煤矸石山治理中的环境风险评估与管理研究

煤矸石山治理中的环境风险评估与管理

研究

摘要：煤矸石作为煤炭开采的一种固体类废物，在全国范围内堆积了超过三十亿吨的存量，这些煤矸石会对周围环境造成严重的影响，特别是自燃带来的危害尤为严重。为实现煤炭资源的合理利用，实现煤炭资源高效利用，实现煤炭生产的全面、协调和可持续发展，文章重点对煤矸石矿山环境治理中存在的风险、治理措施等问题进行了探讨。

关键词：煤矸石；危害；对策

一、研究背景与意义

1.1煤矸石山的概念与现状

“煤矸石”是一种深灰色的、低碳、比煤炭更硬的岩石，它是与煤炭在成煤过程中产生的固体废弃物。其中包括了在煤道中挖掘出来的矸石，在开采过程中从顶板、底板和夹层中挖掘出来的矸石，还有在筛选煤过程中挖掘出来的矸石。煤矸石主要是以A1203和Si02为主要成分的，此外还包括Fe203,Ca0,Mg0,Na20,K20,P205,S03以及一些微量稀有元素（镓，钒，钛，钻）等。

根据其原料，可将其划分为两种类型：一种是开采型，另一种是分选型。煤层的构造与厚度变化、开采方式与分选技术的差异，会直接影响到煤粉的释放，其释放量通常在10-20%之间。煤矸石料因产地不同，其组成、性能差别较大。如煤矸石粉，其灰分通常为70-85%，有的甚至超过90%；固化体的含碳量通常为5%-25%；正常情况下，发热量应该在3.3-6.3 MJ/kg之间。原煤中含硫量与原煤矸石中含硫量密切相关，如华北太原组煤、西南龙潭组煤中含硫量都很高，部分可达到8-16%。在堆叠的过程中，可燃成分会慢慢氧化，自燃，因此也会产生自燃和未燃的区别。

1.2煤矸石山治理的重要性及现状

煤矸石约占全国煤炭产量的15%-20%，因热值低，难以综合利用，多以露天堆置为主。

我国是世界上产煤最多的国家，煤炭资源储量巨大，如能对其进行资源化，将会对矿区

的生态环境起到一定的保护作用。包括了巷道开挖时产生的矸石，开采时从顶板、底板和夹

层中产生的矸石，还有在洗煤时产生的矸石。

1.3研究目的与意义

煤矸山生态恢复治理主要是将煤炭开采过程中产生的废弃物进行治理，使得废弃物“转

废为宝”，降低给环境带来的压力，同时也为人类带来可利用的资源。简而言之就是生态修

复与治理的目的与意义在于：将已有的煤炭资源开发利用过程中所产生的环境效应降低到最

小程度，从而达到修复的目的与意义[1]。

二、煤矸石山对环境的影响

露天堆存的煤矸石，不仅占用了大量的土地，而且还容易与大气中的某些理化反应发生

自燃和粉尘飞扬等现象，给矿区和周围的大气和水资源等造成了严重的污染；另外，在外部

力量的影响下，煤矸石山也有可能发生崩塌、泥石流等地质灾害，造成生态破坏、景观破坏，并引发一些社会问题，最终对矿区的生态安全及人体健康造成威胁。

2.1占压土地

在中国，煤矸石作为一种重要的固体废物，已成为一种重要的工业废物。根据统计，在

我国主要的国有煤矿中，有1700多个煤矸石山，其堆积量在50×108 t以上，其占地面积

在20000hm2以上。并且，随着煤炭的开采，这些煤矸石每年都在以5×108 t的速度增长，

其所占的土地面积大约在300-400hm2之间，这就导致了大量的土地资源被浪费，使得农民丧

失了土地，同时还对原有的土地结构和景观结构进行了破坏。在我国“人多地少”的基础上，矸石山占据了大量的耕地，使人地矛盾日益突出，给社会与经济带来了不可忽视的冲击，因此，迫切需要开展煤矸石的综合利用，或者通过植树造林等措施来降低或消除矸石对耕地的

占用。

2.2扬尘对大气环境的污染

煤矸石在大气中极易被风化，遇到风就会形成粉尘。由于煤矸石所产生的微尘颗粒物，

会进入人的肺部，造成呼吸道疾病，肺部疾病，严重的还会引起癌症；大颗粒尘埃进入眼、鼻、口等脏器，极易引发感染性疾病，尤其是其所含的重金属、有机物等，严重影响人类的

身体健康。此外，颗粒物在大气中的悬浮物也会引起气候变化[2]。

2.3煤矸石山引发的地质灾害

由于天然堆积方式、自燃和风化等因素，煤矸石山的稳定性较差，容易引起各种地质灾害。

（1）煤矸石山崩落。煤矸石山大多是天然堆积，坡度陡峭，内部结构松散，又受火烧

等因素的影响，极易发生崩塌和滑坡。例如，在山东枣庄煤矿北煤田的一次煤矸石崩塌事故中，17人丧生，7人受伤。

（2）滑坡和泥石流。我国山地煤炭资源丰富。例如，重庆市万盛区煤矸石山上的泥石

流灾害，导致5人死亡、16人下落不明、14栋房屋被掩埋，给当地人民带来了极大的损失。在重庆合川的双峰县，发生了一次山体滑坡，导致两名村民被掩埋致死。

（3）煤矸石山爆炸。在某选煤厂中，以含硫较高且热值较高的煤矸石为主要原料，形

成了一座煤矸石山，其总热能在3350-6280 J之间。这种类型的煤矸石山体，因其内部产生

的热量，在山体内不断积累，使山体内的温度达到800-1200摄氏度，从而使山体内形成了

一种高温、高压的特殊环境。煤矸石被风化后，由于其表层被一层细碎的微粒所包裹，导致

其内部温度和瓦斯气无法外泄，一旦瓦斯气含量过高，就会发生爆燃，引发崩塌、滑坡等地

质灾害，给周边群众的生命安全带来极大威胁。

2.4煤矸石山的水土流失

天然堆积型煤矸石山坡多为陡峭斜坡，有的山坡倾斜角度大于40°。在堆场初始阶段，由于煤矸石颗粒尺寸大，表层的风化作用不明显，因而有很好的渗透性。地表煤矸石的风化

作用增强后，其入渗量逐渐减小，导致地表径流量增加，对地表土壤产生侵蚀。目前，我国

煤炭资源丰富，但目前我国水土流失较为严重，在煤炭资源丰富的地区，煤炭资源开采是水

土流失的主要原因之一[3]。

2.5自燃的危害

煤矸石山上存在着大量的残煤、炭质泥岩、废木等易燃物，以及容易氧化放热的化学成

分（如硫磺等），使得露天堆砌的煤矸石很容易自燃。首先，煤矸石中黄铁矿（FeS2）被氧

化后产生的热量，在其燃烧过程中，残余煤和碳质等易燃物发生自燃，从而引发了煤矸石山

体的自燃。煤矸石自燃后，其内部高温高达800-1200摄氏度，大量有毒气体（如

CO,CO2,SO2,H2S，氮氧，苯芘等）被大量排放[4]。

煤矸石矿山燃烧过程中会产生大量的 CO和SO2等有害气体。一处煤矸石自燃着火时间

一般为10年到数十年，因煤矸石燃烧产生的大量毒害气体，导致周边环境空气质量恶化，

导致自燃矸石山周边人群呼吸系统疾病发生率较其它区域高。煤矸石自然燃烧过程中会产生