新疆准东大型露天煤矿粉尘治理方向探讨

曾华栋 曲风英 廖云姗

（新疆地质矿产勘查开发局第六地质大队 哈密 839000）

新疆地区的煤炭资源存储量常年居全国首位，但是由于交通和经济的原因，一直没有得到大规模地开采。随着经济水平和科技水平的提高，以及其他省份煤炭资源的产量不断减少，很多企业都将开采场地迁到了新疆地区。准东煤田是新疆地区最大的煤田，素有“煤海”之称，这里的煤炭资源十分丰富。但是随着露天煤矿开采工作的展开，准东的生态环境却呈现出不断恶化的趋势，对于这个现象，我们必须要加以重视，并且寻找合适的解决方法。

1 煤矿资源和生态环境概述

新疆准东地区的煤田规模较大，总面积可达13000km2，该地区的煤炭存储量占新疆煤炭总储存量的18%[1]。该地区的煤层厚度平均为50m，赋存条件优越，因此很适合进行露天开采。准东地区的煤产品低硫、低灰、低磷、高热值，满足炼焦和化工行业生产原料需求。新疆政府意欲将准东地区打造成为大型煤田一体化综合基地。

图1 准东地区煤矿区分布图

准东煤田位于准噶尔盆地东部，新疆阜康市境内盆地边缘的平原上，该地区属于温带大陆性气候，夏季炎热干燥，冬季寒冷少雨。区域内的水资源严重匮乏，年均降水量仅为105mm，并且昼夜温差较大。夏季多为酷暑天气，最高温度可达41℃，冬季多为严寒天气，最低温度可达-49℃。区域内的盛行风是西北风，全年多风，最大风力可达10级。准东地区有大量珍稀动植物资源，主要依靠储存在深层的地下水生存，因此生态环境极为脆弱。区域内有大片沙漠，植被存活率极低，因此植被覆盖率也较低，随着煤炭资源开采力度的增大，区域内频繁出现大范围植被枯死的现象。

2 露天煤矿开采粉尘来源

露天煤矿的粉尘排放分为无组织排放和有组织排放，不管是无组织排放还是有组织排放，都要从粉尘排放的源头上予以控制，不要让粉尘形成扩散。根据煤矿露天开采的性质，生产活动无组织扬尘排放主要包括爆破、煤炭传输运输、剥离物传输、装卸、堆料场、道路运输、排土场、地面生产系统等。

3 露天煤矿开采区对环境的影响分析

3.1 露天煤矿开采对植物的影响分析

露天煤矿开采规模较大，面积较大，导致原有生态环境结构发生一定调整，矿业活动使陆生动物的栖息地丧失，污染物排放会对动、植物造成一定影响，但区域总体上的植被、植物种类和群落分布以及动物区系的基本组成和性质不会发生大的改变，这是因为：①矿区内主要生态影响过去、现在和将来都将以人为控制为主，自然植被景观格局不会产生明显的变化。②运营期产生的扬尘在严格的控制措施下，不会对区域环境造成严重影响。③开采及原料产品贮运过程中扬尘对植物的影响主要表现于对植物光合作用的影响，粒径大于1µm 的颗粒物在扩散的过程中可自然沉降，附着于植物叶片上，阻塞植物的呼吸孔，有碍作物生长。

3.2 露天开采对土壤的影响

露天开采对占地面积的要求比较高，并且作业区的剥离面积远大于开采面积。并且园区内除了作业区，还必须要有配套设施和生活区，这部分占地面积也很大。在开采之前需要进行爆破工作，而爆破现场会产生大量粉尘，这些粉尘会随着大风飘散到周围的土地表层，这些粉尘堆积在土壤表层之后，会给土壤带来十分严重的污染。开采现场还会堆积大量的飞起的煤矸石，这些煤矸石里面含有大量的重金属元素，如果区域内出现降雨情况且煤矸石没有得到回收处理，那么就会导致煤矸石里面的重金属下渗到土层之中，使土壤的活性受到破坏，造成严重的重金属污染[2]。此外，在开采过程中会把土壤进行剥离，导致土壤变得松散，很容易引起泥石流、滑坡等灾害，给当地的居民带来严重的经济损失，威胁他们的人身安全。

露天煤矿采掘面侵占的土地地表植被类型简单，覆盖度低，土壤肥力低，废弃的土石方占用土地属以往露采矿坑。

根据工程特征，在开采期间将对地表进行开挖，改变原有土地利用功能，但其矿山开采是逐年进行，据此按照土地功能变化进行土地利用预测，年裸地增加面积按矿区开采面积的1/19 考虑，采矿对土地利用的综合值最终达到0.257。

由于可采区均采用露天采掘方式，矿区开采会改变原有的地形地貌，使原本植被覆盖度不高的生态景观、原有植被在露天采掘后被破坏殆尽，变成人为的次生裸地，若遇到中强度降水将会造成局部地段大量的水土流失。

3.3 对水资源的影响

在露天开采的时候，如果没有采取一定措施，那么很容易破坏地表径流和地下水循环，进一步引发水土流失的现象。在探测过程中，由于要排出地下水所以会导致地下水位出现大幅下跌。另外开采过程中会排出大量的选煤和矿井废水，如果没有对这些废水进行有效地处理，那么势必会污染到地表径流和地下水系统。水中会出现大量悬浮的杂质，如果人和牲畜引用了这种受到污染的水，就会出现多种疾病。

3.4 对生物的影响

露天开采过程中使用的水资源主要是地下水，如果开采的地下水过量就会使该区域内植被出现成片枯死的现象。据调查显示，现阶段准东地区的草场退化面积高达80%之多，露天煤矿开采的痕迹遍布各个草场内部。植被退化、水资源枯竭导致动植物生长环境越来越恶劣，生物总量不断呈现出下降的趋势，如果不尽快采取相关措施，那么区域内的环境恶化速度会越来越快，这些珍稀动物迟早会面临灭绝的危害。

4 露天煤矿粉尘治理方式探讨

根据《煤炭行业绿色矿山建设规范（DZ/T0315-2018）》“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念是绿色矿山建设的依据和原则。矿山企业要系统地考虑矿区环境、资源开发与生态环境保护、资源综合利用、节能减排、科技创新与数字化矿山、企业管理与企业形象等影响绿色矿山的因素，将这些因素落实到绿色矿山的建设目标和考核指标中，完善管理过程，形成管理体系，达到持续改进的效果。

4.1 排土场及堆料场扬尘治理

露天煤矿采场涉及面较大，排土场等表面细小颗粒物裸露区面积较大，环境复杂，堆积时间长，扬尘治理方法简单，易于操作，即使规划为植被重建或矿山裸露区域，也应先喷淋生态高效抑尘剂（结膜型），控制扬尘后再进行植被重建作业。

粉料堆积场机动性较强，货物运转周期较短，产生粉尘环节较多，如装（卸）载，车辆活动，破坏抑尘交联层等均会出现扬尘。不同规格、类型的粉尘堆积物形成的扬尘强度及其危害程度也会有差异。

堆积物表面粉尘越细，抑尘难度越大，主要表现在超细粉尘“迎风即扬”。就排土场和矿区料场而言，长期受风力影响扬尘较为严重，始终困扰着矿区及其周边环境，尤其遇到一些质地较轻、孔隙度大的矿粉扬尘污染会更加严重。准东地区常年多风，风力一般4～5 级，经常有7～8 级大风，最大可达10 级，多以西北风为主，再加上蒸发量大，煤粉吸水和释水强，干燥快，喷水频率加大，抑尘效果不明显，造成大量煤粉（风蚀率≧5%）和水资源的浪费，要长期解决这一问题，应从源头表层细小颗粒物控制入手。

4.2 装卸、物料传送的移动扬尘

矿坑、筛分场、物流园、筒仓快装系统等的装卸和传送带输送（传输带的落差落料，即使是封闭输送系统，也要充分考虑），属于移动多源粉尘污染。

移动性多源粉尘控制，机械装卸可用移动式送雾器（雾炮）添加生态高效抑尘剂（捕捉型）进行，普通洒水车解决不了问题。快装系统和传送带形成的粉尘源需要进行系统设计，利用纳米干雾加生态高效抑尘剂（捕捉型）全方位的无死角除尘。

生态高效抑尘剂（捕捉型）是由多种表面活性剂组成，同时聚合物分子间有各种离子基团，能与粒子之间产生较强的亲和力，降低水的表面张力，通过远程送雾器或其他喷雾器具作业能有效捕捉和吸附低空PM10和PM2.5并迅速沉降。

4.3 喷淋设备

4.3.1 洒水车

带高压喷枪（有外接消防软管的更好）洒水车或消防车是常用普通设备，主要用于生态高效抑尘剂（结膜型）对堆料场、排土场等裸露区域的喷洒作业，按照配比浓度计量将水加到罐车容积1/3 时把抑尘剂溶液提取到罐车，再加满水即可作业。

4.3.2 远程喷雾机

远程喷雾机（又称移动雾炮）主要用于喷洒捕捉型抑尘剂进行低空细小颗粒物的捕捉降尘。远程喷雾机是利用风送式原理将水雾化成50-200 微米的水溶液颗粒并喷射。

5 结束语

综上所述，准东地区内的环境状况不容乐观，必须要对该地区的煤矿产业进行整改，使其走向可持续发展的道路，从而加快缩小新疆与内陆地区的差距。这对于加快新疆工业化进程来说有着重要的现实意义。