煤礦開采畢業(yè)論文-論煤礦開采對周圍環(huán)境的影響

1、<p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　煤礦開采對周圍環(huán)境的影響</p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)老師：

2、</p><p>　　系 名： </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　班 級： </p><p>　　二零一零年十一月十九日</p><p><b>　　摘　要&

3、lt;/b></p><p>　　煤炭作為我國最主要的能源，在經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。然而，長期傳統(tǒng)的粗放型生產(chǎn)經(jīng)營方式引起許多諸多環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題，并且也已成為影響我國社會、經(jīng)濟和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的綜合性制約因素。在分析煤礦開采造成礦區(qū)土地資源浪費、水資源破壞和大氣污染現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)可持續(xù)發(fā)展思想，結(jié)合ISO14000環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)，提出了以自然-經(jīng)濟-社會復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境管理

4、體系和“綠色開采技術(shù)”。</p><p>　　關(guān)鍵詞：煤礦開采；環(huán)境污染；綠色開采；綜合規(guī)劃</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Coal as the dominating energy source plays an important role in economy development in Ch

5、ina， but it has brought forward some environment pollution and ecology destruction， and affected sustainable development in coal mine area since the standing execution of the typically free management in production and o

6、perating . This paper analyses the problem of land destruction， water resources and atmosphere pollution due to coal mining， Based on analysis of the environment problems and ISO14000 environ</p><p>　　Key wo

7、rds: coal mining；environment pollution；green mining system；integrated planning</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘　要I</b></p><p>　　AbstractII</p><

8、;p><b>　　1．緒論1</b></p><p>　　1.1 當(dāng)前中國煤礦開采的現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2 環(huán)保型煤礦開采的起源2</p><p>　　1.2.1 傳統(tǒng)煤礦的缺陷2</p><p>　　1.2.2 中國人民普遍思想素質(zhì)的提高2</p><p>　

9、　1.2.3 國際環(huán)保呼聲空前強烈2</p><p>　　1.3 研究的方法和目的3</p><p>　　2．煤礦開采工藝的發(fā)展4</p><p>　　2.1 煤礦開采技術(shù)的內(nèi)涵與發(fā)展4</p><p>　　2.1.1 煤礦開采內(nèi)涵4</p><p>　　2.1.2 我國煤礦開采技術(shù)的發(fā)展歷程

10、4</p><p>　　2.2 我國采煤技術(shù)的發(fā)展方向5</p><p>　　2.2.1 采煤方法和工藝5</p><p>　　2.2.2 采煤技術(shù)的發(fā)展方向7</p><p>　　3．煤礦開采對水環(huán)境的影響10</p><p>　　3.1 煤礦開采對水環(huán)境的影響10</p><p

11、>　　3.1.1 地下水資源破壞情況10</p><p>　　3.1.2 地表水資源破壞情況12</p><p>　　3.2 水環(huán)境污染成因及防治對策13</p><p>　　3.2.1 酸性礦井水的危害13</p><p>　　3.2.2 酸性礦井水形成的原因14</p><p>　　3.2

12、.3 酸性礦井水的預(yù)防與治理15</p><p>　　3.3 山西煤礦開采對水資源的主要危害16</p><p>　　3.4 水資源污染的控制技術(shù)17</p><p>　　3.4.1 礦井水污染的控制技術(shù)17</p><p>　　3.4.2 煤矸石淋濾液污染治理20</p><p>　　3.4.3

13、 煤礦用化工材料污染治理20</p><p>　　4．煤礦開采對大氣、土壤以及生態(tài)的污染及治理對策21</p><p>　　4.1礦區(qū)大氣污染及其防治21</p><p>　　4.1.1 礦區(qū)大氣污染21</p><p>　　4.1.2　礦區(qū)大氣污染的防治措施23</p><p>　　4.2 煤炭開采對土

14、地的影響24</p><p>　　4.2.1 土壤污染24</p><p>　　4.2.2 地表破壞24</p><p>　　4.2.3 土地治理對策－－土壤復(fù)墾技術(shù)26</p><p>　　4.3 煤礦開采對周邊生態(tài)環(huán)境的破壞27</p><p>　　4.3.1 煤礦生產(chǎn)與建設(shè)破壞森林植被27

15、</p><p>　　4.3.2 生物資源的損害27</p><p>　　4.3.3 噪聲污染28</p><p>　　4.3.4 礦區(qū)景觀環(huán)境損害29</p><p>　　5．礦區(qū)生態(tài)綜合治理30</p><p>　　5.1 煤礦生態(tài)系統(tǒng)30</p><p>　　5.2 污

16、染煤礦環(huán)境的主要影響因子33</p><p>　　5.3 運用生態(tài)原理來規(guī)劃和治理煤礦環(huán)境33</p><p>　　5.4 煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境管理35</p><p>　　5.4.1 環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)的特征及其意義35</p><p>　　5.4.2 構(gòu)建煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境管理體系的措施36</p><p>　　

17、5.5 開發(fā)綠色開采技術(shù)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展37</p><p><b>　　6．案例分析41</b></p><p>　　6.1 東山礦區(qū)主要地質(zhì)環(huán)境問題41</p><p>　　6.2 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題的影響及危害41</p><p>　　6.3 礦區(qū)主要地質(zhì)環(huán)境問題的防治措施45</p>

18、<p><b>　　結(jié)論46</b></p><p><b>　　參考文獻47</b></p><p><b>　　致 謝48</b></p><p><b>　　1．緒論</b></p><p>　　1.1 當(dāng)前中國煤礦開采的現(xiàn)狀<

19、;/p><p>　　煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中約占75 % ，在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中具有重要的地位和作用。然而，長期以來，煤炭大規(guī)模的開發(fā)和利用主要沿用傳統(tǒng)的、粗放型的生產(chǎn)經(jīng)營方式，造成大量污染物的產(chǎn)生和排放，引發(fā)許多環(huán)境污染和生態(tài)環(huán)境破壞問題。然而，由于長期以來煤礦礦山追求短期的經(jīng)濟效益，對礦山的環(huán)境保護問題重視不夠，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，特別是在煤炭行業(yè)不景氣的時候，煤礦更是沒有精力顧及環(huán)境保護，加之管理監(jiān)督不善，使煤

20、礦環(huán)境狀況更加惡化。尤其是過度及不合理地開采與開發(fā)，已對礦山及其周圍環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染并誘發(fā)出了多種環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害。由于露天礦和井下礦煤炭的開采，煤礦每年從地表或地表深處開采出大量的煤炭和巖石，這不但會造成地面塌陷，還有可能破壞地球表層的地質(zhì)構(gòu)造，誘發(fā)山體滑坡、泥石流、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，此外，地面塌陷不僅導(dǎo)致土地資源劣化，而且破壞了土地原有的水循環(huán)系統(tǒng)，嚴(yán)重的會造成土地荒漠化。煤炭開采的同時排出大量的煤矸石，由于煤矸石的堆積，占用大片的土

21、地，使地形地貌發(fā)生改變，遭到破壞，影響生態(tài)平衡。</p><p>　　據(jù)統(tǒng)計，全國煤矸石累計堆積已達30億t，占地55萬m2，每年煤矸石外排量為2億t，增加占地約3萬m2。國有重點煤礦有121座矸石山在自燃，排放大量煙塵、SO2、CO、H2S等有害氣體，對礦區(qū)和大氣污染嚴(yán)重。開采煤炭過程中，地下水系統(tǒng)被人為強制性改變，一些可開發(fā)的地下水源不復(fù)存在，大部分礦井水沒有被處理而排放，引起地表環(huán)境的污染，我國煤礦區(qū)水資源

22、普遍缺乏，據(jù)統(tǒng)計，有71%的煤礦缺水,40%的煤礦嚴(yán)重缺水， 80%以上的煤礦職工飲用不潔水。而煤炭開采對地下水資源的破壞卻相當(dāng)驚人，當(dāng)前全國煤礦外排礦井水達22億t，選煤水0.28億t，其它工業(yè)廢水0.3億t，生活污水4億t；北方礦區(qū)平均噸煤破壞地下水資源約10m3，使生態(tài)環(huán)境惡化。特別是煤炭選洗加工及其他附屬工廠排出的工業(yè)污水，其危害更為嚴(yán)重，滲透流入農(nóng)田，引起減產(chǎn)；排入河流、湖泊，會淤塞河道，抑制魚類生長甚至引起死亡，滲入地下污染

23、飲用水源，尤其是洗煤水中的浮選藥劑及聚丙烯胺藥劑具有毒性，并可誘發(fā)多種疾病，對人體健康造成極大這些問題已經(jīng)成為我國乃至世界各國政府和科技界共同關(guān)注的熱點問題。并且這些問題已不再是單一的環(huán)境要素問題，而成為影響我國社</p><p>　　1.2 環(huán)保型煤礦開采的起源</p><p>　　1.2.1 傳統(tǒng)煤礦的缺陷</p><p>　　傳統(tǒng)的煤礦開采多以小煤礦為主，

24、科技含量低，煤礦開采效率低下，一味追求經(jīng)濟效益而忽視了對于環(huán)境的影響，忽視了資源環(huán)境的有限容量，雖然這種粗放型的發(fā)展曾經(jīng)一度為我國帶來了無比巨大的經(jīng)濟騰飛，幫助了我國的大工業(yè)的發(fā)展，但卻對我們現(xiàn)在的經(jīng)濟集約型環(huán)境友好型和諧社會的建設(shè)目標(biāo)帶來了極大的阻礙。因此對于新時期的大工業(yè)建設(shè)，環(huán)保節(jié)約型煤礦開采勢在必行。</p><p>　　1.2.2 中國人民普遍思想素質(zhì)的提高</p><p>　

25、　隨著改革開放30年的建設(shè)，中國的綜合國力，人民的思想素質(zhì)水平得到了極大的提高，對于煤礦開采，大多數(shù)人已經(jīng)開始認識到我們不能繼續(xù)污染我們的天空與綠水，不能不給我們的子孫后代留下他們賴以生存的礦產(chǎn)資源?？沙掷m(xù)發(fā)展方式給了我們目標(biāo)，經(jīng)濟集約型，環(huán)境友好型社會展原則，綜合考慮礦業(yè)經(jīng)濟發(fā)展與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。當(dāng)今社會經(jīng)濟高速發(fā)展，人們生活水平日益提高，對能源特別是煤炭的需求量在大幅度增加，不可能限制礦山資源開發(fā)利用，應(yīng)根據(jù)可持續(xù)發(fā)保護關(guān)系，走礦業(yè)“

26、綠色開采”道路。</p><p>　　1.2.3 國際環(huán)保呼聲空前強烈</p><p>　　資源與環(huán)境問題是一個全球性的戰(zhàn)略問題。世界自然保護同盟、聯(lián)合國開發(fā)署和世界野生生物基金會共同提出了《保護地球—可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略》。我國制定的《中國21 世紀(jì)議程》把資源與環(huán)境問題提到了前所未有的戰(zhàn)略高度。煤炭資源的開發(fā)也同樣造成了較大的環(huán)境污染，破壞了人類生存的自然環(huán)境，我國大規(guī)模的煤炭開展也證明了

27、這一點。煤炭開采過程對環(huán)境的破壞是多方面的: 水資源的污染與破壞、土地的破壞，排放出的瓦斯造成的溫室效應(yīng)，再加之煤炭利用中產(chǎn)生的二氧化碳對大氣的破壞等都嚴(yán)重限制了煤炭工業(yè)的發(fā)展。事實上，正是出于對環(huán)境保護要求的考慮，人們越來越多地放棄作為燃料的煤炭，去尋求高效、潔凈的綠色能源。在這種大的環(huán)境保護前提下，煤炭的開采技術(shù)必須放棄原來的那種粗放型開采模式，而應(yīng)充分考慮環(huán)保要求，采用既能提高資源回收率，又不破壞自然生態(tài)環(huán)境的開采方法，走煤炭可持

28、續(xù)發(fā)展的道路。</p><p>　　1.3 研究的方法和目的</p><p>　　以太原東山煤炭開采對周邊地質(zhì)環(huán)境的影響為例，采用收集資料的方式，對目前中國煤礦開采過程中存在的環(huán)境問題問題進行論述，探討具體治理環(huán)境問題的對策以及實行以ISO14000環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境管理體系和開發(fā)綠色開采技術(shù)的重要性。</p><p>　　2．煤礦開采工藝的發(fā)展&l

29、t;/p><p>　　2.1 煤礦開采技術(shù)的內(nèi)涵與發(fā)展</p><p>　　2.1.1 煤礦開采內(nèi)涵</p><p>　　任何一種采煤方法。均包括采煤系統(tǒng)和采煤工藝兩項主要內(nèi)容。采煤系統(tǒng)指回采巷道的掘進一般都是超前于回采工作進行的，它們之間在時間上的配合以及在空間上的相互位置關(guān)系。采煤方法指根據(jù)不同的礦山地質(zhì)及技術(shù)條件，可有不同的采煤系統(tǒng)與采煤工藝相配合，從而構(gòu)成

30、多種多樣的采煤方法。</p><p>　　2.1.2 我國煤礦開采技術(shù)的發(fā)展歷程</p><p>　　采煤方法是煤炭工業(yè)的關(guān)鍵工藝技術(shù)，是建設(shè)現(xiàn)代化礦井的基礎(chǔ)，走依靠科學(xué)技術(shù)進步的發(fā)展之路，是我國煤炭工業(yè)發(fā)展的重要方針。采煤方法改革的根本出路在于發(fā)展機械化、自動化、工藝操作程序化，從而達到安全、高產(chǎn)、高效、資源損失少的目的，并努力達成或接近國際先進水平。</p><

31、p>　　建國初期，絕大多數(shù)煤礦設(shè)施極為簡陋，采煤方法多采用無支護的穿硐式和高落式。在三年經(jīng)濟恢復(fù)時期（1949-1952）推行了以壁式體系為主的采煤方法。1950年開始對頂板進行分類，并采用了全部垮落法管理頂板。1952年，國營煤礦采用以長壁式為主的正規(guī)采煤方法，其煤炭出產(chǎn)量比重已由1949年的12.51%迅速增長到72.4%。</p><p>　　第一個五年計劃期間（1953-1957），繼續(xù)開展采煤方法

32、改革。1953年雙鴨山嶺西煤礦在長壁工作面上首次使用了框式聯(lián)合采煤機.1957年，全國采煤機械化程度達到12.75%，以長壁為主的正規(guī)采煤方法所占的產(chǎn)量比重已達92.27%，并創(chuàng)造性的發(fā)展了一批適合中國國情的采煤方法。1964年，我國首次在雞山礦務(wù)局小恒山礦使用了淺截式滾筒采煤機，對發(fā)揮長壁采煤法的優(yōu)越性起了重要的作用。1965年以后，煤炭工業(yè)部組織推廣了一次多放炮、爆破裝煤、滾筒式采煤機采煤、使用金屬摩擦支柱和鉸接頂梁等12項先進經(jīng)驗

33、，使采煤方法得到進一步的完善和發(fā)展。1974年開始采用采用綜合機械化采煤技術(shù)設(shè)備，從此我國的采煤方法走上了現(xiàn)代化發(fā)展的道路。第五個五年計劃期間（1976-1980），1977年煤炭工業(yè)部召開了全國采煤方法工作會議，確定了采煤方法的發(fā)展方向。在大力推廣走向長壁采煤法機械化采煤的同時，因地制宜地積極推廣傾斜長壁采煤法、柔性掩護支架采煤法、對拉工作面采煤、無煤柱護巷，水力采煤等。80年代以后，我國出現(xiàn)了十余種新采煤方法和采煤工藝，采煤方法得到

34、了迅速的發(fā)展。</p><p>　　回顧我國50年來采煤方法的沿革，總結(jié)正反兩方面的經(jīng)驗教訓(xùn)，使我們認識到，采煤方法的改革必須結(jié)合中國的國情來進行。當(dāng)代中國由于采煤而帶來的環(huán)境問題日益嚴(yán)重，對周圍城鎮(zhèn)的居民生活造成了極大的影響，要實現(xiàn)新世紀(jì)中國現(xiàn)代化 “以人為本”的建設(shè)目標(biāo)，環(huán)保型煤礦開采方法和系統(tǒng)管理模式的發(fā)展是勢在必行。</p><p>　　2.2 我國采煤技術(shù)的發(fā)展方向</p

35、><p>　　在當(dāng)今科技經(jīng)濟發(fā)展的新形勢下，煤炭開采技術(shù)的研究必須面向國內(nèi)國外兩個市場、面向經(jīng)濟建設(shè)主戰(zhàn)場，立足于煤炭開采技術(shù)的前沿，立足于中國煤炭發(fā)展戰(zhàn)略所必要的技術(shù)儲備，立足于煤炭工業(yè)中長期發(fā)展戰(zhàn)略所必須的關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，立足于煤炭工業(yè)工程實際問題的解決，重點從事中長期研究開發(fā)和技術(shù)儲備，跟蹤產(chǎn)業(yè)科技前沿，開發(fā)有自主知識產(chǎn)權(quán)的以煤礦開采技術(shù)及配套裝備為主導(dǎo)的核心技術(shù)，占領(lǐng)技術(shù)制高點。</p><

36、;p>　　2.2.1 采煤方法和工藝</p><p>　　采煤方法和工藝的進步和完善始終是采礦學(xué)科發(fā)展的主題。采煤工藝的發(fā)展將帶動煤炭開采各環(huán)節(jié)的變革，現(xiàn)代采煤工藝的發(fā)展方向是高產(chǎn)、高效、高安全性和高可靠性，基本途徑是使采煤技術(shù)與現(xiàn)代高新技術(shù)相結(jié)合，研究開發(fā)強力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤設(shè)備和生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，改進和完善采煤工藝。在發(fā)展現(xiàn)代采煤工藝的同時，繼續(xù)發(fā)展多層次、多樣化的采煤工藝，建立具有

37、中國特色的采煤工藝?yán)碚?。我國長壁采煤方法已趨成熟，放頂煤采煤的應(yīng)用在不斷擴展，應(yīng)用水平和理論研究的深度和廣度都在不斷提高，急傾斜、不穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜等難采煤層采煤方法和工藝的研究有很大空間，主要方向是改善作業(yè)條件，提高單產(chǎn)和機械化水平。</p><p>　?。?） 開發(fā)煤礦高效集約化生產(chǎn)技術(shù)、建設(shè)生產(chǎn)高度集中、高可靠性的高產(chǎn)高效礦井開采技術(shù)。以提高工作面單產(chǎn)和生產(chǎn)集中化為核心，以提高效率和經(jīng)濟效益為目標(biāo)，研究開

38、發(fā)各種條件下的高效能、高可靠性的采煤裝備和工藝，簡單、高效、可靠的生產(chǎn)系統(tǒng)和開采布置，生產(chǎn)過程監(jiān)控與科學(xué)管理等相互配套的成套開采技術(shù)，發(fā)展各種礦井煤層條件下的采煤機械化，進一步改進工藝和裝備，提高應(yīng)用水平和擴大應(yīng)用范圍，提高采煤機械化的程度和水平。</p><p>　?。?） 開發(fā)“淺埋深、硬頂板、硬煤層高產(chǎn)高效現(xiàn)代開采成套技術(shù)”，主要解決以下技術(shù)難題。硬頂板控制技術(shù)，研究埋深淺、地壓小的硬厚頂板控制技術(shù)，主要通

39、過巖層定向水力壓裂、傾斜深孔爆破等頂板快速處理技術(shù)，使直接頂能隨采隨冒，提高頂煤回收率，且基本頂能按一定步距垮落，既有利于頂煤破碎，又保證工作面的安全生產(chǎn)。硬厚頂煤控制技術(shù)，研究開發(fā)埋深淺、支承壓力小條件硬厚頂煤的快速處理技術(shù)，包括高壓注水壓裂技術(shù)和頂煤深孔預(yù)爆破處理技術(shù)，使頂煤體能隨采隨冒，提高其回收率。頂煤冒放性差、塊度大的綜放開采成套設(shè)備配套技術(shù)，研制既有利于頂煤破碎和頂板控制，又有利于放頂煤的新型液壓支架，合理確定后部輸送機能力

40、。兩硬條件下放頂煤開采快速推進技術(shù)，研究合適的綜放開采回采工藝，優(yōu)化工序，縮短放煤時間，提高工作面的推進度，實現(xiàn)高產(chǎn)高效。5-5.5m寬煤巷錨桿支護技術(shù)，通過寬煤巷錨桿支護技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用，有利于綜采配套設(shè)備的大功率和重型化，有助于連續(xù)采煤機的應(yīng)用，促進工作面的高產(chǎn)高效。</p><p>　?。?） 緩傾斜薄煤層長壁開采。主要研究開發(fā):體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤機、刨煤機；研制適合刨煤機綜采的液壓支

41、架；研究開發(fā)薄煤層工作面的總體配套技術(shù)和高效開采技術(shù)。</p><p>　　（4） 緩傾斜厚煤層一次采全厚大采高長壁綜采。應(yīng)進一步加強完善支架結(jié)構(gòu)及強度，加強支架防倒、防滑、防止頂梁焊縫開裂和四連桿變形、防止嚴(yán)重損壞千斤頂措施等的研究，提高支架的可靠性，縮小其與中厚煤層(采高3m左右)高產(chǎn)高效指標(biāo)的差距。</p><p>　?。?） 各種綜采高產(chǎn)高效綜采設(shè)備保障系統(tǒng)。要實現(xiàn)高產(chǎn)高效，就要提

42、高開機率，對“支架—圍巖”系統(tǒng)、采運設(shè)備進行監(jiān)控。今后研究的重點是:通過電液控制閥組操縱支架和改善“支架—圍巖”系統(tǒng)控制，進一步完善液壓信息、支架位態(tài)、頂板狀態(tài)、支護質(zhì)量信息的自動采集系統(tǒng)；乳化液泵站及液壓系統(tǒng)運行狀態(tài)的檢測診斷；采煤機在線與離線相結(jié)合的“油—磨屑”監(jiān)測和溫度、電信號的監(jiān)測；帶式輸送機、刮板輸送機全面狀態(tài)監(jiān)控。</p><p>　　2.2.2 采煤技術(shù)的發(fā)展方向</p><p

43、>　　（1） 現(xiàn)代化開采技術(shù)的地質(zhì)保障系統(tǒng)</p><p>　　以大功率可靠性長壁綜采技術(shù)為核心的一礦一面大型高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)， 是當(dāng)今世界煤炭工業(yè)的發(fā)展方向。目前，我國機械化采煤量已超過66.31%，其中，綜采超過38.40 %，隨著采煤機械化、自動化程度的提高及新的采煤方法的采用，已經(jīng)出現(xiàn)了一批高產(chǎn)高效礦井，形成了一礦一面的格局。國有重點煤礦的全員效率顯著提高，目前已出現(xiàn)年產(chǎn)400萬t 的綜采面。但是

44、，總體而言，我國綜采面的平均效率仍不高，這與沒有可靠的地質(zhì)保障系統(tǒng)有很大關(guān)系。長期以來，國內(nèi)在煤礦建設(shè)以前缺乏系統(tǒng)的工程地質(zhì)條件評價，不能滿足綜采所要求的高精度的地質(zhì)資料: 如煤厚變化、頂?shù)装宓刭|(zhì)條件、小的斷層、陷落柱及其它地質(zhì)異常問題，造成工作面布置的主觀性，使我國綜采工作面設(shè)備總體使用效率低， 綜采面開機率僅為30%左右。因此，利用現(xiàn)有的高新技術(shù)成果， 研究精確地質(zhì)構(gòu)造探測的新理論、新方法，研制新的探測儀器， 是保證綜采發(fā)揮最大潛能

45、的前提條件。主要應(yīng)做好以下幾方面的研究。</p><p>　　① 推廣三維地震勘探的技術(shù)成果，進一步深入研究，獲得高精度探測地質(zhì)構(gòu)造的技術(shù)，形成一套綜合研究巖性、裂隙及含水層等問題的資料綜合處理系統(tǒng)，為選擇綜采采區(qū)奠定基礎(chǔ)。</p><p>　?、?開展探測理論的基礎(chǔ)研究，結(jié)合煤礦開采技術(shù)中的上覆巖層動態(tài)變化特點及規(guī)律， 運用新興的邊緣學(xué)科的新理論、新方法，研究頂板冒落、瓦斯突出、沖擊地壓

46、等煤礦災(zāi)害現(xiàn)象的發(fā)生機理，并找出可定量化探測、預(yù)報這些現(xiàn)象的新方法， 如聲、光、電、超聲波、化學(xué)元素等方法與這些現(xiàn)象的相關(guān)關(guān)系，從而使礦方能有效地采取相應(yīng)措施。</p><p>　?、?運用新的電子計算機技術(shù)、新材料技術(shù)， 研制適合于井下使用的探測儀器， 精確實時探測煤厚、夾矸厚、層位和工作面較大范圍內(nèi)的不同方位、落差的小斷層、陷落柱等。</p><p>　?。?） 采煤工藝的高新技術(shù)應(yīng)用

47、</p><p>　　回采工作面是煤礦生產(chǎn)的核心，采用新技術(shù)、新設(shè)備對傳統(tǒng)的開采方法、工藝形式的改造， 是煤礦實現(xiàn)高產(chǎn)、高效、安全的關(guān)鍵。近年來，我國在厚煤層中采用了放頂煤采煤法、大采高采煤法等先進的采煤方法，取得了較好的效果，但也有不少教訓(xùn)。運用新技術(shù)對采煤工藝的改造，體現(xiàn)在以下幾個主要方面:</p><p>　?、?繼續(xù)消化和吸收國外的先進采煤設(shè)備的技術(shù)，在采煤機、刮板輸送機的大功率、

48、高可靠性、智能控制等方面開展深入研究，對采煤機滾筒的煤炭分界面的自動識別技術(shù)、液壓支架的電液控制技術(shù)及三機的自動控制技術(shù)深入研究并投入工業(yè)運行。以上技術(shù)的發(fā)展， 最終為實現(xiàn)無人采煤工作面打下基礎(chǔ)，從而極大地提高煤礦效率。</p><p>　　② 研究放頂煤開采技術(shù)中的難點問題，使其成為真正的高產(chǎn)、高效、高回收率、高安全的開采方法。目前對于放頂煤條件下頂煤的破碎規(guī)律，破碎后頂煤與頂板相互作用的移動規(guī)律的認識仍不是特

49、別清楚，從而導(dǎo)致支架架型的設(shè)計、回采工藝的選擇不合理、放煤率不高。所以，首先要開展進一步的基礎(chǔ)理論研究，在此基礎(chǔ)上，運用新技術(shù)研制新型的放煤支架，完善探測頂煤放出率的相關(guān)技術(shù)，提高回收率。另外，對于高瓦斯礦井、堅硬頂煤及頂板礦井的放頂煤實踐需進一步探討，合理地確定放頂煤的運用條件， 以及提高頂煤回收率的其它輔助方法。</p><p>　?、?在煤層條件適宜的條件下使用大采高的開采技術(shù)。大采高開采技術(shù)一般指厚度大于

50、3.8 m 的一次采全高綜采技術(shù)，目前，我國最高已采到5m，大采高開采技術(shù)的高產(chǎn)、高效、高回收率正受到越來越多的關(guān)注。采用大采高開采技術(shù)，由于設(shè)備大型化，支架高度大，因而使用新技術(shù)對大采高工作面的監(jiān)測監(jiān)控顯得尤為必要，否則，也不能充分發(fā)揮其潛力。采高大，采煤機的重量大，其自身的平衡與穩(wěn)定對機械制造及設(shè)備配套提出新的要求。支架的高度加大，重心提高，也極易出現(xiàn)失穩(wěn)，因而必須對支架的設(shè)計，特別是支架與上覆巖層的相關(guān)關(guān)系及支架的三維穩(wěn)定性進入深

51、入研究。另外，大采高技術(shù)的發(fā)展對回采工作面的運輸巷及回風(fēng)巷的支護與掘進提出了新的要求。目前， 我國大采高的回采巷道高度一般在3m～4m ，采用錨桿、錨索等支護方式。一般情況下， 回采工作面與回采巷道之間出現(xiàn)一臺階，不僅浪費了煤炭資源，而且對回采工作面支架的穩(wěn)定性及回采工藝造成了很大影響。因而，研究回采巷道高度在4 m 以上的巷道支護方式及掘進工藝，對于大采高技術(shù)的推廣應(yīng)用無疑是非常重要的。</p><p>　?。?/p>

52、3） 基于環(huán)保問題的采礦技術(shù)發(fā)展</p><p>　?、?深入研究長壁采煤法對巖層及地表的破壞規(guī)律，特別是對水資源的破壞規(guī)律。在這方面的研究，以前主要著眼于煤礦的安全問題，而現(xiàn)在應(yīng)主要考慮環(huán)保問題。采用長壁全部垮落法后， 巖層產(chǎn)生大范圍的破壞移動， 如何控制這種破壞與移動以及它們與地下水破壞內(nèi)在規(guī)律的研究是有實際意義的。從這一點考慮， 在選擇采煤方法時， 應(yīng)充分利用新的理論方法，在開采順序、開采方法、工藝形成上進

53、行分析比較。</p><p>　　② 發(fā)展開采過程中的瓦斯處理技術(shù)。瓦斯排放是煤礦的另外一個主要污染源，它加劇了溫室效應(yīng)，破壞臭氧層，給煤礦安全造成了嚴(yán)重的隱患。我國有多個煤炭企業(yè)有抽放瓦斯、變害為寶的實際經(jīng)驗。但抽放率較低，這與抽放設(shè)備、抽放技術(shù)工藝有關(guān)， 特別和開采過程中對瓦斯的運移規(guī)律認識不清有關(guān)。因此，對于高瓦斯礦井的開采技術(shù)選擇應(yīng)同時考慮瓦斯抽放技術(shù)的應(yīng)用。隨著對開采過程中瓦斯逸出及運移規(guī)律的逐步認識，

54、以及大孔徑、長距離抽放技術(shù)的成熟，開采中將從實體煤中抽出高純度的瓦斯，從而進一步降低對環(huán)境的污染。</p><p>　　3．煤礦開采對水環(huán)境的影響</p><p>　　3.1 煤礦開采對水環(huán)境的影響</p><p>　　3.1.1 地下水資源破壞情況</p><p>　　煤礦開采對地下水資源的影響主要表現(xiàn)在三個方面，一是破壞了地下水均衡，

55、二是采空塌陷使覆巖產(chǎn)生了大量垂向張裂縫，造成采空區(qū)以上各類地下水含水層地下水位下降或被疏干，三是奧陶系巖溶水遭到一定程度的破壞，導(dǎo)致巖流量減少。 </p><p>　?。?） 地下水均衡破壞</p><p>　　圖3-1 地下水系遭到嚴(yán)重破壞</p><p>　　煤層開采至一定面積后。由于采空區(qū)

56、頂板的冒落，在采空區(qū)上部覆巖中形成較為明顯的三帶，即I帶一冒落帶、Ⅱ帶一裂隙帶、Ⅲ帶一整體移動帶。冒落帶和裂隙帶含水層直接遭到破壞，原來儲存于該含水層中的地下水在短時間內(nèi)排向采空區(qū)形成礦坑水而被排出，人為改變了地下水的補徑排條件，從而破壞了地下水均衡，這種破壞是一次性的、不可逆的。據(jù)原山西省計委主持完成的《山西省煤炭開采對水資源的破壞影響評價》(中國科學(xué)技術(shù)出版社2003年9月出版) 資料，山西煤炭開采對水資源破壞的總計面積為20352

57、 km2，占全省總面積的13％。其中嚴(yán)重破壞區(qū)面積為2670 km2，占全省總面積的1.7％；一般破壞區(qū)面積10113km2，占全省總面積的6.5％；影響區(qū)面積為7569 km2，占全省總面積的4.9％。</p><p>　?。?） 對巖溶大泉的影響</p><p>　　在泉域范圍內(nèi)采煤，不可避免地要對巖溶泉水的流量產(chǎn)生影響。如果開采煤層下伏及附近的巖溶水水位高于采空區(qū)標(biāo)高，并有斷裂破碎帶

58、、陷落柱及鉆孔穿過采空區(qū)與下面的巖溶水相聯(lián)通時，則可能出現(xiàn)下伏巖溶水的底板突水和側(cè)向突水現(xiàn)象，這樣不但疏干了煤系地層中的地下水，也使得下伏奧陶系巖溶水遭到一程度的破壞，從而直接影響溶大泉流量，例如郭莊泉流量減少、晉祠泉斷流就和太原西山煤田的開采有直接關(guān)系。</p><p>　　（3） 對淺部含水層及供水水源地的影響</p><p>　　圖3-2 煤礦開采對淺層地下水的影響</p&g

59、t;<p>　　煤礦采空塌陷使覆巖產(chǎn)生了大量垂向張裂縫，有的裂縫直通地表，在地面形成地裂縫、地面塌陷。這些礦井、巷道、采空區(qū)及張裂縫成為采空區(qū)以上各類含水層中地下水快速漏失的通道，致使采空區(qū)以上各類含水層中地下水流入礦坑，隨著礦坑水的疏干排放，造成采空區(qū)以上各類地下水含水層地下水位下降或被疏干。其直接后果是造成水利設(shè)施大量報廢，地表植被死亡、糧食減產(chǎn)甚至絕收。 </p><p>　　山西省主要礦區(qū)

60、，每公頃耕地糧食減產(chǎn)約250kg，每年減少糧食產(chǎn)量約1.17×108kg。還引起泉水流量減少或斷流，共影響井泉3218眼，水利工程433處，水庫40座；輸水管道793.890 m．導(dǎo)致近4000個村莊、1494948人口、218329頭大牲畜飲水嚴(yán)重困難。2000年到2005年6年間，全省解決了因采煤漏水而缺水的2006個村95萬人，而在此期間建設(shè)的飲水工程有625處因采煤破壞報廢，8l個村37萬人重新陷入飲水困難。在山西共有

61、14個城市、42個縣城位于采煤影響區(qū)，這些城市受到采煤漏水影響而削減的供水量為3．61×108 m3，有34個重要水源地受到煤炭開采的影響。</p><p>　　根據(jù)《山西省水利統(tǒng)計年鑒》的資料，20年前的1987年，全省的農(nóng)村機井共84154眼，其中深井為22023眼，2005年的農(nóng)村機井共90724眼，其中深井為35656眼，新增深井13633眼。加上城鎮(zhèn)供水井，全省現(xiàn)狀的深井已達44298眼。近2

62、0年來原有機井平均以每年2000眼的速度報廢，現(xiàn)狀40×108m3的地下水供水量中，淺層地下水供水量為10.7×108m3，只占26.7％，其余的73.3％都是中深層地下水和巖溶地下水。</p><p>　　由于采煤影響，致使現(xiàn)有的農(nóng)村飲水工程不斷報廢，造成已解決飲水問題的農(nóng)村重復(fù)出現(xiàn)飲水困難。據(jù)統(tǒng)計，2000年到2005年的六年建成的飲水工程中，因采煤漏水又造成飲水困難的村莊有8l個村、37

63、萬人。此外，打井深度的增加，不僅增加了工程建設(shè)投資，而且增加了井位選擇和打井的難度，導(dǎo)致今后解決農(nóng)村飲水問題更加復(fù)雜和艱巨。在現(xiàn)狀條件下，打一眼800m深的機井大約需要三、四個月時間，投資在60萬元以上。如果發(fā)生大旱，臨時打井根本不能解燃眉之急。</p><p>　　3.1.2 地表水資源破壞情況</p><p>　　圖3-3 礦區(qū)污水污染地表水</p><p>

64、;　　當(dāng)采空區(qū)面積不斷擴大，采空區(qū)導(dǎo)水裂隙帶和地面沉陷范圍也隨之?dāng)U大，在局部地段，與地表水發(fā)生水力聯(lián)系，地表水滲入地下或礦坑，因而使地表徑流減少，水庫蓄水量下降。在大同十里河，懷仁小峪河，朔州七里河，陽泉桃河，孝義兌鎮(zhèn)河，左權(quán)清漳河，晉城長河等地均有此現(xiàn)象。</p><p>　　3.2 水環(huán)境污染成因及防治對策</p><p>　　煤炭中一般都含有約0.3％～5％的硫。主要以黃鐵礦形式存

65、在，約占煤含硫量的21%。煤層開采后處于氧化環(huán)境，硫鐵礦與礦井水和空氣接觸后，經(jīng)過一系列的氧化、水解等反應(yīng)．形成硫酸和氫氧化鐵。使水體呈現(xiàn)酸性，即酸性礦井水。PH值低于6的礦井水稱酸性礦井水。我縣煤礦的礦井水pH值一般在2.5～5.8，有的達2.0。pH值低的原因與煤中含硫比例高有密切關(guān)系。酸性礦井水的形成對地下水造成了嚴(yán)重的污染，同時還會腐蝕管道、水泵、鋼軌等井下設(shè)備和混凝土井壁，也嚴(yán)重污染地表水和土壤，使河水中魚蝦絕代。土壤板結(jié)。農(nóng)

66、作物枯萎，影響人體健康。</p><p>　　圖3-4 礦井地下水中含有大量酸性物質(zhì) 比如：硫</p><p>　　3.2.1 酸性礦井水的危害</p><p>　　礦井水的pH值低于6即具有酸性，對金屬設(shè)備有一定的腐蝕性；pH值低于4即具有較強的腐蝕性，對安全生產(chǎn)和礦區(qū)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害。具體有以下幾個方面：1．腐蝕井下鋼軌、鋼絲繩等煤礦運輸設(shè)備。如鋼軌、

67、鋼絲繩受pH值<4的酸性礦井水侵蝕，幾天或幾十天后，其強度會大大降低，可造成運輸安全事故；2．探放pH值低的老空水，鐵質(zhì)拄水管道和閘門在水流沖刷下腐蝕很快，使放水失去控制而帶來災(zāi)害；3．酸性礦井水中SO22-含量很高，與水泥中某些成分相互作用生成含水硫酸鹽結(jié)晶。這些結(jié)晶在生成時體積膨脹。經(jīng)測定，當(dāng)SO22-生成CaS04·2H20時，體積增大一倍；形成MgS04·7H20時，體積增大43％；體積增大使混凝土構(gòu)筑

68、物結(jié)構(gòu)疏松、強度降低而受到毀壞；4．酸性礦井水還是環(huán)境污染源。酸性礦井水排人河流，pH質(zhì)小于4時,會使魚類死亡；酸性礦井水排入土壤，破壞土壤的團粒結(jié)構(gòu)，使土壤板結(jié)、農(nóng)作物枯黃，產(chǎn)量降低，影響農(nóng)業(yè)收入；酸性礦井水人類無法飲用，長期接觸，可使人們手腳破裂，眼睛痛癢，通過食物鏈進入人體，影響人體健康。</p><p>　　3.2.2 酸性礦井水形成的原因</p><p>　　煤系地層大多形成還

69、原環(huán)境，含黃鐵礦(Fes2)的煤層形成于強還原環(huán)境。煤炭中一般都含有約0.3％～5％的硫，主要以黃鐵礦形式存在，約占煤含硫量的2／3。煤層開采后處于氧化環(huán)境，硫鐵礦與礦井水和空氣接觸后，經(jīng)過一系列的氧化、水解等反應(yīng)，生成硫酸和氫氧化鐵，使水呈現(xiàn)酸性，即產(chǎn)生酸性礦井水。酸性礦井水形成的主要原因即發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下：</p><p>　　1．黃鐵礦氧化生成游離硫酸和硫酸亞鐵：</p><p&g

70、t;　　2FeS2+702+2H202===2H2S04+2FeS04</p><p>　　2．硫酸亞鐵在游離氧的作用下轉(zhuǎn)化為硫酸鐵：</p><p>　　4FeS04+2H2S04+02====2Fe2(S04)3+2H20</p><p>　　3．在礦井水中，硫酸亞鐵的氧化反應(yīng)，有時也不一定需要硫酸：</p><p>　　12FeS2+3

71、02+6H2O，===== Fe2(S04)3+4Fe(OH)3</p><p>　　4．礦井水中硫酸鐵，具有進一步溶解各種硫化礦物的作用：</p><p>　　Fe2(S04)+MS+H20+3/202====MS04+2FeS04+ H2S04</p><p>　　5．硫酸鐵在弱酸性水中發(fā)生水解而產(chǎn)生游離硫酸：</p><p>　　Fe2

72、(S04)3+6H2O===Fe(0H)+3H2S04</p><p>　　6．在礦井深部硫化氫含量高時，在還原條件下，含有硫酸啞鐵的礦井水也能產(chǎn)生游離硫酸。</p><p>　　酸性礦井水的性質(zhì)除與煤中含硫量有關(guān)外，還與礦井水涌水最、密閉狀態(tài)、空氣流通狀況、煤層傾角、開采深度及面積，水的流動途徑等地質(zhì)條件和開采方法有關(guān)。礦井涌水量穩(wěn)定，則水的酸性穩(wěn)定；密閉差、空氣流通良好，則水的酸性較強

73、，F(xiàn)e3+離子含量較多；反之．則酸性較弱，F(xiàn)e3+離子較多；開采越深，煤的含硫量越高；開采面積越大。水的流經(jīng)途徑越長．則氧化、水解等反應(yīng)進行得越充分。水的酸性越強，反之則弱。</p><p>　　3.2.3 酸性礦井水的預(yù)防與治理</p><p>　　（1） 酸性礦井水的預(yù)防。</p><p>　　根據(jù)酸性礦井水形成的條件和原因，可以從減源、減量、減時等二個方面進

74、行預(yù)防或減輕其危害程度。</p><p>　?、?減源：撿選利用造酸礦物，化害為利。煤礦床的主要造酸礦物時夾雜在煤層中的黃鐵礦結(jié)核和煤本身的含硫量。煤的開采率低、殘留煤柱或浮煤丟失多，黃鐵礦結(jié)核廢棄在井下采空區(qū)中，被積水長期浸泡，是產(chǎn)生酸性水的重要根源。減少工作面丟失的浮煤、積極撿選利用黃鐵礦結(jié)核，能減少產(chǎn)生酸性水的物質(zhì)。攔截地表水，減少滲入量。例如回填矸石，控制頂板，防止地面水沿塌陷裂隙浸入老空區(qū)。在井下，特別

75、是廢棄封閉井巷處，對礦井水施放適量的抑菌劑，抑制或殺滅微生物的活性，或者減少礦井水中微生物的數(shù)量，通過降低微生物對硫化物的有效作用，達到控制酸性礦井水生成的目的。</p><p>　　② 減少排水量：設(shè)立專門排水系統(tǒng)，集中排酸性水，在地表攔蓄起來，使其蒸發(fā)、濃縮，而后加以處理，免除污染。</p><p>　　③ 減少排放酸性水的時間：減少礦井水在井下的停留時間，可在一定程度上降低微生物對煤

76、中硫化物的氧化作用。從而有助于減少酸性礦井水的形成。對含黃鐵礦多、硫分高，地表水滲漏條件又好的淺部煤層，或已形成強酸性水的老窖積水區(qū)。在開拓布局上要權(quán)衡利弊，統(tǒng)籌安排，在礦井前期不予開采或探放，留待礦井水末期處理，避免長期排放酸性水。</p><p>　　（2） 酸性礦井水的治理。</p><p>　　在一定地質(zhì)條件下，酸性水中的硫酸可與鈣質(zhì)巖石或其它基性礦物發(fā)生中和反應(yīng)而降低酸度。用燒堿

77、作中和劑，用量少，污泥生成也少，但水的總硬度往往很高。雖降低了水的酸度，但增加了硬度，而且成本高，現(xiàn)已基本不用。目前，處理方法有以石灰乳為中和劑的方法、石灰石行為中和劑的方法以及石灰石——石灰法、微生物法和濕地處理法。石灰乳中和劑處理法適用于處理酸性較強、涌水量較小的礦井水；打灰石——石灰法適用于各種酸性礦井水，尤其是當(dāng)酸性礦井水中的Fe3+離子較多時適用，還可以減少石灰用量；微生物法基本原理時應(yīng)用氧化鐵細菌進行氧化除鐵，此菌能從水生環(huán)

78、境中攝取鐵，然后以氫氧化鐵形式把鐵沉淀子在它們的粘液分泌物中，時酸性水的低鐵轉(zhuǎn)化為高鐵沉淀出來，然后再用石灰石中和游離硫酸，可降低投資，減少沉渣。</p><p>　　3.3 山西煤礦開采對水資源的主要危害</p><p>　　煤炭開采嚴(yán)重危及地下水資源，加劇缺水地區(qū)的供水緊張。煤炭開采過程中的礦井水和矸石淋濾水等未經(jīng)凈化處理就被直接排放，對周圍水環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，僅山西省水資源的破

79、壞造成的經(jīng)濟損失就達300億元。公開資料顯示，山西省每年的環(huán)境污染損失大約占到GDP的15%左右，而新增的GDP大約只有9%左右。隨著煤炭開采強度和延伸速度的不斷加大提高，礦區(qū)地下水位大面積下降，使缺水礦區(qū)供水更為緊張，以致影響當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)和生活。另一方面，大量地下水資源因煤系地層破壞而滲漏礦井并被排出，這些礦井水被凈化利用的不足20%，對礦區(qū)周邊環(huán)境又造成了新的污染，嚴(yán)重影響了社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。同時地下水位的嚴(yán)重下降，也使區(qū)域內(nèi)

80、的作物大面積減產(chǎn)，抗御自然災(zāi)害能力下降，嚴(yán)重危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。如何解決好經(jīng)濟發(fā)展中山西省煤炭生產(chǎn)與水資源的矛盾，是一個非常緊迫的課題。</p><p>　　煤炭開采過程中形成的巷道和開采后形成的采空區(qū)，嚴(yán)重地破壞了表水、地下水運移、賦存的天然狀態(tài)，產(chǎn)生了一系列問題，諸如河水?dāng)嗔鳌⒌叵滤幌陆?、泉水流量銳減甚至干涸、水污染加重等嚴(yán)重影響著山西經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的建設(shè)。</p><p>

81、;　?。?） 采煤對地表水的影響。山西地處黃土高原，煤礦絕大部分位于山區(qū)，地形復(fù)雜，河谷切割深，溝谷徑流較少，大部分為季節(jié)性河流，當(dāng)煤礦開采沉陷波及到地面時，造成地表開裂和塌陷，使得地表水滲入地下或礦坑，因而使地表徑流減少，水庫蓄水量下降。此外，大量的礦坑污水排向河道后，不僅嚴(yán)重污染了流域內(nèi)地表水，還可能通過滲漏污染地下水。例如在大同十里河、口泉河、懷仁小峪河、朔州七里河、陽泉桃河、孝義兌鎮(zhèn)河、左權(quán)清漳河、晉城長河等地均有此類現(xiàn)象。&l

82、t;/p><p>　　（2） 采煤對煤系地層裂隙水的影響。煤礦開采直接影響的地下水是煤系地層裂隙水，煤炭開采改變了地下水自然流徑及補、排條件。</p><p>　?。?） 采煤對巖溶水資源的影響。山西省碳酸鹽巖分布總面積占全省總面積的72. 3%，是我國北方碳酸鹽巖分布最多的省。山西省巖溶水資源總量約35億m3，是工業(yè)與城市生活的主要供水水源。由于山西地質(zhì)條件的特殊性，煤系地層直接覆蓋在奧陶系

83、碳酸鹽巖類地層上。巖溶水的主要含水層位于煤系底部的奧陶系灰?guī)r中，它下伏于煤系地層中，在有斷裂構(gòu)造導(dǎo)水或底部隔水層厚度薄，不能抵御水壓或礦山壓力對其的破壞時，無論煤層是否帶壓，都會對巖溶水造成破壞。如果煤層帶壓可造成煤礦突水，不僅威脅安全生產(chǎn)，且造成水資源破壞。如果不帶壓，煤系地層中由于開采所形成的污水滲入到灰?guī)r中可造成巖溶水水質(zhì)污染。</p><p>　?。?） 采煤對水利工程的破壞，導(dǎo)致人畜吃水困難。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計

84、，山西由于采煤排水和采空區(qū)漏水引起礦區(qū)水位下降，導(dǎo)致泉水流量衰減或斷流，共影響井泉3218個。水利工程433處，水庫40余座，輸水管道近800多km。由于井泉流量減少，水量漏失，水位下降等，導(dǎo)致1 678個村莊的80多萬人和近11萬頭大牲畜飲用水困難。</p><p>　?。?） 煤礦開采導(dǎo)致地表變形、塌陷。據(jù)全省不完全的調(diào)查統(tǒng)計，到2000年由于煤礦開采，導(dǎo)致地表變形、產(chǎn)生裂縫和塌陷面積為464. 14 km2

85、，使得6 52萬m2耕地被毀；因采煤占用土地面積達7 500萬m2。根據(jù)2006年山西原煤生產(chǎn)分析計算的采煤影響破壞地下水靜儲量、動儲量為2. 54 m3/ t(煤)，折合總水量6. 25億m3。其中，采煤直接排水量為0. 8m3/ t。為此，煤礦開采對水資源破壞量的價值估算采用兩部分計算，一部分是造成水資源污染，使得水資源質(zhì)量有所下降，即采煤過程中，使得優(yōu)質(zhì)的地下水轉(zhuǎn)化為礦井水，造成采煤直接排水量為0. 87 m3/ t另一部分是對水

86、資源永久性的破壞，即難以恢復(fù)的水資源量的消耗為1. 67 m3/ t。根據(jù)估算，采煤排水量對水資源破壞價值為0. 7~1. 1元/ t煤礦開采對水資源量的永久消耗價值計算為12. 62元/ t。綜合以上兩部分計算結(jié)果，煤礦開采對水資源量破壞價值為13. 32~13. 72元/ t。此外，煤礦開采對人畜飲水影響的價值計算為0. 6~1. 0元/ t。綜合以上分析計算結(jié)果:煤礦開采對山西省水資源影響的經(jīng)濟損失為13. </p>

87、<p>　　3.4 水資源污染的控制技術(shù)</p><p>　　3.4.1 礦井水污染的控制技術(shù)</p><p>　　礦井水對水資源的污染，可以通過礦井水資源化，利用特殊開采技術(shù)減少礦井水涌出量和降低其污染程度來控制。</p><p>　?。?） 礦井水的資源化</p><p>　　礦井水由于受到開采、運輸過程中散落的粉煤灰、巖

88、粉和礦工生產(chǎn)活動及煤中伴隨礦物的分解氧化導(dǎo)致污染。根據(jù)礦井水含污物特性一般分為：潔凈礦井水、含懸浮物礦井水、高礦化度礦井水、酸性礦井水及含特殊污染物的礦井水等。</p><p><b>　?、?潔凈礦井水</b></p><p>　　潔凈礦井水多數(shù)是從奧陶紀(jì)石炭二迭系的太原組及茅口組灰?guī)r中涌出的，其水質(zhì)較好，一般pH呈中性，硬化度與濁度低，不含有毒有害離子。只需在井下

89、涌水水源處妥善截流，通過專用管排至井底，再經(jīng)水泵排至地表，不用處理或經(jīng)簡單消毒即可作為生活飲用水，有的還含有多種有益元素，可直接開發(fā)作為礦泉水。</p><p><b>　?、?含懸浮物礦井水</b></p><p>　　含懸浮物礦井水一般指除懸浮物、細菌及感官指標(biāo)外，其它理化指標(biāo)均滿足飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的礦井水。其懸浮物含量多在100-400mg/L，在中國北方礦區(qū)分布

90、較廣，如平頂山、焦作、開灤及華東、華北礦區(qū)的礦井水多數(shù)屬這種水質(zhì)。最常規(guī)方法主要是采用混凝、沉淀、過濾、消毒殺菌處理工藝，經(jīng)處理后的礦井水，可作為生活飲用水及井上、下工業(yè)用水。常用的處理工藝流程如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 水處理工藝流程</p><p><b>　　③ 高礦化度礦井水</b></p><p>　　高礦化度礦井

91、水也稱含鹽礦井水，它是由于地下水與碳酸鹽和硫酸鹽巖層的接觸融蝕，使水中Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-、SO42-等離子增多而形成的，礦化度大多為1000-4000mg/L，水質(zhì)多呈堿性，帶苦澀味，其硬度往往也較高。高礦化度水處理分2步進行：一是預(yù)處理（主要去除懸浮物），主要采用混凝沉淀技術(shù)去除懸浮物及雜質(zhì)；二是脫鹽處理，使處理后水含鹽量符合中國衛(wèi)生飲用水要求。脫鹽處理方法有蒸餾法、電滲析、反滲透法。常用的方法是電滲析法，目前

92、中國處理高礦化度礦井水幾乎全部采用電滲析技術(shù)如圖3-6所示。經(jīng)處理后的礦井水一般可做工業(yè)用水。</p><p>　　3-6 電滲析裝置工藝流程圖</p><p>　?、?含特殊污染物的礦井水</p><p>　　一些含重金屬、放射性元素、氟化物等的礦井水，首先應(yīng)去除懸浮物，然后對其中不符合標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)的污染物質(zhì)進行處理，對含氟水，可用活性氧化鋁吸附除去氟。含鐵、錳水，通

93、常采用混凝、沉淀、吸附、離子交換和膜技術(shù)等處理方法。它們對環(huán)境的污染和人體的健康危害性較大，且處理工藝較復(fù)雜，成本也較高，按常規(guī)處理后很難滿足生活飲用水及工業(yè)用水的標(biāo)準(zhǔn)，通常只要求達標(biāo)排放，僅作農(nóng)灌用。實際礦井水大多數(shù)為</p><p>　　復(fù)合型水，在設(shè)計水處理工藝時必須查清水質(zhì)和水量，然后考慮水處理單元操作的取舍和優(yōu)化組合。</p><p>　?。?） 采用特殊開采技術(shù)減少礦井水涌出量

94、</p><p>　?、?當(dāng)煤層頂板一定距離內(nèi)有較大含水層時（如三疊紀(jì)的某些灰?guī)r），可采取一些采后頂板移近量較小的特殊開采技術(shù)（如條帶式采煤法、充填采煤法，房柱式采煤法，離層帶的注漿充填法等）以最大程度地降低頂板下沉量，使煤層頂板冒落的高度不致導(dǎo)通上覆的含水層。</p><p>　?、?當(dāng)煤層底板有強含水層時（如某些北方礦區(qū)的奧灰?guī)r、南方某些礦區(qū)的茅口灰?guī)r），井下巷道布置應(yīng)與這些含水層保持

95、一定的安全距離。如遇斷層切割，則應(yīng)進行滲水和突水的嚴(yán)密封賭。</p><p>　?、?當(dāng)?shù)V區(qū)地面有湖泊、河流、水庫等水體時，應(yīng)在地下相應(yīng)范圍留設(shè)保安煤柱或采用充填采煤法、條帶采煤法等特殊采煤方法，嚴(yán)格控制采動影響范圍，力求避免由于采動引起的采動裂隙導(dǎo)通上覆水體。</p><p>　?、?對于實現(xiàn)水力化采煤的礦井，應(yīng)用閉路循環(huán)供水系統(tǒng)，使廢水在生產(chǎn)過程中多次重復(fù)使用。</p>

96、<p>　　⑤ 對地表的塌陷區(qū)和和裂縫應(yīng)采用密封性能較好的材料進行填堵。</p><p>　　（3） 降低礦井水的污染程度</p><p>　?、?定期對井下水倉進行清理；</p><p>　?、?完善井下排水系統(tǒng)，水溝規(guī)范并加蓋板；</p><p>　?、?以水介質(zhì)代替乳化液或盡量采用油路系統(tǒng)的閉路循環(huán)；</p>&

97、lt;p>　?、?加強井下環(huán)境衛(wèi)生的管理，嚴(yán)禁糞便及腐爛物混入礦井水；</p><p>　?、?對充填或灌漿污水，必須先進行井下沉淀后方可排入井下水倉。</p><p>　　3.4.2 煤矸石淋濾液污染治理</p><p>　　煤矸石淋濾液地下水的污染，主要是露天堆放的矸石在雨水的淋濾作用下形成的酸性水，懸浮物和有機物造成的，可以通過減少矸石排放量來減少這類

98、污染，可采用矸石不出井或少出井的開采技術(shù)（如采用寬巷掘進，將掘進出矸用于巷旁支護、堆放在井下廢棄的巷道和硐室內(nèi)、直接用于采空區(qū)充填、在開拓部署和采區(qū)巷道布置中</p><p>　　采用全煤巷布置、采用無煤柱開采技術(shù)等）。</p><p>　　3.4.3 煤礦用化工材料污染治理</p><p>　　為了防止煤礦化工材料對水資源的污染，可以從以下幾個方面著手：<

99、/p><p>　　（1） 加強對設(shè)備的管理；</p><p>　?。?） 通過開發(fā)新液壓傳動介質(zhì)代替乳化液，降低使用量，同時降低或去除原乳化油中的礦物油，并選擇易于降解的添加劑，減少乳化油對環(huán)境的污染；</p><p>　　（3） 完善各種用油設(shè)備的密封性能，防止石油產(chǎn)品泄露；</p><p>　?。?） 研究開發(fā)水介質(zhì)單體液壓支柱，徹底去掉乳化

100、油。同時，發(fā)展油產(chǎn)品再生技術(shù)，延長油產(chǎn)品使用期，降低油品使用量。</p><p>　　4．煤礦開采對大氣、土壤以及生態(tài)的污染及治理對策</p><p>　　4.1礦區(qū)大氣污染及其防治</p><p>　　4.1.1 礦區(qū)大氣污染 </p><p>　?。?） 煤礦井下開采產(chǎn)生大量煤粉塵和有害氣體污染環(huán)境。</p><p&

101、gt;　　圖4-1 礦區(qū)開采揚塵</p><p>　　我國大部分煤礦都有瓦斯，并且瓦斯礦井和煤瓦斯突出礦井約占40%左右。此外，在井下其他作業(yè)過程中還產(chǎn)生部分有害氣體，如井下使用的硝胺炸藥在放炮中產(chǎn)生CO和NOx；使用柴油動力機械排放的廢氣中含有大量的NOx；煤炭自燃產(chǎn)生CO，CO2等。為了井下生產(chǎn)安全，通常采用通風(fēng)方式將井下的有害氣體抽出排入大氣中CH4，CO，CO2， NOx，H2S等是造成大氣污染和溫室效應(yīng)

102、的有害源，嚴(yán)重影響地球的氣候和生態(tài)環(huán)境。煤礦在生產(chǎn)、貯存、運輸及巷道掘進等各個環(huán)節(jié)都產(chǎn)生大量粉塵。粉塵的主要成分是硅和鋁的化合物，掘進工人患職業(yè)矽或硅肺病，采煤工人患職業(yè)的煤肺病就是二氧化硅和煤塵微粒在肺部沉積的結(jié)果，煤礦肺病是二者混合沉積的結(jié)果，在礦工職業(yè)病中見得更多。</p><p>　?。?） 矸石山自燃排放出大量煙塵和有害氣體。</p><p>　　圖4-2 煤矸石自燃</p

103、><p>　　煤矸石是煤炭生產(chǎn)過程中排棄的主要廢渣，約占煤炭產(chǎn)量的10%~20%。目前全國矸石山約1 500座，其中自燃的有300座，經(jīng)治理，仍有百余座在自燃，燃燒的矸石山放出大量的煙塵及NO2，H2S，CO等有毒氣體，嚴(yán)重污染了礦區(qū)及周邊地區(qū)的大氣環(huán)境。</p><p>　?。?） 礦區(qū)工業(yè)鍋爐、窯爐以及居民燃燒的煙囪排放大量煙塵、二氧化硫?qū)ΦV區(qū)大氣環(huán)境造成污染。</p>&l

104、t;p>　　據(jù)統(tǒng)計，我國SO2排放量占世界第一，CO2排放量占全球總排量的13%，居世界第二。燃煤產(chǎn)生的SO2排放量占全國總排放量的74%；燃煤產(chǎn)生的CO2排放量占全國總排放量的85%；燃煤產(chǎn)生的NOx排放量占全國總排放量的60%；燃煤產(chǎn)生的TSP排放量占全國總排放量的70%。許多礦區(qū)大氣中，顆粒物、二氧化硫的濃度已經(jīng)超過國家標(biāo)準(zhǔn)幾倍，甚至10幾倍，尤其是冬季，其超標(biāo)率明顯大于其它三個季節(jié)。</p><p>

105、;　　在礦區(qū)，用于生產(chǎn)、生活的鍋爐，大部分都未安裝二氧化硫凈化裝置，礦區(qū)二氧化硫排放的90%來自煤炭的燃燒。另外，礦區(qū)居民由于用煤非常便利，因而燒煤不加節(jié)制，大量燃用原煤，一方面造成原煤的浪費，另一方面產(chǎn)生嚴(yán)重的大氣污染。這些小煤爐基本上沒有經(jīng)過治理，同時缺乏統(tǒng)一的管理，數(shù)量多，而且低空排放，煙塵難以擴散，對礦區(qū)大氣污染嚴(yán)重。</p><p>　　煤炭是我國的主要能源，每年有80%以上的煤炭用于直接燃燒。煤是由C

106、、H、O、N、S組成的極其復(fù)雜的高分子有機化合物。煤炭燃燒時80%左右的硫是可燃的，燃燒時硫分大部分以SO2的形式排出。例如電廠燃燒含1%硫的煤，煙氣中的SO2在0.1%左右。SO2進入大氣后，可轉(zhuǎn)化為SO32-，SO42-遇降水可形成酸雨。酸雨危害魚類、侵害土壤、破壞森林，抑制農(nóng)作物生長，對橋梁、機械設(shè)備、城市建筑、石灰石、大理石、雕刻的名勝古跡嚴(yán)重侵蝕。</p><p>　?。?） 煤礦煤層氣排放對大氣的污染

107、</p><p>　　煤層氣是成煤作用過程中所生成的烴類氣體(主要是甲烷)經(jīng)運移、散失后仍保留在煤層和頂?shù)装鍘r層之中的部分。它在采煤過程中釋放出來，成為礦井瓦斯的主要有害氣體，并常常造成瓦斯爆炸和煤與瓦斯突出事故，給礦工的身體健康和生命安全以及國家財產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅和損失。我國有90%以上的煤產(chǎn)量來自地下開采，在國有重點煤礦中，高沼氣和煤與瓦斯突出礦井占47%，是礦井瓦斯爆炸等惡性事故發(fā)生頻率很高的國家。</