中的铅、汞、铬、砷等具有高度的有毒物质，对人体有一定的危害，同时也会渗入到深层地下水中。

（二）粉煤灰污染浅层地下水

粉煤灰在风的作用造成了新的污染物，并对周边的土壤和水体造成严重的污染，如果没有良好的除尘技术，当遇到强风时粉煤灰会产生大量的灰尘，使周围的农田受到严重的影响。粉煤灰长时间暴露在外，由于长期风吹日晒，有毒有害物质会渗入到地下并在土壤中累积，对作物和人畜的身体健康造成较大影响。

（三）矿井水洗选水对地下水的污染

矿区在开采过程中不断向外排出大量的矿水，目前，我国煤矿每年向外排出的矿水达22亿吨，部分矿水中的悬浮物含量高，部分矿化度高，还有一些放射性物质。由此，煤矿开采出的水将会对地表的地下水产生一定的影响，进而影响人类的身体健康。

（四）改变矿区水文地质条件

煤矿开采造成的地表坍塌，不但造成了矿山生态的严重损害，还造成了大范围的地质变化，干扰了固有的地壳运动，部分矿山在开采过程中排放出的低品位水流入了塌陷地区，加剧了周边地区地下水质量的下降。

四、煤炭开采造成大气污染

（一）煤炭开发储存运输过程的污染

煤矿生产中的每一个工序都会产生煤尘，而矿区环境人煤矸石堆积如山，又缺少除尘、降尘的措施，使得煤尘四处飘散，不但造成了大量矿物资源损失，同时对煤矿的空气造成了很大的影响。在5-6级大风天气中，煤堆烟灰对煤田周边的空气质量造成了严重的损害，在煤场周围500米处，空气中TSP含量会超过0.8-3-5 mg/m 3，而在下风方向150 m处，最大污染浓度会延续超过1公里。另外，由于煤矸石物质含量特性，不但会造成资源的浪费，而且在焚烧时还会排放出大量的烟雾和二氧化硫等有毒的气体，对整个矿区和周围的环境都会造成极大的影响。

（二）矿区燃煤造成的污染

由于煤矿工业的特点，燃煤和生产利用过程中产生的工业烟尘和尾气，而燃煤电厂和工业燃煤锅炉对矿区的空气污染最为严重。电厂、化工厂、焦化和工业使用的煤炭都会产生较多的二氧化硫，较多二氧化硫释放会产生酸性雨水，同时二氧化碳的过量排放还会导致温室效应的频繁出现。

（三）矿井瓦斯

煤矿中的甲烷是煤矿生产过程中产生的有毒气体，通过矿井通风而产生的甲烷排放量大约为10%，中国的煤矿甲烷排放量超过十亿立方米，其不仅拥有爆炸风险，同时还会导致空气含量出现变化。

五、保护矿区环境减少煤炭开采对环境影响的有效对策

（一）建设生态矿加强塌陷控制

如图二所示，利用生态原则对因开采而造成的塌陷、挖损、占用等造成的土地进行修复和利用，对矿区塌陷面积大、塌陷深、蓄水量大的区域，采用深养殖方式来进行鱼类饲养，在崩塌地区，可以修建园林、城镇美化，采取适当的保护措施，减少地面坍塌，减少煤矿对地面的损害，利用煤矸石在采空区内进行了直接填充，可有效降低煤矸石的排放量，并对矿井进行了地下的保护。随着我国煤炭资源开发和矿井建设的不断深入，采用粉煤灰进行矿井下的充填，既减少了地面坍塌对地面的损害，也防止了飞灰占用造成的环境污染。

                      图二  生态矿

（二）复垦与排矸电厂排灰相结合

在塌陷坑内填矸、排灰，将积水的凹坑改造成建筑用地，不但可以节约土地，还可以提高土地利用率，利用煤矸石、粉煤灰、生活垃圾等矿山固体废物作为填筑物料，既能将矿山的废气再利用结合起来，又能达到治理矿山的双重效果。对煤炭资源挖掘产生的硅、铝等氧化物，可用于生产砖瓦、水泥等建材，或用于提取化学原材料如氧化铝、聚合铝等。煤矸石及选矿中均含20%～50%的热能煤，可用来作为火力发电或加热煤炭，煤矸石是当前煤炭资源的主要利用方式之一，以达到变废为宝、降低煤矸石对生态的污染的综合效果。

（三）矿井水选煤废水的资源化

中国80%的煤炭资源分布在北方地区，而北方地区水资源却只有20%，因此要将煤废水进行资源化处理，社会和政府应大力推崇先进的水利过滤站建设，将煤废水进行综合处理，尽可能节约水资源。

（四）煤层气的开发与利用

煤层气的开采与利用，既可以防治煤矿瓦斯的渗漏，又可以提供优质的能源，又可以保护环境，我国开展了10余年的煤层气开采工作，但国内对煤炭地表开采和利用尚处在摸索期，开展煤层气开采技术的研究和应用，不仅仅可以提高煤炭的综合受用范围，同时提高其经济价值。

六、总结

造成矿区生态系统改变的因素多种多样，其处理方式也不尽相同，从本质上讲，要加深对环境的认识，强化对矿区的综合规划，通过对原有污染源进行有效的治理，并加强对矿区的绿化，同时要注重矿区的综合经济价值，提高矿山综合抵抗能力，还矿区一个更为良好的环境。

参考文献：

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[2]王新.浅谈煤炭开采对矿区环境的影响及治理方法[J].煤,2011,20(05):60-61+63.

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