煤矿固体废弃物的危害与环保治理技术

骆祥波

（兖州煤业股份有限公司东滩煤矿安全监察处环保科，山东济宁 273500）

0 引言

在煤炭经济快速发展的形势下，煤炭产量不断增加，开采煤炭时产生的固体废弃物随之增长。矿山开采产生的尾矿、废石和尾渣等，若是没有合理利用与综合治理，会对煤矿周围的环境及人类生存造成严重影响，而且资源浪费也很大。调查显示，我国煤矿固体废弃物存量大且附加值不高，为了顺应社会发展，必须合理、科学地应对环境问题，研究煤矿资源废弃物的环保问题，寻找有效的改善方法，提高对生态环境的保护。

1 煤矿固体废弃物的危害及来源分析

煤矿固体废弃物来自于矸石山，危害主要体现在以下4 个方面：①诱发地质灾害，大量占用土地，对周围环境造成严重污染；②废弃物大面积堆积，土地资源被大量占用，造成资源浪费；③煤矿的固体废弃物中含有矿物质，经过雨水冲刷渗透到地区的地表水和地下水中，严重污染土壤及水质，当某种矿物质含量达到一定数量时，会使地下水水质发生毒性变化，破坏生态环境；④煤矿资源在开发时，若没有对土地进行复垦修复，将会使土地的承载力极大降低，对该地区的地质造成破坏，甚至会引发地层表面出现裂缝、塌陷以及地域性的生态环境失衡等问题。

煤矿固体废弃物危害的主要来源是煤矸石，煤矿开采的煤矸石通常是露天堆积存放形成矸石山，根据国家规定的GB 5085—2019《固体废弃物鉴别标准》，煤矸石中含有大量的有害物质、化学物质，经过长时间的堆积，逐渐渗透到大气、土壤及地下组织层，严重破坏煤矿周围的生态环境。例如，占据大量土地，破坏地貌、森林、植被、自然景观，导致水土流失，使生态环境发生变化，引发山体崩塌、泥水流等地质灾害；尾矿中夹杂着化学药剂，如酸、碱、氰等物质对地下水及周边环境造成污染；尾矿与废石在大风天气或是干旱时会造成扬尘或产生氰化物、有机物等有害气体，污染大气环境。

2 煤矿固体废弃物的环保治理技术

2.1 固体废弃物环保治理技术

目前，国内大部分煤矿企业对废弃物的处理均采用堆置的方法，该方法会伴随出现地质灾害、矸石堆置造成的资源浪费和堆置地点周围的环境污染等问题。煤矿固体废弃物的堆置处理，主要是专门设定一个场地堆积废弃物，其重点在于选择堆置场地，需要对水文、地形、地震、大气等情况全面调研，并进行可行性的研究分析。一般情况下，堆置处理是将固体废弃物直接堆放到预先划定并做好准备的场地上，使用石块与泥土先覆盖堆置场地，然后在上面种植植被。

堆置处理是处理煤矿固体废弃物常用的方法，该方法的优点有：①防止地表水因矸石山排放的浸滤水而影响变质；②防止地表水因受矸石山风化淋蚀而增加泥石沙负荷以及溶解固体的负荷；③保证人类安全，防止洪水或地震灾害等。其缺点有：①堆置的地点不好选择；②容易产生二次污染；③尾矿堆存要求较严格，如尾矿坝基础材料需有足够的强度及不透水性。

2.2 资源合理化利用的技术

大量堆置的煤矿固体废弃物其实是重要资源，有些国家将其当作“技术成因矿床”“人工矿床”。对于矿物质中含有颗料度等成分，须合理利用，以减少资源浪费，为环保工程做出贡献。

目前，国内外对于煤矿废弃物的资源再利用主要体现在3个方面：①通过高科技的技术设备回收有价值的金属；②将细颗料尾矿转化为建筑物料使用，粗粒尾矿作为混凝土的骨架用在建筑工程中，非金属类的矿产颗料物可以制成建筑材料，如水泥、水泥空心砖、微晶玻璃等；③将煤矿废弃物作为矿山井下的填充物使用，可减少废弃物的耕地占用空间，避免煤矿开采后的下沉现象和地质灾害的发生。

3 煤矿固体废弃物资源的综合再利用

面对煤矿固体废弃物对环境造成污染的问题，最优的解决办法是科技创新。为提高我国煤矿产业的集中度，维持矿业良好的秩序，应选用先进的采矿与选矿技术，减少固体废弃物的产生，从源头上解决煤矿废弃物的有关问题。此系列工作涉及到矿产资源的勘查、矿山设计与矿产开发规划等，若是将煤矿固体废弃物合理再利用，也就实现了从摇篮到摇篮的最佳资源的再利用，也是煤矿废弃物的最佳处理办法。

3.1 煤矸石的综合再利用

煤矸石的合理利用已成为我国技术开发的重要项目，如何减少煤矸石在使用过程中的污染，已成为当前急需解决的问题了。由于煤矸石的开采是项系统性工程，需要结合不同的技术单位，面对各个利益的矛盾体。我国出台制定了应急管理机制，以实现煤矸石综合再利用的开发与科学合理的运用等，提高煤矸石的利用效能。

（1）煤矸石用于制造建筑材料。经研究，煤矸石可应用于建筑材料的加工：①取代黏土制成砖块；②生产制成普通水泥；③生产制成瓷砖；④用于生产涂料产品的加工，如通过特殊工艺加工制成“石头纸”。在未经燃烧的情况下，煤矸石可以加工成砖，而且这种加工利用的方式投资较少，操作也比较简单。相对于建筑轻集料，其加工工艺繁琐，对设备要求高，我国在此领域的应用较少。

（2）煤矸石用于筑路施工。筑路工程对煤矸石的质量和有害物质等没有特殊要求，煤矸石可作为筑路的建筑材料。煤矸石用于筑路施工有3 方面的特点：①煤矸石的耗渣量比较大；②不需要进行特殊工艺的处理就可以投入使用；③不需要特殊的技术含量就可以操作。对煤矸石的合理利用，可部分解决环境污染问题。

3.2 粉煤灰的综合再利用

（1）由粉煤灰、黏土和其他工业废弃物经过配料等工序加工而成的粉煤灰砖，具有环保节能、减少建筑负荷与劳动强度等优点，是较好的墙体填充材料。

（2）粉煤灰陶粒加工的生产技术，具有无添加剂、无二次污染等优点，由粉煤灰制成的粉煤灰陶粒具有吸音、防渗、耐火、低导热等优点。

（3）粉煤灰包含一定量的碳粒，可节省燃料。

（4）粉煤灰可以制成水泥与混凝土材料。粉煤灰由二氧化硅与氧化铝组成，可以取代黏土用于水泥的生产，如硅酸三钙水泥、低密度油井水泥等新型水泥材料以及钢包保温材料、海工混凝土掺合料等新的混凝土材料。

（5）制成污水处理材料。粉煤灰能够去除污水中富含的磷酸酶，可由其加工制作成絮凝剂与过滤介质，具有净化废水的作用，还可以利用不同酸碱度的粉煤灰处理不同程度的酸性废水。

（6）制成衬里材料。当粉煤灰的掺入量控制在30%以下时，可以制作成无渗透性的衬里材料，即掺入量在20%时可以作为废水处理装置的衬里材料。

（7）粉煤灰还可以用作肥料，使土壤状况得到改良，增加小麦产量，对防治病毒害也有一定的作用，部分替代磷肥、硅复合肥等。

4 结语

我国的煤炭资源相对丰富，开采需求较大，会出现更多的煤矿废弃物，具体呈现的特点有：资源利用数量大，分布广泛，污染生态环境较严重，占用耕地资源较大等。我国目前的自然环境形势比较薄弱，构建优美的生态环境已成为人民对美好生活的共同向往。我国环保事业也在不断发展中，相关部门对煤矿废弃物的质量把关持续提高，部分煤矿开采企业已经开始优化堆置技术，加强对尾矿库的环境优化保护措施。煤矿固体废弃物资源在利用技术上不断革新开发，更进一步推动产业化的发展。通过对废弃地区的再生产与再利用，不断加强修复，有效改善了煤矿固体废弃物对周边环境的影响。从资源再利用与环保的意义上真正做到变废为宝，优化生态环境，促进经济效益的提升。