论我国煤矸石山治理现状及发展

论我国煤矸石山治理现状及发展　李斌’盂清华。刘虎生　秦清河　（１．神华神东煤炭集团补连塔煤矿，内蒙古鄂尔多斯０１７２０９；　２．西安科技大学能源学院，陕西西安７１００５４）　

摘要：本文系统介绍了我国矸石山综合治理和利用体系的现状，采用比较研究法和事实例证法分析了我国煤矸石山治理存在　的问题；探讨并提出了我国煤矸石山治理体系所存在的诸如区域发展不平衡、配套技术体系及应用不成熟、行业特有的社会原因等问　题，并提出了可资借鉴的解决办法和发展方向。　关键词：煤矸石山；综合治理；技术探讨；主要问题　中图分类号：Ｆ４０３．３；Ｘ７５　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００８—０１５５（２０１４）０７—０００５—０３　

煤矸石是我国最大的工业固体废弃物，我国煤矸　石产出率较高，２０１０年按年产煤３０００Ｍｔ，入洗煤按　５０％计，煤矸石排放量预计达７１０Ｍｔ，２０２０年煤炭产量　将超过３０００Ｍｔ，入洗煤比率按７０％计，煤矸石排放量　将达到ｌＯ００Ｍｔ左右。全国历年堆存的煤矸石约为　４０００Ｍｔ，规模较大的矸石山约２６００多座，占地１．２万　ｈｍ　，煤矸石已成为我国量最大的工业固体废弃物，占　我国工业固体废弃物总量的１／４左右。　大量煤矸石的堆积，不仅占用土地，严重浪费资　源，而且影响大气环境、破坏地下水资源、污损自然景　观，此外还有可能引发山体滑坡、山崩、泥石流、矸石流　等地质灾害，严重制约煤矿的可持续发展。因此，煤矸　石的综合治理已成一个刻不容缓、亟待解决的重要社　会问题。　１我国煤矸石山现状及治理途径　１．１我国煤矸石山现状　（１）资源分布不均，成分差异较大　我国积存的煤矸石超过４０００Ｍｔ，而且每年还以几　亿吨的数量在增长，在山西、辽宁、河北和山东的存量　约占全国矸石总量的５０％左右。由于矸石的来源及堆　放时间长短的不同，其性质差别很大。　（２）综合利用率低，浪费现象普遍　尽管我国煤矸石综合利用早在二十世纪５０年代　就开始，但将煤矸石作为资源开发利用是从十九世纪　７０年代开始。由于各种原因，我国目前煤矸石的综合　利用率仅为３０％左右，大量煤矸石只能堆积，占用大量　耕地，严重浪费资源，因此必须走综合利用治理的路。　（３）事故灾害频发，环境破坏严重　目前我国多数大型煤矸石储存场地未经科学设　计，堆放极不稳固。特别是一些经过氧化、风化、和雨　水渗透浸泡后，煤矸石所含的残煤和黏土膨胀松软、颗　粒细化，及易引起自燃、坍塌、泥石流等事故。　矸石山自燃后产生大量的ＣＯ、ＳＯ：、ＣＯ　等有害气　体，严重污染大气。受雨水冲刷的煤矸石颗粒流入水　体，会造成严重的水污染，矸石淋溶液不仅污染堆积　区，还可以通过地表层裂隙、导水岩层、河流以及农业　灌溉等扩大污染半径。而煤矸石风化后的扬尘会则会　造成严重的土壤重金属污染。　１．２我国煤矸石山综合治理主要途径　（１）煤矸石山自燃治理　目前我国矸石山治理方法主要有挖除火源法、覆　盖法、渗灌法、注浆法、控制燃烧法等。从治理效果看　单一方法治理后容易发生复燃，只能临时控制火势，难　以彻底根除火灾隐患，只适合于火势小、火区分布少、　火源浅等情况。对于火势蔓延严重、火区分布广、火源　埋藏深等情况应该综合利用上述方法。煤矸石山一旦　自燃，灭火十分困难，不仅耗资大，而且复燃的可能性　大。因此，预防为主，防治结合，综合治理，在自燃前采　取有效预防措施才是治理矸石山的主要路径。　（２）煤矸石山自燃预防　微生物脱硫法　煤矸石自燃主要是与矸石中煤与硫的含量及硫化　物的构成和岩石的水分以及空气在其中的流动有关。　煤矸石山治理最关键的问题就是要矸石中的硫含量，　这是矸石自然治理的关键因素。能够脱去黄铁矿中无　机硫的微生物主要有有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆　菌等。采用微生物脱硫，操作简单，成本低，低碳环保，　是目前最有前景的污染治理方法。　分层堆积法　矸石山堆积斜面坡度一般不得大于４２。。规定矸　石采用汽车运至矸石沟，依据山沟地形分段逐层堆放。　堆矸方式采用从矸石沟最里端开始堆，并从下往上，逐　层堆放压实。矸石由汽车运至排矸场后，由推土机推　平压实，当矸石厚度达３ｍ后，覆以０．５ｍ厚的黄土，用　５％一１０％的石灰乳灌浆，抑制自燃，再用推土机压实，　减少矸石之间的空隙，排放第二层矸石，当沟谷填平　后，在表面覆１ｍ厚黄土，密闭压实，绿化造林。绿化是　改变排矸场形象、消除矸石场不良景观的重要手段。　分层压实法　其步骤如下：先将沟内已经堆放的矸石进行压实。　以后堆放矸石时要自下而上分层堆放．并摊开和压实。　矸石运到排矸场后，逐步用推土机将其推平、压实，从　收稿日期：２０１４—０３—１９　作者简介：李斌（１９８８一），男，陕西榆林人，助理工程师，现在神华神东煤炭集团补连塔煤矿主要从事煤矿通风与安全工作。　

５　下而上分层堆放，每堆至３ｍ厚的矸石，上面覆盖０．５ｍ　厚的黄土并压实，禁止成堆倾倒或者露天堆放。矸石　堆放到离设计高度０．５ｍ左右时．要封场。当封场时，　应先覆土两层在矸石堆面上，第一层紧靠矸石作为阻　隔层，覆盖２０ｅｒａ厚的黏土，第二层覆盖０．８ｍ—１．Ｏｍ　黄土，最后种草植树绿化。　（３）煤矸石山生态治理　生态复耕　物理、化学、生物治理煤矸石山的复垦不但控制矸　石山的酸性、减轻酸雨的形成、有效地防止重金属及淋　滤液污染地下水源和土壤还可以有效防止矸石山的自　燃，减少对大气产生的危害。植被的最终目标是通过　植物群落的生态功能改善煤矿区的生态环境。　绿化技术　该技术目前已经比较成熟，一般采取覆盖绿化和　直接绿化。直接绿化，就是将植物直接栽种于矸石山　表面，该方法对矸石的成分、风化程度和植物种类要求　较高。覆盖绿化则是在矸石山表面覆盖土层、粉煤灰　等，这种方法优点是改善了植物生长环境，成活率较　高，缺点是成本增加。矸石山绿化，要做好水土保持、　合理选择覆土厚度。对不覆盖土的矸石山，尽量保留　地表风化物以便于种植，合理选择植物种类和栽植技　术。要重视管理，做好灌溉、施肥和病虫害的防治。　（４）煤矸石开发利用　煤矸石主要用于建筑和化工等行业。建筑等行　业，煤矸石用来制造水泥、加气混凝土、轻集料、微孔吸　音砖、瓷砖等建筑材料。化工行业，煤矸石主要用来提　取化工产品。在其他行业中，煤矸石用于回收煤炭火　用作矸石燃料发电、生产高岭土、无污染化复耕、胶结　充填、骨料充填等。煤矸石的利用发展在我国起步较　晚，近年来才迅速发展，目前主要用于：发电和供热；制　建筑用砖；制复合水泥；生产陶瓷；制多孔骨料；生产肥　料；回收煤炭资源及硫铁矿；生产新型工业填充料。此　外，在铺路以及塌陷区充填中，煤矸石也有大量运用。　２我国煤矸石治理中存在的主要问题　２．１区域发展不平衡　地区发展不平衡主要表现在，在能源相对短缺的　地区对煤矸石综合利用发展较快，而在煤炭资源相对　丰富的地区对煤矸石的综合利用发展缓慢。部分新型　煤矸石的企业不能满负荷运作，产品销售价格也偏低。　各地区未能从本地的煤矸石特性和本地区是实际情况　出发，提高经济附加值和有效成分利用率，注重工业化　的可实施性，充分就近利用煤矸石资源。　２．２配套技术体系及应用不成熟　在煤矸石集散，污染防治、生态环境建设等方面技　术尚不成熟，一些技术含量较高的煤矸石综合利用技　术还未得到广泛应用，相关企业规模小、技术装备落　后、产品品种单一、附加值低，竞争能力差力量薄弱。　一些地方在开发利用的同时又造成了新的污染，如煤　矸石电厂的炉渣及粉煤灰是新生成的固体废弃物，新　６　生成的固体废弃物无法合理利用，在综合利用煤矸石　的过程中又会产生二次污染。　２．３行业相关的社会原因　国家出台的一系列促进煤矸石综合利用的优惠政　策得不到一些地方电力部门的响应。尤其是对煤矸石　发电在上网、电价、调峰等方面的优惠政策，由于涉及　各部门的利益等原因，一些地区落实较难。另外煤矸　石综合利用资金严重不足，特别是银行对煤矸石利用　项目贷款条件严格，企业筹资困难，使得大量煤矸石发　电、建材项目无法落实，大大影响了煤矸石利用率的提　高。此外，一大部分煤矸石企业是矿务局的二级法人　单位，企业无法独立经营、自主发展，严重限制了企业　煤矸石利用建设的积极性。　３对策　３．１转变思想。综合利用　人们的观念制约了煤矸石的利用，应该认识到对　煤矸石的利用是保护环境、资源，保证煤矿可持续发展　的必然选择，应将其当作可开发的资源看待，应将其和　其他同类产品同等看待。我国的一些老煤矿，面临着　地下资源枯竭，充分利用煤矸石，可以推动煤矿地面产　业的发展，是许多老煤矿的必然选择。转变观念，树立　煤矸石是“资源”的思想。坚决克服把煤矸石作为“废　弃物”而进行“堆放”的消极思想，从“以堆存为主”逐　步过渡到“以利用为主”，变废为宝，化害为利。　３．２因地制宜、综合治理　２００４年７月２日由淮南矿业集团、煤科总院、中煤　经济研究会联合主办的《新形势下如何完善煤炭成本　核算框架，高层论坛暨国有煤炭企业可持续健康发展　研讨会》上许多专家学者对目前准确反映煤炭成本核　算，促进国有煤炭企业可持续发展等方面介绍了许多　卓有成效的经验，提出了一些很好的建议。对我国矸　石山的治理应遵循“因地制宜、综合治理，整体规划、分　步实施，合理布局、加快建设”的方针。对矸石山的治　理，各地应根据具体情况，制定最有效的防范治理措　施。在资源成熟型区域，应尽早深入研究开采过程中　伴生资源的可利用性，逐步减少排放量增加开发利用　率，在资源成长型区域，在矿井设计建设之初，就要充　分考虑和研究排放物的利用问题。　３．３加大科研力度，创新工艺、技术　目前我国尚未形成煤矸石资源化利用的相关标准　规范，缺少相关理论指导和应用标准规范是制约煤矸　石规模化应用的主要障碍。煤矸石综合利用的技术水　平较低，利用工艺还不完善，产品经济效益低下，性能　还有待进一步提高。国家有关部门应充分发挥高校和　科研单位的作用，提高资金投入，深入煤矸石综合利用　的基础研究；要加大创新力度，加强联合工艺和清洁工　艺等新工艺技术研发。按照“技术引进、消化吸收、自　主开发”的创新机制，推进煤矸石综合利用装备技术的　开发，用先进的工艺装备改造落后污染环境的工艺装　备。