矿区及煤矸石山的环境治理

矿区及煤矸石山的环境治理要在科学发展观的指导下，坚持预防为主的原则，从矿区生态环境问题成因入手，加强预防监测、执法监督、生态环境评估和“三同时”制度的落实，把破坏生态环境的因素消除在矿区开发建设和煤炭生产过程之中，使环境保护、生态恢复与煤矿建设生产同步进行，和谐发展。根据矸石山的地貌、成因、危害的特点，调动各方面的力量，广集资金，采取相应防治措施开发治理。

坚持常规治理与技术创新结合原则，加强科学研究，提高矸石山防治技术科技含量，以技术创新促进矸石山治理。坚持各方利益兼顾，长短利益兼顾，生态效益、经济效益兼顾原则，要兼顾企业和个人、国家和当地群众利益，调动相关各方的积极性投人矸石山的治理;处理好近期利益和长远利益关系，充分考虑经济效益，采取具有较高经济效益的措施，为煤矿治理提供经济支撑。

1.防止自燃

煤矸石自燃后对环境的污染程度远大于没有自燃的煤在石，因此要防止煤矸石的自燃。煤矸石山的自燃由内部和外部两方面因素决定，其内部因素是煤矸石中有可燃物(碳、废坑木等）和煤矸石中的硫铁矿氧化，外部因素是煤矸石的堆放方式，煤矸石的堆放方式决定了煤矸石山的内部通风良好与否，即煤矸石山内部的供氧情况。

传统的排矸石方式一般是先将矸石拉到矸石山顶部，然后倾倒并使其自然滚落;这样就使体积和质量较大的矸石滚落在矸石山侧面的边坡底部，中块矸石、块煤以及部分体积相对较小的矸石则停留在矸石堆的中上部;从而形成了不同粒度物料的分层堆积，位于矸石山边坡中下部的大中块矸石间具有较大的空隙，空气从其中渗人，为矸石山内部供氧提供了良好的通风条件，而矸石山的中上部硫铁矿和碳质可燃物相对集中，易发生氧化燃烧。由此可知，只要改善煤矸石堆放方式，改变其物理性状，使空气不能进入矸石山的内部，矸石山的自燃概率就可以大大降低。

通常采用分层压实方法堆放煤矸石，控制煤矸石的压实程度，来解决煤矸石山自燃问题。首先对堆场进行密封防渗处理，然后进行分层堆放，边堆放边压实，在堆放第⒉层的同时，对第1层的边坡进行覆土绿化，整个矸石堆形成后，整体覆土封顶，进行绿化或耕种。这种生态工程技术是解决煤矸石山自燃的有效措施，且具有投资少、见效快、处理量大、不造成二次污染等优点。

另外，在煤矸石堆放时可以掺人惰性粉状物料作为充填材料，以阻隔空气与矸石的接触。实践证明，电厂排出的粉煤灰是一种较理想的填充材料，粉煤灰的颗粒较细，可以填充煤矸石中较大的空隙，达到改善煤矸石堆积的物理性状，减少了空气的流通，降低了自燃发生的概率﹔同时还能以废治废，有效地降低了复垦成本。

2.微生物脱硫

煤矸石山治理最根本的就是要解决矸石中硫的问题。目前发现，能够脱去黄铁矿中无机硫的微生物有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌等。利用微生物脱硫，一方面能把单体硫变成硫酸，有效脱除煤中的无机硫，同时释放出H+，进入到矸石堆流出的水中;另一方面也可以将Fe+氧化成Fe3+，Fe+在水中发生水解，形成Fe(OH)s，向水中释放更多的H+。大量H+的释放，降低了环境的pH值，而硫化物氧化细菌-—铁氧化硫杆菌在低 pH值的环境下会进一步加速硫和铁的氧化过程。据国外报道，使用像氧化亚铁硫杆菌这样的硫铁矿氧化生物对煤进行微生物脱硫，30d内黄铁矿硫的脱除率可达90%左右。采用微生物脱硫，技术简单，成本低，更符合环保新理念，是很有前途的污染治理方法。

虽然硫杆菌有较好的脱硫效果，但会引起煤矸石山的酸化，而且Fe(OH)3。会从水中析出，沉淀到河床上，几乎可以杀死所有在河底生长的水生生物，因而需要与能够中和多余酸的碱性物质(如粉煤灰〉同时使用，而粉煤灰可提高土壤pH值、改变土壤质地、增加土壤持水量和土壤的肥力。

3.复垦种植

煤矸石的化学成分与黏土相似，其矸石山的风化层和土壤有相似之处，可以在其上面种植植物。煤矸石山的风化层与土壤的不同之处是其风化层较土壤颗粒粗大，其表层易干旱，值得一提的是表层虽干旱，但表层下部有一定的水分可供植物生长，在无灌溉条件下也能使植物生长。但植物需要的养分却非常缺乏，尤其是缺乏叶绿素和其他关键有机分子的基本组成元素——-氮素，故必须施肥，最好施有机肥和化肥。对较深的黑色风化煤矸石而言，其表面温度较高，夏季最高时可达40℃，可使幼苗受烧灼而死，大树也会烧伤，为避免地面高温，可播种后在地面盖上一层薄薄的土（2~3cm)，或带土移栽树木，树坑中填土不填矸石。复垦种植不仅可以美化环境，还可以减少粉尘和其他有害气体的排放，减少水土流失，降低地温、气温，是解决煤矸石山环境问题的有效措施。

为了有效解决煤矸石山复垦后的贫瘠问题，可利用微生物活化药剂或微生物与有机物的混合剂对复垦后的煤矸石进行熟化和改良，恢复土壤的肥力和活性。微生物复垦的方法是在煤矸石垫层上不覆盖生长土，仅加适量微生物活化剂，短期（一般6个月〉内就可以建立起稳固的植物覆盖层，使复垦地达到种植能力，在第2年可种植农作物，3~5年即能完全达到高产农田的肥力，且对种植品种没有限制。这种技术具有费用低、效率高、效益好等优点。

4.发展养殖业

利用采煤塌陷形成的水体发展粗放型鱼禽养殖业。浅层塌陷区复垦主要采用挖塘与造田相结合的方法，通常在将来用作鱼塘的土地上用推土机剥离表层肥沃土壤，然后用泥浆泵抽取深层土壤，形成鱼塘;将抽取的深层土壤铺垫在将来作为耕地的地块，最后将剥离的表层肥沃土壤也覆盖在耕地上，完成造田。多层采煤形成的深层塌陷区一般范围广，深度大，可因地制宜建立机械化网箱、围网和拦网渔场，实施大规模、集约化养殖。

5.发展第三产业

煤矸石的治理要与煤矿区和城市建设相结合，运用景观生态学和地貌美学的理念，变革煤矿区生态建设和开发思路，充分利用矸石山和采煤塌陷形成的水体，积极发展旅游业，变传统的农业生产型开发为服务型开发。如日本、捷克近年来引入地貌美学理念，在一些恢复地貌的区域已经建立起居民疗养地、赛车场;正在建设设施先进的跑马场、网球场、高尔夫球场等娱乐运动设施，经营红火，颇受社会各界欢迎。我国淮北市利用塌陷面积大、水体深、水质好的水域兴建的烈山水上公园，改变了煤城脏、乱、黑的形象，改善了城市的生态环境质量，为职工和市民提供了理想的游乐休闲场所。