煤矸石山综合治理与环境恢复研究现状及趋势

科学与财富1前言煤矸石是与煤伴生的岩石，在煤的采掘和煤的洗选过程中均有排出，我国目前煤矸石产生量一般占原煤的10%~20%，而综合利用率还不到15%，采煤大省山西省煤矸石利用率仅占排出量的3%~5%，现有洗煤厂413座，1995年洗原煤2.8亿t，产生洗选煤矸石500万t，大量的煤矸石不断堆积形成矸石山，据不完全统计，截至目前煤矸石的堆积量已超过30亿t，占地约2万公顷左右。煤矸石山对生态环境的影响主要是占压大量的土地，使土地生产力下降，且造成景观破坏；燃释放有害气体污染大气环境，并伴有大量烟尘；遭受雨淋后污染周围土壤和水体。因此进行矸石山综合治理与环境恢复是解决污染的一种有效途径，并带来一定的经济收益。2国内外研究历史与现状2.1国外研究历史与现状1976年美国国会通过了“资源保护与再生法案”(RCRA)，该法案将固体废弃物分为两大类：即危险废物和非危险废物。美国环保局(EPA)根据RCRA的要求提出了固体废弃物毒性萃取试验法，为评价固体废弃物毒性提供了依据，这种方法在西方发达国家已被广泛接受。1983年在日本举行的第四次国际水-岩反应会议上把水-岩反应与环境保护和自然灾害预报的关系作为重点议题之一，主要集中在对核废料等有害物质处理、石油开采、矿坑酸性水产生等水—岩反应与环境保护问题方面。从实例来看，加拿大曾对部分矿山酸性水的产生和持续时间进行调查，发现有的矿山在煤矸石库关闭几百年后仍然大量渗漏酸性排水。到1988年底，共调查了108个废矿，其中21个由于排出酸性废水，被评为危险场地。近十几年来，国外地学、环境科学领域对矿山固体废弃物在表生条件下金属矿物风化氧化动力学和形成动力学进行了大量研究。当煤矸石暴露于大气中，经自然风化，雨水淋溶后，其中的有害成分很易进入土壤和水体，造成矸石废弃地周围土体、地表水及地下水的污染据有关报道，由于煤矸石废弃地的沥出液使周围土壤pH值降低，可溶盐含量显著增加，造成其上生长的植物胁迫致死。有学者曾监测覆土与不覆土矸石废弃地沥出水的质量，结果是不论覆土与否，沥出液的pH值均随时间的推移而降低，但不覆土时pH值降低得更快[2]。西方发达国家很早就开始重视煤矸石山对环境的污染问题，所以西方经济发达国家很早就开展了针对矸石山引起的环境问题的研究，其工作开展得较早且比较成功，它们注意恢复土地生产性能，生态恢复技术先进，并针对煤矿区环境开展了大量研究工作。美国在1976年就出版的《矿井矸石处理技术》一书中介绍了美国煤矿矸石山造成严重的环境污染，并介绍了矸石山复垦的技术和矸石处理技术；美国、英国、德国、澳大利亚、波兰等国很早就采取矸石山整形复垦；英、美、日、法、联邦德国、波兰、匈牙利等国家每年都要从煤矸石中回收大量的煤炭。原苏联在顿巴斯、库兹巴斯、卡拉干达等产煤地区广泛选用煤矸石作原料，采用挤出法或半干法成型，生产实心或空心砖。近年来，许多国家大力发展煤矸石轻骨料。生产工艺主要有两种：一是利用含碳量较高的煤矸石，采用烧结机生产轻骨料，原苏联、波兰、英国等国家都采用这种方法；另一种是采用回转窑生产烧胀陶粒，法国、比利时等国家采用这种生产工艺。现在一些经济发达国家的煤矸石利用率高达80%，而我国煤矸石利用率只达30%。2.2国内研究历史与现状余运波等以山东省一些煤矸石堆为例通过学习实验研究得出：黄铁矿的氧化导致了煤矸石堆放区相邻水体的SO42-，Fe，Al的浓度增大，风化使煤矸石中的黄铁矿发生氧化并以可溶性Fe和硫酸盐形式迁移至淋滤液中，煤矸石中富含的多种多环芳烃能迁移到附近的水体中，对环境造成大量的有机物污染[3]。刘鹏等利用渗流力学和溶质运移理论，定量的研究煤矸石在不同质地的土壤和降雨强度下，微量元素析出的情况，并建立了描述微量元素在土壤-水环境系统中迁移的数学模型，通过数值模拟，预测煤矸石淋溶微量元素在地下水中浓度的分布。刘志斌等在对于阜新于家沟地区地下水的各种污染源和污染途径进行了深入调查研究的基础上，进行了地下水水质分析以及煤矸石的淋溶实验和浸出实验，获得了大量真实可靠的数据，再综合分析研究得出了煤矸石山溢流水中的盐类是造成于家沟地区地下水污染的主要原因的结论。我国对于矸石山的环境问题治理的研究业起步比较早，但是起初成果不是很显著。我国矿区生态恢复工作起步于1970年代末，在整个1980年代基本还是处于零星、分散、小规模、低水平的状态，直至1988年《土地复垦规定》的出台，使该项工作步入了法制轨道。煤矸石山复垦的实践也是由来已久，但是从科学角度进行总结推广也是基于恢复生态学理论发展后，对矿区植被恢复的研究才开始活跃，研究才开始深入，逐步趋于整体性、综合性和系统性。目前为止，我国很多矿区都开展了煤矸石山植被恢复的实践，总结出的煤矸石山植被恢复技术主要有：覆土技术，无覆土技术，泥污覆盖技术。除了植被恢复技术之外，我国也对煤矸石的综合治理也有研究，主要是煤矸石的综合利用方面。21世纪初，我国对煤矸石的用途做了很多研究。邱钰等对煤矸石在道路建设中的用途展开了研究，研究表明煤矸石可用作公路路基；王晓刚等的研究表明可用煤矸石制作砖和水泥。杨丽娜等对煤矸石山的综合治理提出了观点：改变老矸石山形状、设计上山道路和排水系统，采取边坡加固和防侵性等工程措施后，依据煤矸石山特性采取覆土措施、植物品种选择经行植被恢复。3发展趋势及结语矸石堆放成山对环境造成危害，随着时间的推移危害越来越大。结合国内外对矸石山的研究，加强煤矸石综合利用是根除煤矸石山灾害事故的根本方法。煤矸石既是工业固体废弃物，又是一种可供开发和利用的自然资源，使其从“堆存”向“利用”转变，使其无害化、资源化，变废为宝，化害为利将成为未来煤矸石山治理的主要方向。若仅仅是进行综合治理那么只能防止污染，以前的污染问题得不到解决；若仅仅着眼于利用生态修复技术恢复环境治理污染，那么只能被动的去治理污染地，煤矸石对环境的危害得不到彻底解决；对矸石山进行综合治理的同时利用生态修复技术修复其综合环境是根除矸石山灾害最彻底的方法。姻参考文献1.BenvenutiM,Masearol,CorsiniF.LattanziP.ParriniP.TanelliG.,MinewastedumpsandheavymetalpollutioninabandonedminingdistrietofBoeeheggiano(SouthernTuscany,Italy)[J],EnvironmentalGeology,1997,30(3/4):238-243.2.徐丽,阜新矿区煤矸石山生境演变特征及其评价研究[D],北京:北京林业大学.3.余运波,汤鸣皋,钟佐燊,等.煤矸石堆放对水环境的影响—以山东省一些煤矸石堆为例[J].地学前缘,2001,8(1):163-169.4.刘鹏,陈记文,煤矸石淋溶微量元素对土壤水环境污染的仿真研究[J],煤炭学报,2005,30(B08):84-88.5.刘志斌,范军富,丛鑫.矸石山对地下水环境质量影响研究[J].露大采煤技术,2002,8(2):6-12.6.凌婉婷，贺纪正，高彦征.我国矿区土地复垦概况.农业环境与发展,2000(4):34-36.煤矸石山综合治理与环境恢复研究现状及趋势高海燕林强光王志成（广西电力工业勘察设计研究院，广西南宁530023）摘要：煤炭资源的开发利用对我国经济建设和社会发展起到了重要的支撑作用，但是煤炭开采和加工过程中的产物—煤矸石露天堆放成山，因此引发了一系列的生态环境问题。这些问题已经成为制约矿区可持续发展和影响区域安全的重大问题。因此必须对矸石山进行综合治理与环境恢复，来消除危害，防治污染，美化环境。关键词：煤矸石山环境污染治理利用修复科学发展149煤矸石山综合治理与环境恢复研究现状及趋势作者：高海燕，林强光，王志成作者单位：广西电力工业勘察设计研究院,广西南宁,530023刊名：科学与财富英文刊名：Sciences&Wealth年，卷(期)：2014(5)参考文献(6条)1.BenvenutiM,Masearol;CorsiniF;LattanziP;ParriniP.TaneliGMinewastedumpsandheavymetalpolutioninabandonedminingdistrietofBoeeheggiano(SouthernTuscany,Italy)1997(3/4)2.许丽阜新矿区煤矸石山生境演变特征及其评价研究[学位论文]20063.余运波,汤鸣皋,钟佐燊,沈照理煤矸石堆放对水环境的影响--以山东省一些煤矸石堆为例[期刊论文]-地学前缘2001(1)4.刘鹏;陈记文煤矸石淋溶微量元素对土壤水环境污染的仿真研究2005(B08)5.刘志斌;范军富;丛鑫矸石山对地下水环境质量影响研究2002(02)6.凌婉婷,贺纪正,高彦征我国矿区土地复垦概况[期刊论文]-农业环境与发展2000(4)引用本文格式：高海燕.林强光.王志成煤矸石山综合治理与环境恢复研究现状及趋势[期刊论文]-科学与财富2014(5)