浅析煤矿环境污染的主要因素
2022-06-09
1 固体废物污染及类型分析
煤矿的固体废弃物主要有矸石、露天矿废弃物、煤泥、等。其中对环境影响最大、最普遍的是矸石。
（1） 矸石 煤炭生产过程中产生的岩石的总称，包括煤矿采掘过程排出的岩石、混入煤中的岩石、采空区垮落的岩石、工作面冒落的岩石，以及选煤过程中分离出来的炭质岩等。矸石常由炭质泥岩、泥岩、砂岩、灰岩等组成，矿物成分主要有高岭石、蒙脱石、石英、长石、伊利石、方解石、黄铁矿、白云石、水铝矿等，也含有少量稀有金属矿物；化学成分以SiO2（含量20%～30%）为主，并有含量不等的Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、K2O、Na2O、P2O5和V2O5等。煤矿矸石的排放量取决于煤层的条件、开采方法、选煤工艺等。目前煤炭开采技术条件，每生产1t原煤，排矸0.1～0.2t.
（2） 露天矿剥离物 露天采场内的表土、岩层和不可采矿体。剥离物的岩石组成和排放量取决于煤层上覆岩层的岩性、运煤层的埋藏深度和赋存条件、地形条件和剥离厚度等。剥离层一般为泥岩、砂岩、灰岩及松散沉积物，其中以泥质岩为主。
（3）煤泥 在煤炭开采、输、洗选等过程中产生的泥状物质。其形成与煤及煤矸石的物理性质、煤炭开采和运输方法、选煤工艺、煤泥处理系统等有关。煤泥一般呈塑性体或松散体和泥固体；灰分含量高、黏土物质多；热值低，持水性强。
2 废水污染及类型分析
煤矿废水主要包括采煤废水、选煤废水、及其他附属工业废水和生活废水。
（1） 采煤废水 煤矿开采过程中，排放到环境水体的煤矿矿井水或露天煤矿疏干水。它是由伴随矿井开采而产的地表渗透水、地下含水层渗透水和疏放水，以及采掘生产和防尘水等组成，是煤矿排放量最大的一种废水。煤矿矿井水质因区域水文地质条件、煤质状况等因素的差别而有所不同。根据矿井水质可将矿井水分为五种类型。
洁净矿井水 未被污染的干净矿井外排水。水质呈中性，矿化度小于1000mg/L，无有毒有害元素，且金属离子很少，含有大量悬浮物、少量可溶性有机物和菌群等。此类水，一般除悬浮物、细菌和感观指标外，其他理化指标均可达到饮用水卫生标准。
高矿化度矿进水 矿化度（无机盐总含量）大于1000mg/L的矿井水。此类水的水质多呈中性或弱碱性，含有SO42-、CL-、CA2+、K+、NA+、HCO3-等离子，带有苦涩味。根据其矿化度又可分为微咸水（矿化度1000～3000mg/L）、咸水（矿化度3000～10000mg/L）、盐水（矿化度大于10000mg/L）。我国高矿化度矿井水主要分布于北方矿区，西部高原、黄海平原及华东沿海地区。高矿化度矿井水的形成与煤中含有大量碳酸和硫酸盐矿物、矿区气候干旱和地下水补给不足导致矿井水中盐分浓缩或矿区地处沿海而受海水侵入等因素有关。这类矿井水因含盐量高且带有苦涩味而不宜直接饮用。
酸性矿井水 在未经处理之前，ph值小于6或者总铁质量浓度大于或等于mg/L的矿井水。其形成的主要原因是煤层及围岩含硫量偏高，并与矿井密闭程度、大气流通状况、开采程度等因素有关。由于酸性水易溶解煤层及围岩中的金属元素可使矿井水中Fe、Mn、重金属元素和无机盐类离子增加，导致矿化度和硬度升高。这类矿井水在我国南北方都有分布，尤以南方煤矿分布最为广泛。
含特殊污染物矿井水 根据含污染种类可分为含氟矿井水、含重金属元素矿井水、含放射性元素矿井水、含油类矿井水等。含重金属元素矿井水在我国的一些矿区有少量分布，主要是含铁、锰矿井水，水中除含有低价态的Fe2+、Mn2+外，常含有Cu2+、Zn2+、Pb2+3 等离子，其形成与地下水处于还原条件有关。含放射性矿井水含油矿井水在我国的一些煤矿也有赋存，其形成与煤及其围岩或地下水中放射性物质以及煤系中有含油层等有关，我国某些煤矿矿井水中总?浓度达0.330～0.633 Bq/L，总（贝塔）浓度达1.052～7.500Bq/L，已超过了国家规定的饮用水卫生标准。
（2） 选煤废水 在选煤厂煤泥水处理工艺中，洗水不能形成闭路循环，需要向环境排放的那部分废水。因其中含有大量悬浮煤粒，故也称其为煤泥水。此外，选煤废水中还含有一定量的聚丙烯酰胺等有毒有机药剂和煤中浸出的各种离子和放射性元素等。因此，选煤废水是一种有毒废水。我国目前每洗1t原煤约排放0.8～1m3，每年排煤泥水总量数千万立方米。随着我国原煤入选率的提高，原煤水生产和外排量将不断增长。
3废气污染及类型分析
煤矿废气主要包括采矿废弃、燃煤废气、煤和煤矸石自燃废气。
（1） 采矿废弃 由矿井中排放的废气。它是由井下人员呼吸、爆破、充电、坑木腐烂、煤烟层氧化等所产生的气态物质和煤层及围岩、地下水等释放的天然气污染井下空气而形成的。其中含有多种有害成分，包括以甲烷为主的烷烃、芳香烃、氢等可燃气体和二氧化碳、氮等窒息性气体。
（2） 燃煤废气 煤矿区锅（窑）炉和民用灶燃煤产生的废气。其中含有烟尘、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物等有害成分，这些有害物质的产生量随煤质、燃烧方式、燃烧条件的不同而有很大差异。
（3） 自燃废气 煤和煤矸石发生自燃过程中产生的废气，其成分与燃煤废气相同或类似。据目前研究结果表明，煤和煤矸石自然的发生、发展与煤岩成分、煤化程度、煤的还原性、煤层地质条件、开采方法、煤和矸石的堆放方式及其条件等诸多因素有关。
4煤矿环境污染因素总结
上述各因素对煤矿环境的污染方式是多种多样的，既有直接污染也有间接污染，既有化学污染又有物理污染。与此同时，煤矿环境污染不同程度的制约了煤矿的可持续发展。如采动岩移和矿井抽排水对水资源的破坏以及煤矿“三废”对水资源的污染，使煤矿区缺水现象加剧，正常的生产和生活用水难以保证；有地热引起的矿井热害使矿区深部煤炭资源开采困难，甚至无法开采；煤层自燃、岩层移动等，使得大量的煤炭资源毁坏，导致矿井服务年限大大缩短。
此外，煤矿开采及其照成的环境污染和破坏也会引起移民（我国平原区平均每采万吨煤需移民2人），矿地、矿群矛盾与纠纷等社会环境问题，以及缴纳排污费、资源损失费，支付高额环境性疾病医疗费等等经济环境问题。
参考文献
[1] 奚旦立，陈季华，刘振鸿. 兼氧技术——有机废水处理的新方法[J]中国纺织大学学报 1997， （04） .
[2] 张发旺，韩占涛，侯新伟. 矿区地表破坏的土地资源利用研究[J]地理学与国土研究 2002， （04） .
[3] 张发旺，侯新伟，韩占涛，杨会峰，宋亚欣. 采煤塌陷对土壤质量的影响效应及保护技术[J]地理与地理信息科学 2003， （03） .
[4] 张发旺，侯新伟，韩占涛. 煤炭开发引起水土环境演化及其调控技术[J]地球学报 2001， （04） .
煤矿的固体废弃物主要有矸石、露天矿废弃物、煤泥、等。其中对环境影响最大、最普遍的是矸石。
（1） 矸石 煤炭生产过程中产生的岩石的总称，包括煤矿采掘过程排出的岩石、混入煤中的岩石、采空区垮落的岩石、工作面冒落的岩石，以及选煤过程中分离出来的炭质岩等。矸石常由炭质泥岩、泥岩、砂岩、灰岩等组成，矿物成分主要有高岭石、蒙脱石、石英、长石、伊利石、方解石、黄铁矿、白云石、水铝矿等，也含有少量稀有金属矿物；化学成分以SiO2（含量20%～30%）为主，并有含量不等的Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、K2O、Na2O、P2O5和V2O5等。煤矿矸石的排放量取决于煤层的条件、开采方法、选煤工艺等。目前煤炭开采技术条件，每生产1t原煤，排矸0.1～0.2t.
（2） 露天矿剥离物 露天采场内的表土、岩层和不可采矿体。剥离物的岩石组成和排放量取决于煤层上覆岩层的岩性、运煤层的埋藏深度和赋存条件、地形条件和剥离厚度等。剥离层一般为泥岩、砂岩、灰岩及松散沉积物，其中以泥质岩为主。
（3）煤泥 在煤炭开采、输、洗选等过程中产生的泥状物质。其形成与煤及煤矸石的物理性质、煤炭开采和运输方法、选煤工艺、煤泥处理系统等有关。煤泥一般呈塑性体或松散体和泥固体；灰分含量高、黏土物质多；热值低，持水性强。
2 废水污染及类型分析
煤矿废水主要包括采煤废水、选煤废水、及其他附属工业废水和生活废水。
（1） 采煤废水 煤矿开采过程中，排放到环境水体的煤矿矿井水或露天煤矿疏干水。它是由伴随矿井开采而产的地表渗透水、地下含水层渗透水和疏放水，以及采掘生产和防尘水等组成，是煤矿排放量最大的一种废水。煤矿矿井水质因区域水文地质条件、煤质状况等因素的差别而有所不同。根据矿井水质可将矿井水分为五种类型。
洁净矿井水 未被污染的干净矿井外排水。水质呈中性，矿化度小于1000mg/L，无有毒有害元素，且金属离子很少，含有大量悬浮物、少量可溶性有机物和菌群等。此类水，一般除悬浮物、细菌和感观指标外，其他理化指标均可达到饮用水卫生标准。
高矿化度矿进水 矿化度（无机盐总含量）大于1000mg/L的矿井水。此类水的水质多呈中性或弱碱性，含有SO42-、CL-、CA2+、K+、NA+、HCO3-等离子，带有苦涩味。根据其矿化度又可分为微咸水（矿化度1000～3000mg/L）、咸水（矿化度3000～10000mg/L）、盐水（矿化度大于10000mg/L）。我国高矿化度矿井水主要分布于北方矿区，西部高原、黄海平原及华东沿海地区。高矿化度矿井水的形成与煤中含有大量碳酸和硫酸盐矿物、矿区气候干旱和地下水补给不足导致矿井水中盐分浓缩或矿区地处沿海而受海水侵入等因素有关。这类矿井水因含盐量高且带有苦涩味而不宜直接饮用。
酸性矿井水 在未经处理之前，ph值小于6或者总铁质量浓度大于或等于mg/L的矿井水。其形成的主要原因是煤层及围岩含硫量偏高，并与矿井密闭程度、大气流通状况、开采程度等因素有关。由于酸性水易溶解煤层及围岩中的金属元素可使矿井水中Fe、Mn、重金属元素和无机盐类离子增加，导致矿化度和硬度升高。这类矿井水在我国南北方都有分布，尤以南方煤矿分布最为广泛。
含特殊污染物矿井水 根据含污染种类可分为含氟矿井水、含重金属元素矿井水、含放射性元素矿井水、含油类矿井水等。含重金属元素矿井水在我国的一些矿区有少量分布，主要是含铁、锰矿井水，水中除含有低价态的Fe2+、Mn2+外，常含有Cu2+、Zn2+、Pb2+3 等离子，其形成与地下水处于还原条件有关。含放射性矿井水含油矿井水在我国的一些煤矿也有赋存，其形成与煤及其围岩或地下水中放射性物质以及煤系中有含油层等有关，我国某些煤矿矿井水中总?浓度达0.330～0.633 Bq/L，总（贝塔）浓度达1.052～7.500Bq/L，已超过了国家规定的饮用水卫生标准。
（2） 选煤废水 在选煤厂煤泥水处理工艺中，洗水不能形成闭路循环，需要向环境排放的那部分废水。因其中含有大量悬浮煤粒，故也称其为煤泥水。此外，选煤废水中还含有一定量的聚丙烯酰胺等有毒有机药剂和煤中浸出的各种离子和放射性元素等。因此，选煤废水是一种有毒废水。我国目前每洗1t原煤约排放0.8～1m3，每年排煤泥水总量数千万立方米。随着我国原煤入选率的提高，原煤水生产和外排量将不断增长。
3废气污染及类型分析
煤矿废气主要包括采矿废弃、燃煤废气、煤和煤矸石自燃废气。
（1） 采矿废弃 由矿井中排放的废气。它是由井下人员呼吸、爆破、充电、坑木腐烂、煤烟层氧化等所产生的气态物质和煤层及围岩、地下水等释放的天然气污染井下空气而形成的。其中含有多种有害成分，包括以甲烷为主的烷烃、芳香烃、氢等可燃气体和二氧化碳、氮等窒息性气体。
（2） 燃煤废气 煤矿区锅（窑）炉和民用灶燃煤产生的废气。其中含有烟尘、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物等有害成分，这些有害物质的产生量随煤质、燃烧方式、燃烧条件的不同而有很大差异。
（3） 自燃废气 煤和煤矸石发生自燃过程中产生的废气，其成分与燃煤废气相同或类似。据目前研究结果表明，煤和煤矸石自然的发生、发展与煤岩成分、煤化程度、煤的还原性、煤层地质条件、开采方法、煤和矸石的堆放方式及其条件等诸多因素有关。
4煤矿环境污染因素总结
上述各因素对煤矿环境的污染方式是多种多样的，既有直接污染也有间接污染，既有化学污染又有物理污染。与此同时，煤矿环境污染不同程度的制约了煤矿的可持续发展。如采动岩移和矿井抽排水对水资源的破坏以及煤矿“三废”对水资源的污染，使煤矿区缺水现象加剧，正常的生产和生活用水难以保证；有地热引起的矿井热害使矿区深部煤炭资源开采困难，甚至无法开采；煤层自燃、岩层移动等，使得大量的煤炭资源毁坏，导致矿井服务年限大大缩短。
此外，煤矿开采及其照成的环境污染和破坏也会引起移民（我国平原区平均每采万吨煤需移民2人），矿地、矿群矛盾与纠纷等社会环境问题，以及缴纳排污费、资源损失费，支付高额环境性疾病医疗费等等经济环境问题。
参考文献
[1] 奚旦立，陈季华，刘振鸿. 兼氧技术——有机废水处理的新方法[J]中国纺织大学学报 1997， （04） .
[2] 张发旺，韩占涛，侯新伟. 矿区地表破坏的土地资源利用研究[J]地理学与国土研究 2002， （04） .
[3] 张发旺，侯新伟，韩占涛，杨会峰，宋亚欣. 采煤塌陷对土壤质量的影响效应及保护技术[J]地理与地理信息科学 2003， （03） .
[4] 张发旺，侯新伟，韩占涛. 煤炭开发引起水土环境演化及其调控技术[J]地球学报 2001， （04） .